ES2943887T3 - Intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración - Google Patents

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Abstract

El objetivo principal de la presente invención es proporcionar: un intercambiador de calor que pueda distribuir uniformemente un refrigerante bifásico gas-líquido a un tubo de transferencia de calor dispuesto en una posición más alta y un tubo de transferencia de calor dispuesto en una posición más baja y que tiene un tamaño más pequeño que los intercambiadores de calor convencionales; y un dispositivo de ciclo de refrigeración. El intercambiador de calor (1) comprende una unidad de distribución (10), y un primer tubo de transferencia de calor (3a) y un segundo tubo de transferencia de calor (3b) que están conectados en paralelo a la unidad de distribución. El primer tubo de transferencia de calor está dispuesto encima del segundo tubo de transferencia de calor. El primer tubo de transferencia de calor tiene una primera superficie periférica interna (30a) y una o más primeras ranuras (31a) que están empotradas en la primera superficie periférica interna y alineadas lado a lado en la dirección circunferencial del tubo de transferencia de calor. El segundo tubo de transferencia de calor tiene una segunda superficie periférica interna (30b) y una o más segundas ranuras (31b) que están empotradas en la segunda superficie periférica interna y alineadas lado a lado en la dirección circunferencial. La pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor es menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración
Campo técnico
La presente invención se refiere a un intercambiador de calor como se define en el preámbulo de la reivindicación 1 y a un aparato de ciclo de refrigeración. PTL2 divulga dicho intercambiador de calor.
Técnica anterior
La patente japonesa abierta al público n.° 2018-059673 divulga un intercambiador de calor en el que un conducto de entrada y un conducto de salida conectados a un distribuidor están provistos cada uno de medios de control del caudal. Los medios de control de caudal controlan un caudal a través de cada uno del conducto de entrada y el conducto de salida, para distribuir uniformemente refrigerante bifásico gas-líquido a los tubos de transferencia de calor dispuestos relativamente encima y los tubos de transferencia de calor dispuestos relativamente debajo. Otros intercambiadores de calor y aparatos de ciclo de refrigeración también se describen en PTL de 2 a 5
Lista de citas
Literatura de patente
PTL 1: JP 2018-059673 A
PTL 2: US 2017/328614 A1
PTL 3: JP 2012-167913 A
PTL 4: JP H08 159606 A
PTL 5: JP 5195733 B2
Sumario de la invención
Problema técnico
El intercambiador de calor descrito en PTL 1, sin embargo, incluye medios de control de caudal además del distribuidor, los tubos de transferencia de calor, las aletas y similares, y por lo tanto tiene un tamaño incrementado en comparación con un intercambiador de calor sin los medios de control de caudal. El intercambiador de calor descrito anteriormente también requiere un mayor coste de fabricación que un intercambiador de calor sin medios de control de caudal.
Un objetivo principal de la presente invención es proporcionar un intercambiador de calor y un aparato de ciclo de refrigeración, pudiendo el intercambiador de calor distribuir uniformemente refrigerante bifásico gas-líquido a un tubo de transferencia de calor dispuesto relativamente encima y un tubo de transferencia de calor dispuesto relativamente debajo, y teniendo un tamaño reducido en comparación con un intercambiador de calor convencional.
Solución al problema
Este objetivo se logra por el aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1.
Efectos ventajosos de la invención
De acuerdo con la presente invención, se puede proporcionar un intercambiador de calor y un aparato de ciclo de refrigeración, pudiendo el intercambiador de calor distribuir uniformemente refrigerante bifásico gas-líquido a un tubo de transferencia de calor dispuesto relativamente encima y un tubo de transferencia de calor dispuesto relativamente debajo, y teniendo un tamaño reducido en comparación con un intercambiador de calor convencional.
Breve descripción de los dibujos
La fig. 1 es un diagrama que muestra un aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con un primer modo de realización.
La fig. 2 es un diagrama que muestra un intercambiador de calor de acuerdo con el primer modo de realización.
La fig. 3 es una vista en sección transversal que muestra un primer tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor mostrado en la fig. 2.
La fig. 4 es una vista en sección transversal que muestra un segundo tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor mostrado en la fig. 2.
La fig. 5 es una vista en sección transversal que muestra un tercer tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor mostrado en la fig. 2.
La fig. 6 es una vista en sección transversal que muestra un primer tubo de transferencia de calor de un intercambiador de calor de acuerdo con un segundo modo de realización.
La fig. 7 es una vista en sección transversal que muestra un segundo tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor de acuerdo con el segundo modo de realización.
La fig. 8 es una vista en sección transversal que muestra un primer tubo de transferencia de calor de un intercambiador de calor de acuerdo con un tercer modo de realización.
La fig. 9 es una vista en sección transversal que muestra un segundo tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización.
La fig. 10 es una vista en sección transversal que muestra un primer tubo de transferencia de calor de un intercambiador de calor de acuerdo con un cuarto modo de realización.
La fig. 11 es una vista en sección transversal que muestra un segundo tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización.
La fig. 12 es un diagrama que muestra un intercambiador de calor de acuerdo con un sexto modo de realización. La fig. 13 es un diagrama que muestra un intercambiador de calor de acuerdo con un séptimo modo de realización.
La fig. 14 es una vista en sección transversal que muestra un primer tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor mostrado en la fig. 13.
La fig. 15 es una vista en sección transversal que muestra un segundo tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor mostrado en la fig. 13.
La fig. 16 es una vista en sección transversal que muestra una variación del primer tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor de acuerdo con el séptimo modo de realización.
La fig. 17 es una vista en sección transversal que muestra una variación del segundo tubo de transferencia de calor del intercambiador de calor de acuerdo con el séptimo modo de realización.
Descripción de los modos de realización
Los modos de realización de la presente invención se describirán a continuación en el presente documento en detalle con referencia a los dibujos. Las partes iguales o correspondientes en los dibujos se designan por los mismos caracteres y, en principio, no se repetirá una descripción de los mismos.
Primer modo de realización
<Configuración del aparato de ciclo de refrigeración>
Como se muestra en la fig. 1, un aparato de ciclo de refrigeración 100 de acuerdo con un primer modo de realización incluye un circuito refrigerante a través del que circula el refrigerante. El circuito de refrigerante incluye un compresor 101, una válvula de cuatro vías 102 como unidad de conmutación de la trayectoria del flujo, una unidad de descompresión 103, un primer intercambiador de calor 1 y un segundo intercambiador de calor 11. El aparato de ciclo de refrigeración 100 incluye además un primer ventilador 104 que sopla aire al primer intercambiador de calor 1 y un segundo ventilador 105 que sopla aire al segundo intercambiador de calor 11. El compresor 101 tiene un puerto de descarga a través del que descargar el refrigerante y un puerto de succión a través del que succionar el refrigerante. La unidad de descompresión 103 es una válvula de expansión, por ejemplo. La unidad de descompresión 103 está conectada a una tercera parte de entrada/salida 5 del primer intercambiador de calor 1.
La válvula de cuatro vías 102 tiene una primera abertura PL conectada al puerto de descarga del compresor 101 por medio de un conducto de descarga, una segunda abertura P2 conectada al puerto de succión del compresor 101 por medio de un conducto de succión, una tercera abertura P3 conectada a una primera parte de entrada/salida 6a y una segunda parte de entrada/salida 6b del primer intercambiador de calor 1, y una cuarta abertura P4 conectada al segundo intercambiador de calor 11. Se proporciona una válvula de cuatro vías 102 para conmutar entre un primer estado en el que el primer intercambiador de calor 1 funciona como condensador y el segundo intercambiador de calor 11 funciona como evaporador, y un segundo estado en el que el segundo intercambiador de calor 11 funciona como condensador y el primer intercambiador de calor 1 funciona como evaporador. Téngase en cuenta que las flechas de línea continua mostradas en la fig. 1 indican una dirección de flujo del refrigerante que circula a través del circuito refrigerante cuando el aparato de ciclo de refrigeración 100 está en el primer estado. Las flechas de línea discontinua mostradas en la fig. 1 indican una dirección de flujo del refrigerante que circula a través del circuito refrigerante cuando el aparato de ciclo de refrigeración 100 está en el segundo estado.
<Configuración del primer intercambiador de calor>
Como se muestra en la fig. 2, el primer intercambiador de calor 1 incluye principalmente, por ejemplo, una pluralidad de aletas 2, una pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a, una pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b, una pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 y un distribuidor 10. El primer intercambiador de calor 1 se proporciona de modo que el gas que fluye hacia una dirección a lo largo de la pluralidad de aletas 2 intercambia calor con el refrigerante que fluye a través de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a, la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b y la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4. La pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a, la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b y la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 están dispuestos en paralelo entre sí.
Como se muestra en la fig. 2, cada uno de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a está dispuesto encima de cada uno de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b. Aquí, que cada uno de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a esté dispuesto encima de cada uno de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b significa que, en el segundo estado en el que el primer intercambiador de calor 1 funciona como evaporador, una entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada primer tubo de transferencia de calor 3a está dispuesta encima de una entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada segundo tubo de transferencia de calor 3b.
Cada uno de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b está dispuesto encima de cada uno de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4, por ejemplo. Aquí, que cada uno de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b esté dispuesto encima de cada uno de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 significa que, en el segundo estado en el que el primer intercambiador de calor 1 funciona como evaporador, la entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada segundo tubo de transferencia de calor 3b está dispuesta encima de una entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada tercer tubo de transferencia de calor 4.
Como se muestra en la fig. 2, la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a están conectados en serie entre sí por medio de una primera parte de conexión 21a. La pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b están conectados en serie entre sí por medio de una segunda parte de conexión 21 b. La pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 están conectados en serie entre sí por medio de una tercera parte de conexión 22.
Como se muestra en la fig. 2, la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a están conectados en serie con el distribuidor 10 por medio de una cuarta parte de conexión 23a. La pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b están conectados en serie con el distribuidor 10 por medio de una quinta parte de conexión 23b. La pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 están conectados en serie con el distribuidor 10 por medio de una sexta parte de conexión 24. La primera parte de conexión 21a, la segunda parte de conexión 21b, la tercera parte de conexión 22, la cuarta parte de conexión 23a, la quinta parte de conexión 23b y la sexta parte de conexión 24 están configuradas cada una como un conducto de conexión que conecta dos puertos de entrada/salida en serie. En la fig. 2, la primera parte de conexión 21a, la segunda parte de conexión 21b y la tercera parte de conexión 22 indicadas por líneas continuas están conectadas a los respectivos extremos de la pluralidad de tubos de transferencia de calor 3 y 4, mientras que la primera parte de conexión 21a, la segunda parte de conexión 21b y la tercera parte de conexión 22 indicadas por líneas discontinuas están conectadas a los otros extremos respectivos de la pluralidad de tubos de transferencia de calor 3 y 4.
Como se muestra en la fig. 2, el distribuidor 10 tiene un primer puerto P5 conectado a primeros tubos de transferencia de calor 3a por medio de la cuarta parte de conexión 23a, un segundo puerto P6 conectado a segundos tubos de transferencia de calor 3b por medio de la quinta parte de conexión 23b y un tercer puerto P7 conectado a terceros tubos de transferencia de calor 4 por medio de la sexta parte de conexión 24. El primer puerto P5 y el segundo puerto P6 están dispuestos encima del tercer puerto P7. El distribuidor 10 tiene una trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el primer puerto P5 con el tercer puerto P7, y una trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el segundo puerto P6 con el tercer puerto P7. Una pérdida de presión de la trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el primer puerto P5 con el tercer puerto P7 se establece para que sea igual a la pérdida de presión de la trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el segundo puerto P6 con el tercer puerto P7, por ejemplo.
Los primeros tubos de transferencia de calor 3a conectados en serie entre sí por medio de la primera parte de conexión 21a forman una primera trayectoria de flujo de refrigerante. Los segundos tubos de transferencia de calor 3b conectados en serie entre sí por medio de la segunda parte de conexión 21 b forman una segunda trayectoria de flujo de refrigerante. La pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 conectados en serie entre sí por medio de la tercera parte de conexión 22 forman una tercera trayectoria de flujo de refrigerante. La primera trayectoria de flujo de refrigerante está dispuesta encima de la segunda trayectoria de flujo de refrigerante. La segunda trayectoria de flujo de refrigerante está dispuesta encima de la tercera trayectoria de flujo de refrigerante, por ejemplo.
La primera trayectoria de flujo de refrigerante y la segunda trayectoria de flujo de refrigerante forman trayectorias ramificadas que divergen de la tercera trayectoria de flujo de refrigerante. La primera trayectoria de flujo de refrigerante y la segunda trayectoria de flujo de refrigerante están conectadas en serie con la tercera trayectoria de flujo de refrigerante por medio del distribuidor 10. Los primeros tubos de transferencia de calor 3a y los segundos tubos de transferencia de calor 3b están conectados en paralelo entre sí con respecto al distribuidor 10. Los primeros tubos de transferencia de calor 3a y los segundos tubos de transferencia de calor 3b están cada uno conectado en serie con la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 por medio del distribuidor 10.
La primera trayectoria de flujo de refrigerante tiene un extremo conectado al primer puerto P5 del distribuidor 10. La segunda trayectoria de flujo de refrigerante tiene un extremo conectado al segundo puerto P6 del distribuidor 10. La primera trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a la primera parte de entrada/salida 6a. La segunda trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a la segunda parte de entrada/salida 6b. La primera trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a la tercera abertura P3 en la válvula de cuatro vías 102 por medio de la primera parte de entrada/salida 6a. La segunda trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a la tercera abertura P3 en la válvula de cuatro vías 102 por medio de la segunda parte de entrada/salida 6b. La primera trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el primer puerto P5 del distribuidor 10 a la primera parte de entrada/salida 6a tiene una longitud de trayectoria de flujo igual a la de la segunda trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el segundo puerto P6 del distribuidor 10 a la segunda parte de entrada/salida 6b, por ejemplo. La tercera trayectoria de flujo de refrigerante tiene un extremo conectado a la unidad de descompresión 103 por medio de la tercera parte de entrada/salida 5. La tercera trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a los respectivos extremos de la primera trayectoria de flujo de refrigerante y la segunda trayectoria de flujo de refrigerante por medio del distribuidor 10.
Como se muestra en las figs. 2 a 5, la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a, la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b y la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 están configurados cada uno como un tubo circular. Una pérdida de presión interna de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a es menor que una pérdida de presión interna de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b. Preferentemente, la pérdida de presión interna de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a es mayor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4.
Cada primer tubo de transferencia de calor 3a tiene una conformación exterior idéntica a la de cada segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. Cada primer tubo de transferencia de calor 3a tiene un diámetro exterior igual al de cada segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. Cada tercer tubo de transferencia de calor 4 tiene una conformación exterior idéntica a la de cada primer tubo de transferencia de calor 3a y cada segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. Cada tercer tubo de transferencia de calor 4 tiene un diámetro exterior igual al de cada primer tubo de transferencia de calor 3a y cada segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo.
Como se muestra en la fig. 3, cada uno de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a tiene una primera superficie circunferencial interior 30a y una pluralidad de primeras hendiduras 31a. La primera superficie circunferencial interior 30a es una superficie que hace contacto con el refrigerante que fluye a través del primer tubo de transferencia de calor 3a. Cada primera hendidura 31a está rebajada en relación con la primera superficie circunferencial interior 30a. Cada una de la pluralidad de primeras hendiduras 31a tiene una configuración similar, por ejemplo. Las primeras hendiduras 31a están espaciadas unas de otras en la dirección circunferencial del primer tubo de transferencia de calor 3a. Cada primera hendidura 31a se proporciona en forma de espiral con respecto a un eje central O del primer tubo de transferencia de calor 3a. Cada primera hendidura 31a interseca con la dirección radial del primer tubo de transferencia de calor 3a. Cada primera hendidura 31a se proporciona de modo que su anchura en la dirección circunferencial disminuye hacia la circunferencia exterior del primer tubo de transferencia de calor 3a en la dirección radial, por ejemplo.
Como se muestra en la fig. 4, cada uno de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b tiene una segunda superficie circunferencial interior 30b y una pluralidad de segundas hendiduras 31b. La segunda superficie circunferencial interior 30b es una superficie que hace contacto con el refrigerante que fluye a través del segundo tubo de transferencia de calor 3b. Cada segunda hendidura 31 b está rebajada en relación con la segunda superficie circunferencial interior 30b. Cada una de la pluralidad de segundas hendiduras 31 b tiene una configuración similar, por ejemplo. Las segundas hendiduras 31b están espaciadas unas de otras en la dirección circunferencial del segundo tubo de transferencia de calor 3b. Cada segunda hendidura 31b se proporciona en forma de espiral con respecto al eje central O del segundo tubo de transferencia de calor 3b. Cada segunda hendidura 31b interseca con la dirección radial del segundo tubo de transferencia de calor 3b. Cada segunda hendidura 31 b se proporciona de modo que su anchura en la dirección circunferencial disminuye hacia la circunferencia exterior del segundo tubo de transferencia de calor 3b en la dirección radial, por ejemplo.
Como se muestra en la fig. 3, el número de primeras hendiduras 31a se define como el número de primeras hendiduras 31 dispuestas lado a lado en la dirección circunferencial en una sección transversal perpendicular a la dirección axial del primer tubo de transferencia de calor 3a. Como se muestra en la fig. 4, el número de segundas hendiduras 31b se define como el número de segundas hendiduras 31b dispuestas lado a lado en la dirección circunferencial en una sección transversal perpendicular a la dirección axial del segundo tubo de transferencia de calor 3b. El número de primeras hendiduras 31a es menor que el número de segundas hendiduras 31b. Dicho de otro modo, la anchura de cada primera hendidura 31a en la dirección circunferencial es mayor que la anchura de cada segunda hendidura 31b en la dirección circunferencial.
La profundidad de cada primera hendidura 31a (descrita más adelante en detalle) es igual a la profundidad de cada segunda hendidura 31b, por ejemplo. El ángulo de avance de cada primera hendidura 31a (descrita más adelante en detalle) es igual al ángulo de avance de cada segunda hendidura 31b, por ejemplo. El grosor de tubo de cada primer tubo de transferencia de calor 3a (descrito más adelante en detalle) es igual al grosor de tubo de cada segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo.
Como se muestra en la fig. 5, cada tercer tubo de transferencia de calor 4 tiene una tercera superficie circunferencial interior 40 y una pluralidad de terceras hendiduras 41, por ejemplo. La tercera superficie circunferencial interior 40 es una superficie que hace contacto con el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de transferencia de calor 4. Cada tercera hendidura 41 está rebajada en relación con la tercera superficie circunferencial interior 40. Cada una de la pluralidad de terceras hendiduras 41 tiene una configuración similar, por ejemplo. Las terceras hendiduras 41 están espaciadas unas de otras en la dirección circunferencial del tercer tubo de transferencia de calor 4. Cada tercera hendidura 41 se proporciona en forma de espiral con respecto al eje central O del tercer tubo de transferencia de calor 4. Cada tercera hendidura 41 interseca con la dirección radial del tercer tubo de transferencia de calor 4. Cada tercera hendidura 41 se proporciona de modo que su anchura en la dirección circunferencial disminuye hacia la circunferencia exterior del tercer tubo de transferencia de calor 4 en la dirección radial, por ejemplo.
El número de terceras hendiduras 41 se define como el número de terceras hendiduras 41 dispuestas lado a lado en la dirección circunferencial en una sección transversal perpendicular a la dirección axial del tercer tubo de transferencia de calor 4. Como se describe anteriormente, preferentemente, la pérdida de presión interna de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a es mayor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4. Preferentemente, el número de primeras hendiduras 31a es mayor que el número de terceras hendiduras 41. Dicho de otro modo, preferentemente, la anchura de cada tercera hendidura 41 en la dirección circunferencial es mayor que la anchura de cada primera hendidura 31a en la dirección circunferencial.
<Flujo de refrigerante a través del primer intercambiador de calor 1>
Cuando el aparato de ciclo de refrigeración 100 está en el primer estado, el primer intercambiador de calor 1 funciona como condensador. En este caso, la primera parte de entrada/salida 6a y la segunda parte de entrada/salida 6b están conectadas en paralelo entre sí con respecto al puerto de descarga del compresor 101. Por tanto, parte del refrigerante descargado del compresor 101 fluye hacia la primera trayectoria de flujo de refrigerante a través de la primera parte de entrada/salida 6a, y el resto del refrigerante fluye hacia la segunda trayectoria de flujo de refrigerante a través de la segunda parte de entrada/salida 6b. El refrigerante que ha fluido hacia la primera trayectoria de flujo de refrigerante intercambia calor con el aire y se condensa mientras fluye a través de los primeros tubos de transferencia de calor 3a, para disminuir gradualmente su grado de sequedad. El refrigerante que ha fluido hacia la segunda trayectoria de flujo de refrigerante intercambia calor con el aire y se condensa mientras fluye a través de los segundos tubos de transferencia de calor 3b, para disminuir gradualmente su grado de sequedad. Los refrigerantes que han fluido a través de la primera trayectoria de flujo de refrigerante y la segunda trayectoria de flujo de refrigerante se unen en el distribuidor 10 y fluyen hacia la tercera trayectoria de flujo de refrigerante. El refrigerante que ha fluido hacia la tercera trayectoria de flujo de refrigerante intercambia calor con el aire y se condensa mientras fluye a través de los terceros tubos de transferencia de calor 4, para disminuir aún más su grado de sequedad. El refrigerante que ha fluido a través de la tercera trayectoria de flujo de refrigerante sale del primer intercambiador de calor 1 a través de la tercera parte de entrada/salida 5 y fluye hacia la unidad de descompresión 103.
Cuando el aparato de ciclo de refrigeración 100 está en el segundo estado, el primer intercambiador de calor 1 funciona como evaporador. En este caso, todo el refrigerante descomprimido en la unidad de descompresión 103 fluye hacia la tercera trayectoria de flujo de refrigerante a través de la tercera parte de entrada/salida 5. El refrigerante que ha fluido hacia la tercera trayectoria de flujo de refrigerante intercambia calor con el aire y se evapora mientras fluye a través de las terceras partes de tubo 3, para incrementar gradualmente su grado de sequedad. El refrigerante bifásico gas-líquido que ha fluido a través de la tercera trayectoria de flujo de refrigerante se bifurca en el distribuidor 10 de modo que parte del refrigerante fluye hacia la primera trayectoria de flujo de refrigerante y el resto del refrigerante fluye hacia la segunda trayectoria de flujo de refrigerante. El refrigerante bifásico gas-líquido que ha fluido hacia la primera trayectoria de flujo de refrigerante intercambia calor con el aire y se evapora aún más mientras fluye a través de los primeros tubos de transferencia de calor 3a, para incrementar aún más el grado de sequedad. El refrigerante bifásico gas-líquido que ha fluido hacia la segunda trayectoria de flujo de refrigerante intercambia calor con el aire y se evapora aún más mientras fluye a través de los segundos tubos de transferencia de calor 3b, para incrementar aún más el grado de sequedad. El refrigerante que ha fluido a través de cada una de la primera trayectoria de flujo de refrigerante y la segunda trayectoria de flujo de refrigerante sale del primer intercambiador de calor 1 a través de la primera parte de entrada/salida 6a y la segunda parte de entrada/salida 6b, y fluye hacia el puerto de succión del compresor 101.
<Rendimiento de la distribución del refrigerante bifásico gas-líquido en el primer intercambiador de calor 1>
En el refrigerante bifásico gas-líquido, la gravedad específica del refrigerante en fase gaseosa es menor que la gravedad específica del refrigerante en fase líquida. Por lo tanto, si el distribuidor 10 distribuye refrigerante bifásico gas-líquido a la primera trayectoria de flujo de refrigerante dispuesta relativamente encima y la segunda trayectoria de flujo de refrigerante dispuesta relativamente debajo, y la pérdida de presión interna de los tubos de transferencia de calor que forman la primera trayectoria de flujo de refrigerante es igual a la pérdida de presión interna de los tubos de transferencia de calor que forman la segunda trayectoria de flujo de refrigerante, el refrigerante en fase gaseosa en el refrigerante bifásico gas-líquido fluye en mayor cantidad a través de la segunda trayectoria de flujo de refrigerante que a través de la primera trayectoria de flujo de refrigerante, y el refrigerante en fase líquida fluye en mayor cantidad a través de la segunda trayectoria de flujo de refrigerante que a través de la primera trayectoria de flujo de refrigerante. En consecuencia, en la trayectoria de flujo de refrigerante dispuesta encima, el caudal del refrigerante en fase líquida se vuelve demasiado bajo con respecto a la capacidad de intercambio de calor, dando como resultado un grado de sobrecalentamiento incrementado en la salida. En la trayectoria de flujo de refrigerante dispuesta debajo, por otra parte, el caudal del refrigerante en fase líquida se vuelve demasiado alto con respecto a la capacidad de intercambio de calor, dando como resultado que el refrigerante en fase líquida fluya hacia afuera sin evaporarse completamente. Como resultado, un intercambiador de calor de este tipo tiene un rendimiento reducido.
Por el contrario, en el primer intercambiador de calor 1, la pérdida de presión interna de los primeros tubos de transferencia de calor 3a que forman la primera trayectoria de flujo de refrigerante dispuesta encima es menor que la pérdida de presión interna de los segundos tubos de transferencia de calor 3b que forman la segunda trayectoria de flujo de refrigerante dispuesta debajo de la primera trayectoria de flujo de refrigerante. En el primer intercambiador de calor 1, por lo tanto, la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través de los primeros tubos de transferencia de calor 3a y los segundos tubos de transferencia de calor 3b se reduce en comparación con la del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente. Como resultado, el primer intercambiador de calor 1 tiene un rendimiento de intercambio de calor mejorado en comparación con el del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente.
Además, en el primer intercambiador de calor 1, debido a que el número de primeras hendiduras 31a es menor que el número de segundas hendiduras 31 b, la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a se establece para que sea menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b. En otras palabras, la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a se establece para que sea menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b, mientras que el primer tubo de transferencia de calor 3a tiene un diámetro exterior igual al del segundo tubo de transferencia de calor 3b, y cada orificio pasante en la aleta 2 a través del que se inserta cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b tiene un diámetro constante. Por tanto, el primer intercambiador de calor 1 se ensambla fácilmente en comparación con, por ejemplo, un intercambiador de calor en el que el diámetro exterior y el diámetro interior de un tubo de transferencia de calor varían con la ubicación para reducir la pérdida de presión.
<Pérdida de presión del refrigerante en el primer intercambiador de calor 1>
La pérdida de presión del refrigerante se incrementa con el incremento del volumen específico del refrigerante y con el incremento del caudal del refrigerante. Además, la pérdida de presión del refrigerante se incrementa con el incremento de la resistencia de trayectoria de flujo de un tubo de transferencia de calor a través del que el refrigerante fluye.
En el primer estado, el refrigerante que se ha descargado del compresor 101 y que tiene un alto grado de sequedad fluye hacia el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b, y el refrigerante que se ha condensado en el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b y que tiene un grado reducido de sequedad fluye hacia el tercer tubo de transferencia de calor 4. Por tanto, el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b es mayor que el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4. Además, debido a que el número de cada una de las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b es mayor que el número de las terceras hendiduras 41, la resistencia de trayectoria de flujo de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b es mayor que la resistencia de trayectoria de flujo del tercer tubo de transferencia de calor 4. Por otra parte, el caudal del refrigerante que fluye a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b es menor que, por ejemplo, aproximadamente la mitad del caudal del refrigerante que fluye a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4.
En otras palabras, el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b y las resistencias de trayectoria de flujo del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b provocadas por las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b son mayores que el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 y la resistencia de trayectoria de flujo de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 provocada por las terceras hendiduras 41. Por el contrario, el caudal a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b es menor que el caudal a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4. Por tanto, se suprime el incremento de la pérdida de presión del refrigerante en el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b.
Por otra parte, el caudal a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 es mayor que el caudal a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por el contrario, el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 y la resistencia de trayectoria de flujo de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 provocada por las terceras hendiduras 41 son menores que el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b y las resistencias de trayectoria de flujo del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b provocadas por las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b. Por tanto, se suprime el incremento de la pérdida de presión del refrigerante en cada tercer tubo de transferencia de calor 4.
En el segundo estado, el refrigerante que se ha descomprimido en la unidad de descompresión 103 y que tiene un bajo grado de sequedad fluye hacia el tercer tubo de transferencia de calor 4. El refrigerante que se ha evaporado en el tercer tubo de transferencia de calor 4 y que tiene un grado de sequedad incrementado se bifurca en el distribuidor 10 hacia el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por tanto, mientras que el caudal del refrigerante a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 es mayor que el caudal del refrigerante a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b, el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 es menor que el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. Además, debido a que el número de terceras hendiduras 41 es menor que el número de cada una de primeras hendiduras 31a y segundas hendiduras 31b, la resistencia de trayectoria de flujo del tercer tubo de transferencia de calor 4 es menor que la resistencia de trayectoria de flujo de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b.
En otras palabras, el caudal a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 es menor que el caudal a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por el contrario, el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 y la resistencia de trayectoria de flujo de cada tercer tubo de transferencia de calor 4 provocada por las terceras hendiduras 41 son menores que el volumen específico del refrigerante que fluye a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b y la resistencia de trayectoria de flujo de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b provocada por las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b. Por tanto, se suprime el incremento de la pérdida de presión del refrigerante en cada tercer tubo de transferencia de calor 4.
Por otra parte, la resistencia de trayectoria de flujo de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b es mayor que la resistencia de trayectoria de flujo del tercer tubo de transferencia de calor 4. Por el contrario, el caudal a través de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b es menor que el caudal a través de cada tercer tubo de transferencia de calor 4. Por tanto, se suprime el incremento de la pérdida de presión del refrigerante en cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b.
De esta manera, en el primer estado y el segundo estado, la pérdida de presión del refrigerante en todo el primer intercambiador de calor 1 se mantiene relativamente baja. En particular, la pérdida de presión del refrigerante en todo el primer intercambiador de calor 1 se mantiene menor que la pérdida de presión del refrigerante en todo el intercambiador de calor en el que todo el tubo de transferencia de calor es un tubo con hendiduras similar al segundo tubo de transferencia de calor 3b.
En otras palabras, en el primer intercambiador de calor 1, la reducción en el rendimiento de intercambio de calor se suprime en todo el intercambiador de calor, mientras que la pérdida de presión del refrigerante se reduce en todo el intercambiador de calor, en comparación con un intercambiador de calor convencional.
Incluyendo el primer intercambiador de calor 1 descrito anteriormente, el aparato de ciclo de refrigeración 100 es más eficiente que un aparato de ciclo de refrigeración convencional.
Segundo modo de realización
Un aparato de ciclo de refrigeración y un primer intercambiador de calor de acuerdo con un segundo modo de realización tienen básicamente configuraciones similares al aparato de ciclo de refrigeración 100 y el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, pero son diferentes en cuanto a que la profundidad de cada primera hendidura 31a es menor que la profundidad de cada segunda hendidura 31b.
En el primer intercambiador de calor de acuerdo con el segundo modo de realización, el número de primeras hendiduras 31a en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del primer tubo de transferencia de calor 3a es igual al número de segundas hendiduras 31b en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo.
Como se muestra en la fig. 6, la profundidad H1 de la primera hendidura 31a se define como la distancia entre una línea imaginaria L1 que se extiende desde la primera superficie circunferencial interior 30a y una superficie interior de la primera hendidura 31a, en el centro de la primera hendidura 31a en la dirección circunferencial. La profundidad H1 de cada primera hendidura 31a es igual. Como se muestra en la fig. 7, la profundidad H2 de la segunda hendidura 31b se define como la distancia entre una línea imaginaria L2 que se extiende desde la segunda superficie circunferencial interior 30b y una superficie interior de la segunda hendidura 31b, en el centro de la segunda hendidura 31b en la dirección circunferencial. La profundidad H2 de cada segunda hendidura 31b es igual.
En el primer intercambiador de calor de acuerdo con el segundo modo de realización, la profundidad H1 de cada primera hendidura 31a es menor que la profundidad H2 de cada segunda hendidura 31b. El área de las superficies interiores de las primeras hendiduras 31a es menor que el área de las superficies interiores de las segundas hendiduras 31b. Por tanto, como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el segundo modo de realización, la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b, y la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b se reduce en comparación con la del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente. Como resultado, el primer intercambiador de calor de acuerdo con el segundo modo de realización también tiene un rendimiento de intercambio de calor mejorado en comparación con el del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente.
La profundidad de cada tercera hendidura es menor que la profundidad H1 de cada primera hendidura 31a. La resistencia de trayectoria de flujo del primer tubo de transferencia de calor 3a es mayor que la resistencia de trayectoria de flujo del tercer tubo de transferencia de calor 4. Por tanto, la pérdida de presión del refrigerante en todo el primer intercambiador de calor de acuerdo con el segundo modo de realización se mantiene menor que la pérdida de presión del refrigerante en todo el intercambiador de calor en el que todo el tubo de transferencia de calor es un tubo con hendiduras similar al segundo tubo de transferencia de calor 3b.
De esta manera, el primer intercambiador de calor de acuerdo con el segundo modo de realización puede producir efectos similares a los del primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización.
Como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el segundo modo de realización, el número de primeras hendiduras 31a en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del primer tubo de transferencia de calor 3a puede ser menor que el número de segundas hendiduras 31b en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. En un primer intercambiador de calor de este tipo, la diferencia de la pérdida de presión interna entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b que se requiere para reducir la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo el tubo de transferencia de calor 3b está diseñada por la diferencia de cada uno de los dos parámetros, que son los números y las profundidades de las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b. Por lo tanto, incluso cuando es difícil diseñar la diferencia de la pérdida de presión interna solo por la diferencia de uno de los dos parámetros, por ejemplo, la diferencia de la pérdida de presión interna se logra con relativa facilidad.
Tercer modo de realización
Un aparato de ciclo de refrigeración y un primer intercambiador de calor de acuerdo con un tercer modo de realización tienen básicamente configuraciones similares al aparato de ciclo de refrigeración 100 y el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, pero son diferentes en cuanto a que el ángulo de avance de cada primera hendidura 31a es menor que el ángulo de avance de cada segunda hendidura 31b.
En el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización, el número de primeras hendiduras 31a en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del primer tubo de transferencia de calor 3a es igual al número de segundas hendiduras 31b en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. Además, en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización, la profundidad H1 de cada primera hendidura 31a es igual a la profundidad H2 de cada segunda hendidura 31b, por ejemplo.
Como se muestra en la fig. 8, un ángulo de avance 01 de la primera hendidura 31a se define como el ángulo formado por una dirección en la que la primera hendidura 31a se extiende con respecto al eje central O del primer tubo de transferencia de calor 3a. El ángulo de avance 01 de cada primera hendidura 31a es igual.
Como se muestra en la fig. 9, un ángulo de avance 02 de la segunda hendidura 31b se define como el ángulo formado por una dirección en la que la segunda hendidura 31b se extiende con respecto al eje central O del segundo tubo de transferencia de calor 3b. El ángulo de avance 02 de cada segunda hendidura 31 b es igual.
En el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización, el ángulo de avance 01 de cada primera hendidura 31a es menor que el ángulo de avance 02 de cada segunda hendidura 31b. La longitud de cada primera hendidura 31a en la dirección de extensión es menor que la longitud de cada segunda hendidura 31b en la dirección de extensión. Por tanto, cuando el número y la profundidad de las primeras hendiduras 31a son iguales o menores que el número y la profundidad de las segundas hendiduras 31b, el área de las superficies interiores de las primeras hendiduras 31a es menor que el área de las superficies interiores de las segundas hendiduras 31b. Por tanto, como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización, la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b, y la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b se reduce en comparación con la del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente. Como resultado, el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización también tiene un rendimiento de intercambio de calor mejorado en comparación con el del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente.
El ángulo de avance de cada tercera hendidura es menor que el ángulo de avance 01 de cada primera hendidura 31a. Por tanto, la resistencia de trayectoria de flujo del primer tubo de transferencia de calor 3a es mayor que la resistencia de trayectoria de flujo del tercer tubo de transferencia de calor 4. Por tanto, la pérdida de presión del refrigerante en todo el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización se mantiene menor que la pérdida de presión del refrigerante en todo el intercambiador de calor en el que todo el tubo de transferencia de calor es un tubo con hendiduras similar al segundo tubo de transferencia de calor 3b.
De esta manera, el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización puede producir efectos similares a los del primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización.
Como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización, el número de primeras hendiduras 31a en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del primer tubo de transferencia de calor 3a puede ser menor que el número de segundas hendiduras 31b en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. En un primer intercambiador de calor de este tipo, la diferencia de la pérdida de presión interna entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b que se requiere para reducir la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo el tubo de transferencia de calor 3b está diseñada por la diferencia de cada uno de los dos parámetros, que son los números y los ángulos de avance de las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b. Por lo tanto, incluso cuando es difícil diseñar la diferencia de la pérdida de presión interna solo por la diferencia de uno de los dos parámetros, por ejemplo, la diferencia de la pérdida de presión interna se logra con relativa facilidad.
Como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el segundo modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el tercer modo de realización, la profundidad H1 de cada primera hendidura 31a puede ser menor que la profundidad H2 de cada segunda hendidura 31b. En un primer intercambiador de calor de este tipo, la diferencia de la pérdida de presión interna entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b que se requiere para reducir la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo el tubo de transferencia de calor 3b está diseñada por la diferencia de cada uno de los dos parámetros, que son las profundidades y los ángulos de avance de las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b. Por lo tanto, incluso cuando es difícil diseñar la diferencia de la pérdida de presión interna solo por la diferencia de uno de los dos parámetros, por ejemplo, la diferencia de la pérdida de presión interna se logra con relativa facilidad.
Cuarto modo de realización
Un aparato de ciclo de refrigeración y un primer intercambiador de calor de acuerdo con un cuarto modo de realización tienen básicamente configuraciones similares al aparato de ciclo de refrigeración 100 y el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, pero son diferentes en cuanto a que el grosor de tubo de cada primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que el grosor de tubo de cada segundo tubo de transferencia de calor 3b.
El primer tubo de transferencia de calor 3a tiene un diámetro exterior igual al del segundo tubo de transferencia de calor 3b. El número de primeras hendiduras 31a en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del primer tubo de transferencia de calor 3a es igual al número de segundas hendiduras 31 b en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. En el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización, la profundidad H1 de cada primera hendidura 31a es igual a la profundidad H2 de cada segunda hendidura 31b, por ejemplo. En el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización, el ángulo de avance 01 de cada primera hendidura 31a es igual al ángulo de avance 02 de cada segunda hendidura 31b, por ejemplo.
Como se muestra en la fig. 10, el grosor de tubo W1 del primer tubo de transferencia de calor 3a se define como el grosor entre la primera superficie circunferencial interior 30a y una superficie circunferencial exterior del primer tubo de transferencia de calor 3a, es decir, la distancia entre la primera superficie circunferencial interior 30a y la superficie circunferencial exterior del primer tubo de transferencia de calor 3a en la dirección radial del primer tubo de transferencia de calor 3a. El grosor de tubo W1 de cada primer tubo de transferencia de calor 3a es igual.
Como se muestra en la fig. 11, el grosor de tubo W2 del segundo tubo de transferencia de calor 3b se define como el grosor entre la segunda superficie circunferencial interior 30b y una superficie circunferencial exterior del segundo tubo de transferencia de calor 3b, es decir, la distancia entre la segunda superficie circunferencial interior 30b y la superficie circunferencial exterior del segundo tubo de transferencia de calor 3b en la dirección radial del segundo tubo de transferencia de calor 3b. El grosor de tubo W2 de cada segundo tubo de transferencia de calor 3b es igual.
En el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización, el grosor de tubo W1 de cada primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que el grosor de tubo W2 de cada segundo tubo de transferencia de calor 3b. También en este caso, debido a que el primer tubo de transferencia de calor 3a tiene un diámetro exterior igual al del segundo tubo de transferencia de calor 3b, el área de sección transversal de trayectoria de flujo interno del primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que el área de sección transversal de trayectoria de flujo interno del segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por tanto, como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización, la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b, y la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b se reduce en comparación con la del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente. Como resultado, el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización también tiene un rendimiento de intercambio de calor mejorado en comparación con el del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente.
El grosor de tubo del tercer tubo de transferencia de calor 4 es menor que el grosor de tubo W1 del primer tubo de transferencia de calor 3a. El tercer tubo de transferencia de calor 4 tiene un diámetro exterior igual al del primer tubo de transferencia de calor 3a. Por tanto, la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a es mayor que la pérdida de presión interna del tercer tubo de transferencia de calor 4. Como resultado, la pérdida de presión del refrigerante en todo el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización se mantiene menor que la pérdida de presión del refrigerante en todo el intercambiador de calor en el que todo el tubo de transferencia de calor es un tubo con hendiduras similar al segundo tubo de transferencia de calor 3b.
De esta manera, el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización puede producir efectos similares a los del primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización.
Como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización, el número de primeras hendiduras 31a en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del primer tubo de transferencia de calor 3a puede ser menor que el número de segundas hendiduras 31b en la sección transversal perpendicular a la dirección axial del segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. En un primer intercambiador de calor de este tipo, la diferencia de la pérdida de presión interna entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b que se requiere para reducir la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b está diseñada por la diferencia de cada uno de los dos parámetros, que son los números de las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b, y los grosores de tubo del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por lo tanto, incluso cuando es difícil diseñar la diferencia de la pérdida de presión interna solo por la diferencia de uno de los dos parámetros, por ejemplo, la diferencia de la pérdida de presión interna se logra con relativa facilidad.
Como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el segundo modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización, la profundidad H1 de cada primera hendidura 31a puede ser menor que la profundidad H2 de cada segunda hendidura 31b. En un primer intercambiador de calor de este tipo, la diferencia de la pérdida de presión interna entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b que se requiere para reducir la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b está diseñada por la diferencia de cada uno de los dos parámetros, que son las profundidades de la primera hendidura 31a y la segunda hendidura 31b, y los grosores de tubo del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por lo tanto, incluso cuando es difícil diseñar la diferencia de la pérdida de presión interna solo por la diferencia de uno de los dos parámetros, por ejemplo, la diferencia de la pérdida de presión interna se logra con relativa facilidad.
Como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el tercer modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el cuarto modo de realización, el ángulo de avance 01 de cada primera hendidura 31a puede ser menor que el ángulo de avance 02 de cada segunda hendidura 31b. En un primer intercambiador de calor de este tipo, la diferencia de la pérdida de presión interna entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b que se requiere para reducir la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b está diseñada por la diferencia de cada uno de los dos parámetros, que son los ángulos de avance de la primera hendidura 31a y la segunda hendidura 31b, y los grosores de tubo del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por lo tanto, incluso cuando es difícil diseñar la diferencia de la pérdida de presión interna solo por la diferencia de uno de los dos parámetros, por ejemplo, la diferencia de la pérdida de presión interna se logra con relativa facilidad.
Quinto modo de realización
Un aparato de ciclo de refrigeración y un primer intercambiador de calor de acuerdo con un quinto modo de realización tienen básicamente configuraciones similares al aparato de ciclo de refrigeración 100 y el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, pero son diferentes en cuanto a que el número de primeras hendiduras 31a es menor que el número de segundas hendiduras 31b, que la profundidad H1 de cada primera hendidura 31a es menor que la profundidad H2 de cada segunda hendidura 31b, que el ángulo de avance 01 de cada primera hendidura 31a es menor que el ángulo de avance 02 de cada segunda hendidura 31 b, y que el grosor de tubo W1 de cada primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que el grosor de tubo W2 de cada segundo tubo de transferencia de calor 3b.
El primer intercambiador de calor de acuerdo con el quinto modo de realización también tiene básicamente una configuración similar a los primeros intercambiadores de calor de acuerdo con los de primer a cuarto modos de realización descritos anteriormente y, por lo tanto, puede producir efectos similares a los de los primeros intercambiadores de calor de acuerdo con los de primer a cuarto modos de realización.
Además, en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el quinto modo de realización, la diferencia de la pérdida de presión interna entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b que se requiere para reducir la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b está diseñada por la diferencia de cada uno de los cuatro parámetros, que son los números, las profundidades y los ángulos de avance de las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b, y los grosores de tubo del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por lo tanto, incluso cuando es difícil diseñar la diferencia de la pérdida de presión interna solo por las diferencias en tres de los cuatro parámetros, por ejemplo, la diferencia de la pérdida de presión interna se logra con relativa facilidad.
Como se describe anteriormente, en los primeros intercambiadores de calor de acuerdo con los de primer a quinto modos de realización, al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de la pluralidad de primeras hendiduras 31a, y el grosor de tubo de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a es menor que al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de la pluralidad de segundas hendiduras 31 b, y el grosor de tubo de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b.
Además, en los primeros intercambiadores de calor de acuerdo con los de primer a quinto modos de realización, al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de la pluralidad de primeras hendiduras 31a, y el grosor de tubo de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a supera al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de la pluralidad de terceras hendiduras 41, y el grosor de tubo de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4.
Sexto modo de realización
Un aparato de ciclo de refrigeración y un primer intercambiador de calor de acuerdo con un sexto modo de realización tienen básicamente configuraciones similares al aparato de ciclo de refrigeración 100 y el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, pero son diferentes en cuanto a que incluyen además una pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c y una pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d conectados en paralelo con la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a y la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b.
Cada uno de la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c está dispuesto encima de cada uno de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 y debajo de cada uno de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b, por ejemplo. En otras palabras, en el segundo estado en el que el primer intercambiador de calor 1 funciona como evaporador, una entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada cuarto tubo de transferencia de calor 3c está dispuesta encima de la entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada tercer tubo de transferencia de calor 4 y debajo de la entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada segundo tubo de transferencia de calor 3b.
Cada uno de la pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d está dispuesto encima de cada uno de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 y debajo de cada uno de la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c, por ejemplo. En otras palabras, en el segundo estado en el que el primer intercambiador de calor 1 funciona como evaporador, una entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada quinto tubo de transferencia de calor 3d está dispuesta encima de la entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada tercer tubo de transferencia de calor 4 y debajo de la entrada de flujo a través de la que el refrigerante fluye hacia cada cuarto tubo de transferencia de calor 3c.
Como se muestra en la fig. 12, la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c están conectados en serie entre sí por medio de una séptima parte de conexión 21c. La pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d están conectados en serie entre sí por medio de una octava parte de conexión 21d.
Como se muestra en la fig. 12, la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c están conectados en serie con el distribuidor 10 por medio de una novena parte de conexión 23c. La pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d están conectados en serie con el distribuidor 10 por medio de una décima parte de conexión 23d. La séptima parte de conexión 21c, la octava parte de conexión 21d, la novena parte de conexión 23c y la décima parte de conexión 23d están configuradas cada una como un conducto de conexión que conecta dos puertos de entrada/salida en serie. En la fig. 12, la séptima parte de conexión 21c y la octava parte de conexión 21d indicadas por líneas continuas están conectadas a los respectivos extremos de la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c y quintos tubos de transferencia de calor 3d, mientras que la séptima parte de conexión 21c y la octava parte de conexión 21d indicadas por líneas discontinuas están conectadas a los otros extremos respectivos de la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c y quintos tubos de transferencia de calor 3d.
Como se muestra en la fig. 12, el distribuidor 10 tiene el primer puerto P5, el segundo puerto P6 y el tercer puerto P7, así como un cuarto puerto P8 conectado a los cuartos tubos de transferencia de calor 3c por medio de la novena parte de conexión 23c, y un quinto puerto P9 conectado a los quintos tubos de transferencia de calor 3d por medio de la décima parte de conexión 23d.
El primer puerto P5, el segundo puerto P6, el cuarto puerto P8 y el quinto puerto P9 están dispuestos encima del tercer puerto P7. El distribuidor 10 tiene la trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el primer puerto P5 con el tercer puerto P7, la trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el segundo puerto P6 con el tercer puerto P7, una trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el cuarto puerto P8 con el tercer puerto P7, y una trayectoria de flujo de refrigerante que conecta el quinto puerto P9 con el tercer puerto P7. La pérdida de presión de cada trayectoria de flujo de refrigerante dentro del distribuidor 10 se establece para que sea igual entre sí, por ejemplo.
Los cuartos tubos de transferencia de calor 3c conectados en serie entre sí por medio de la séptima parte de conexión 21c forman una cuarta trayectoria de flujo de refrigerante. Los quintos tubos de transferencia de calor 3d conectados en serie entre sí por medio de la octava parte de conexión 21d forman una quinta trayectoria de flujo de refrigerante. La cuarta trayectoria de flujo de refrigerante está dispuesta encima de la quinta trayectoria de flujo de refrigerante. La quinta trayectoria de flujo de refrigerante está dispuesta encima de la tercera trayectoria de flujo de refrigerante.
La primera trayectoria de flujo de refrigerante, la segunda trayectoria de flujo de refrigerante, la cuarta trayectoria de flujo de refrigerante y la quinta trayectoria de flujo de refrigerante forman trayectorias bifurcadas que divergen de la tercera trayectoria de flujo de refrigerante. La primera trayectoria de flujo de refrigerante, la segunda trayectoria de flujo de refrigerante, la cuarta trayectoria de flujo de refrigerante y la quinta trayectoria de flujo de refrigerante están conectadas en serie con la tercera trayectoria de flujo de refrigerante por medio del distribuidor 10. Los primeros tubos de transferencia de calor 3a, los segundos tubos de transferencia de calor 3b, los cuartos tubos de transferencia de calor 3c y los quintos tubos de transferencia de calor 3d están conectados en paralelo entre sí con respecto al distribuidor 10. Los primeros tubos de transferencia de calor 3a, los segundos tubos de transferencia de calor 3b, los cuartos tubos de transferencia de calor 3c y los quintos tubos de transferencia de calor 3d están conectados en serie con la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4 por medio del distribuidor 10.
La tercera trayectoria de flujo de refrigerante tiene un extremo conectado a la unidad de descompresión 103 por medio de la tercera parte de entrada/salida 5. La tercera trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a un extremo de la primera trayectoria de flujo de refrigerante, un extremo de la segunda trayectoria de flujo de refrigerante, un extremo de la cuarta trayectoria de flujo de refrigerante y un extremo de la quinta trayectoria de flujo de refrigerante por medio del distribuidor 10. La primera trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a la tercera abertura P3 en la válvula de cuatro vías 102 por medio de la primera parte de entrada/salida 6a. La segunda trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a la tercera abertura P3 en la válvula de cuatro vías 102 por medio de la segunda parte de entrada/salida 6b. La cuarta trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a la tercera abertura P3 en la válvula de cuatro vías 102 por medio de una cuarta parte de entrada/salida 6c. La quinta trayectoria de flujo de refrigerante tiene el otro extremo conectado a la tercera abertura P3 en la válvula de cuatro vías 102 por medio de una quinta parte de entrada/salida 6d.
La pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a, la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b, la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4, la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c y la pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d están configurados cada uno como un tubo circular.
Una pérdida de presión interna de la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c es mayor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b, y es menor que una pérdida de presión interna de la pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d. La pérdida de presión interna de la pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d es mayor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4.
Cada cuarto tubo de transferencia de calor 3c tiene una cuarta superficie circunferencial interior que no se muestra, y una pluralidad de cuartas hendiduras que no se muestran. La cuarta superficie circunferencial interior es una superficie que hace contacto con el refrigerante que fluye a través del cuarto tubo de transferencia de calor 3c. Cada cuarta hendidura está rebajada en relación con la cuarta superficie circunferencial interior. Cada una de la pluralidad de cuartas hendiduras tiene una configuración similar, por ejemplo. Las cuartas hendiduras están espaciadas unas de otras en la dirección circunferencial del cuarto tubo de transferencia de calor 3c. Cada cuarta hendidura se proporciona en forma de espiral con respecto al eje central O del cuarto tubo de transferencia de calor 3c. Cada cuarta hendidura interseca la dirección radial del cuarto tubo de transferencia de calor 3c. Cada cuarta hendidura se proporciona de modo que su anchura en la dirección circunferencial disminuye hacia la circunferencia exterior del cuarto tubo de transferencia de calor 3c en la dirección radial, por ejemplo.
Cada quinto tubo de transferencia de calor 3d tiene una quinta superficie circunferencial interior que no se muestra, y una pluralidad de quintas hendiduras que no se muestran. La quinta superficie circunferencial interior es una superficie que hace contacto con el refrigerante que fluye a través del quinto tubo de transferencia de calor 3d. Cada quinta hendidura está rebajada en relación con la quinta superficie circunferencial interior. Cada una de la pluralidad de quintas hendiduras tiene una configuración similar, por ejemplo. Las quintas hendiduras están espaciadas unas de otras en la dirección circunferencial del quinto tubo de transferencia de calor 3d. Cada quinta hendidura se proporciona en forma de espiral con respecto al eje central O del quinto tubo de transferencia de calor 3d. Cada quinta hendidura interseca la dirección radial del quinto tubo de transferencia de calor 3d. Cada quinta hendidura se proporciona de modo que su anchura en la dirección circunferencial disminuye hacia la circunferencia exterior del quinto tubo de transferencia de calor 3d en la dirección radial, por ejemplo.
El segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c tienen una relación entre sí, y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d tienen una relación entre sí, que es similar a la relación entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. En otras palabras, al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de las segundas hendiduras 31b, y el grosor de tubo del segundo tubo de transferencia de calor 3b es menor que al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de las cuartas hendiduras, y el grosor de tubo del cuarto tubo de transferencia de calor 3c. Al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de las cuartas hendiduras, y el grosor de tubo del cuarto tubo de transferencia de calor 3c es menor que al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de las quintas hendiduras, y el grosor de tubo del quinto tubo de transferencia de calor 3d. Obsérvese que el número, la profundidad y el ángulo de avance de cada una de las cuartas hendiduras y las quintas hendiduras están definidos de forma similar al número, la profundidad y el ángulo de avance de cada una de las primeras hendiduras 31a y las segundas hendiduras 31b. El grosor de tubo del cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d está definido de forma similar al grosor de tubo de cada uno del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b.
El número de segundas hendiduras 31 b supera el número de primeras hendiduras 31a, y es menor que el número de cuartas hendiduras, por ejemplo. Es decir, uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número, la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b es el mismo que un parámetro que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c, por ejemplo. En otras palabras, el primer tubo de transferencia de calor 3a, el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c se proporcionan de modo que uno cualquiera de estos parámetros que incluyen el número, la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo satisfaga la relación de magnitud de dos etapas descrita anteriormente, por ejemplo. El número de segundas hendiduras 31b puede superar el número de primeras hendiduras 31a, y la profundidad de las segundas hendiduras 31b puede ser menor que la profundidad de la pluralidad de cuartas hendiduras, por ejemplo. Es decir, uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número, la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b puede ser diferente de un parámetro que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c. En el caso descrito anteriormente, el número de segundas hendiduras 31b puede ser igual al número de cuartas hendiduras. En otras palabras, el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c se pueden proporcionar para que sean iguales en uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número, la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b.
El número de las cuartas hendiduras supera el número de segundas hendiduras 31b, y es menor que el número de quintas hendiduras, por ejemplo. Es decir, uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número, la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c es el mismo que un parámetro que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d, por ejemplo. En otras palabras, el primer tubo de transferencia de calor 3a, el segundo tubo de transferencia de calor 3b, el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d se proporcionan de modo que uno cualquiera de estos parámetros que incluyen el número, la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo satisfaga la relación de magnitud de tres etapas descrita anteriormente, por ejemplo. El número de cuartas hendiduras puede superar el número de segundas hendiduras 31b, y la profundidad de las cuartas hendiduras puede ser menor que la profundidad de la pluralidad de quintas hendiduras, por ejemplo. Es decir, uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número, la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c puede ser diferente de un parámetro que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d. En el caso descrito anteriormente, el número de las quintas hendiduras puede ser igual al número de las cuartas hendiduras. En otras palabras, el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d se pueden proporcionar para que sean iguales en uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número, la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c.
El primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el sexto modo de realización tiene un mayor número de trayectorias de flujo de refrigerante que conectan el distribuidor 10 con la tercera abertura P3 en la válvula de cuatro vías 102 y, por lo tanto, tiene una capacidad mayor que el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización. El primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el sexto modo de realización, por otra parte, puede producir efectos similares a los del primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, porque sus de primera a quinta trayectorias de flujo de refrigerante que conectan el distribuidor 10 con la tercera abertura P3 en la válvula de cuatro vías 102 tiene básicamente una configuración similar a las de primera a tercera trayectorias de flujo de refrigerante en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización.
Los aparatos de ciclo de refrigeración de acuerdo con los de primer a sexto modos de realización pueden incluir al menos una primera hendidura 31a y al menos una segunda hendidura 31b. Cuando los aparatos de ciclo de refrigeración de acuerdo con los de primer a sexto modos de realización incluyen una segunda hendidura 31b, la primera hendidura 31a puede ser menor que la segunda hendidura 31b en al menos uno de la profundidad, el ángulo de avance y el grosor de tubo. De forma similar, el aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con el sexto modo de realización puede incluir al menos una cuarta hendidura. Cuando el aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con el sexto modo de realización incluye una cuarta hendidura, la segunda hendidura 31b puede ser menor que la cuarta hendidura en al menos uno de la profundidad y el ángulo de avance.
Séptimo modo de realización
Un aparato de ciclo de refrigeración y un primer intercambiador de calor de acuerdo con un séptimo modo de realización tienen básicamente configuraciones similares al aparato de ciclo de refrigeración 100 y el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, pero son diferentes en cuanto a que el primer tubo de transferencia de calor 3a, el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el tercer tubo de transferencia de calor 4 están configurados cada uno como un tubo plano. El intercambiador de calor de acuerdo con el séptimo modo de realización puede tener una configuración similar a cualquiera de los intercambiadores de calor de acuerdo con los de segundo a quinto modos de realización. La fig. 13 es un diagrama que muestra el intercambiador de calor de acuerdo con el séptimo modo de realización en el que, al igual que con el primer intercambiador de calor de acuerdo con el sexto modo de realización, los primeros tubos de transferencia de calor 3a, los segundos tubos de transferencia de calor 3b, los cuartos tubos de transferencia de calor 3c y los quintos tubos de transferencia de calor 3d están conectados en paralelo entre sí, y los primeros tubos de transferencia de calor 3a, los segundos tubos de transferencia de calor 3b, los cuartos tubos de transferencia de calor 3c y los quintos tubos de transferencia de calor 3d están configurados cada uno como un tubo plano. Por conveniencia, los primeros tubos de transferencia de calor 3a, los segundos tubos de transferencia de calor 3b, los cuartos tubos de transferencia de calor 3c y los quintos tubos de transferencia de calor 3d se muestran con una configuración similar en la fig. 13.
La pérdida de presión interna de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a es menor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b. La pérdida de presión interna de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b es menor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c. La pérdida de presión interna de la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c es menor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d. Preferentemente, la pérdida de presión interna de la pluralidad de primeros tubos de transferencia de calor 3a es mayor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4.
Como se muestra en las figs. 14 y 15, el primer tubo de transferencia de calor 3a tiene una conformación exterior idéntica a la del segundo tubo de transferencia de calor 3b. El número de orificios en el primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que el número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b. El grosor de tubo W1 del primer tubo de transferencia de calor 3a es igual al grosor de tubo W2 del segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. También en este caso, debido a que el primer tubo de transferencia de calor 3a tiene un diámetro exterior igual al del segundo tubo de transferencia de calor 3b, la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b. Por tanto, como en el primer intercambiador de calor 1 de acuerdo con el primer modo de realización, también en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el séptimo modo de realización, la diferencia de caudal entre los refrigerantes en fase líquida que fluyen a través del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b se reduce en comparación con la del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente. Como resultado, el primer intercambiador de calor de acuerdo con el séptimo modo de realización también tiene un rendimiento de intercambio de calor mejorado en comparación con el del intercambiador de calor convencional descrito anteriormente.
Como se muestra en las figs. 16 y 17, en el primer intercambiador de calor de acuerdo con el séptimo modo de realización, el grosor de tubo W1 del primer tubo de transferencia de calor 3a puede ser menor que el grosor de tubo W2 del segundo tubo de transferencia de calor 3b. En este caso, el número de orificios en el primer tubo de transferencia de calor 3a puede ser igual al número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b. También en este caso, debido a que el primer tubo de transferencia de calor 3a tiene un diámetro exterior igual al del segundo tubo de transferencia de calor 3b, la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a es menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b. El número de orificios en el primer tubo de transferencia de calor 3a pues ser menor que el número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b.
La pérdida de presión interna de la pluralidad de cuartos tubos de transferencia de calor 3c es mayor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de segundos tubos de transferencia de calor 3b, y es menor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d. La pérdida de presión interna de la pluralidad de quintos tubos de transferencia de calor 3d es mayor que la pérdida de presión interna de la pluralidad de terceros tubos de transferencia de calor 4.
El segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c tienen una relación entre sí, y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d tienen una relación entre sí, que es similar a la relación entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b. En otras palabras, al menos uno del número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el grosor de tubo del segundo tubo de transferencia de calor 3b es menor que al menos uno del número de orificios en el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el grosor de tubo del cuarto tubo de transferencia de calor 3c. Al menos uno del número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el grosor de tubo del cuarto tubo de transferencia de calor 3c es menor que al menos uno del número de orificios en el quinto tubo de transferencia de calor 3d y el grosor de tubo del quinto tubo de transferencia de calor 3d.
El número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b supera el número de orificios en el primer tubo de transferencia de calor 3a y es menor que el número de orificios en el cuarto tubo de transferencia de calor 3c, por ejemplo. Es decir, uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número de orificios y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b es el mismo que un parámetro que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c, por ejemplo. En otras palabras, el primer tubo de transferencia de calor 3a, el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c se proporcionan de modo que uno cualquiera de estos parámetros que incluyen el número de orificios y el grosor de tubo, satisfaga la relación de magnitud de dos etapas descrita anteriormente, por ejemplo. El número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b puede superar el número de orificios en el primer tubo de transferencia de calor 3a, y el grosor de tubo del segundo tubo de transferencia de calor 3b puede ser menor que el grosor de tubo del cuarto tubo de transferencia de calor 3c, por ejemplo. Es decir, uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número de orificios y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b puede ser diferente de un parámetro que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c. En el caso descrito anteriormente, el número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b puede ser igual al número de orificios en el cuarto tubo de transferencia de calor 3c. En otras palabras, el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c se pueden proporcionar para que sean iguales en uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número de orificios y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b.
El número de orificios en el cuarto tubo de transferencia de calor 3c es menor que el número de orificios en el quinto tubo de transferencia de calor 3d, por ejemplo. Es decir, uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número de orificios y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c es el mismo que un parámetro que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d, por ejemplo. En otras palabras, el primer tubo de transferencia de calor 3a, el segundo tubo de transferencia de calor 3b, el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d se proporcionan de modo que uno cualquiera de estos parámetros que incluyen el número de orificios y el grosor de tubo, satisfaga la relación de magnitud de dos etapas descrita anteriormente, por ejemplo. El número de orificios en el cuarto tubo de transferencia de calor 3c puede superar el número de orificios en el segundo tubo de transferencia de calor 3b, y el grosor de tubo del cuarto tubo de transferencia de calor 3c puede ser menor que el grosor de tubo del quinto tubo de transferencia de calor 3d, por ejemplo. Es decir, uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número de orificios y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c puede ser diferente de un parámetro que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d. En el caso descrito anteriormente, el número de orificios en el cuarto tubo de transferencia de calor 3c puede ser igual al número de orificios en el quinto tubo de transferencia de calor 3d. En otras palabras, el cuarto tubo de transferencia de calor 3c y el quinto tubo de transferencia de calor 3d se pueden proporcionar para que sean iguales en uno cualquiera de los parámetros que incluyen el número de orificios y el grosor de tubo que satisface la relación de magnitud descrita anteriormente entre el segundo tubo de transferencia de calor 3b y el cuarto tubo de transferencia de calor 3c.
En este caso, el primer intercambiador de calor de acuerdo con el séptimo modo de realización también tiene básicamente una configuración similar al primer intercambiador de calor de acuerdo con el sexto modo de realización descrito anteriormente y, por lo tanto, puede producir efectos similares a los del primer intercambiador de calor de acuerdo con el sexto modo de realización.
Aunque la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a se reduce en comparación con la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b por al menos uno de los números de orificios y los grosores de tubo del primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b en el aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con el séptimo modo de realización, esto no es restrictivo. El primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b tienen las primeras hendiduras 31a y la segunda hendidura 31b, al igual que con el primer tubo de transferencia de calor 3a y el segundo tubo de transferencia de calor 3b en cualquiera de los de primer a sexto modos de realización, y la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor 3a se puede reducir en comparación con la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor 3b por al menos uno de los números, las profundidades y los ángulos de avance de estas hendiduras.
Aunque la primera trayectoria de flujo de refrigerante se proporciona para que tenga una longitud de trayectoria de flujo igual a la de la segunda trayectoria de flujo de refrigerante en los aparatos de ciclo de refrigeración de acuerdo con los de primer a séptimo modos de realización, esto no es restrictivo. La primera trayectoria de flujo de refrigerante puede tener una longitud de trayectoria de flujo diferente a la de la segunda trayectoria de flujo de refrigerante. La primera trayectoria de flujo de refrigerante puede tener una longitud de trayectoria de flujo más corta que la de la segunda trayectoria de flujo de refrigerante, por ejemplo.
Aunque el primer tubo de transferencia de calor 3a se proporciona para que tenga una conformación exterior idéntica a la del segundo tubo de transferencia de calor 3b en los aparatos de ciclo de refrigeración de acuerdo con los de primer a séptimo modos de realización, esto no es restrictivo. El primer tubo de transferencia de calor 3a puede tener un diámetro exterior superior al del segundo tubo de transferencia de calor 3b, por ejemplo. El tercer tubo de transferencia de calor 4 puede tener un diámetro exterior superior al del primer tubo de transferencia de calor 3a, por ejemplo.
En los aparatos de ciclo de refrigeración de acuerdo con los de primer a séptimo modos de realización, el segundo intercambiador de calor 11 también puede tener una configuración similar al primer intercambiador de calor 1. En este caso, la tercera parte de entrada/salida 5 del segundo intercambiador de calor 11 se puede conectar a la unidad de descompresión 103, y la primera parte de entrada/salida 6a y la segunda parte de entrada/salida 6b se pueden conectar a la cuarta abertura P4 en la válvula de cuatro vías 102.
Aunque los modos de realización de la presente invención se han descrito como anteriormente, los modos de realización descritos anteriormente se pueden modificar de diversas maneras. Además, el alcance de la presente invención no se limita a los modos de realización descritos anteriormente. El alcance de la presente invención se define por los términos de las reivindicaciones, y pretende incluir cualquier modificación dentro del significado y el alcance equivalente a los términos de las reivindicaciones.
Lista de signos de referencia
1 primer intercambiador de calor; 2 aleta; 3a primer tubo de transferencia de calor; 3b segundo tubo de transferencia de calor; 3c cuarto tubo de transferencia de calor; quinto tubo de transferencia de calor 3d; 4 tercer tubo de transferencia de calor; 5 tercera parte de entrada/salida; 6a primera parte de entrada/salida; 6b segunda parte de entrada/salida; 6c cuarta parte de entrada/salida; 6d quinta parte de entrada/salida; 10 distribuidor; 11 segundo intercambiador de calor; 21a primera parte de conexión; 21b segunda parte de conexión; 22 tercera parte de conexión; 23a cuarta parte de conexión; 23b quinta parte de conexión; 24 sexta parte de conexión; 21c séptima parte de conexión; 21d octava parte de conexión; 23c novena parte de conexión; 23d décima parte de conexión; 30a primera superficie circunferencial interior; 30b segunda superficie circunferencial interior; 31a primera hendidura; 31 b segunda hendidura; 40 tercera superficie circunferencial interior; 41 tercera hendidura; 100 aparato de ciclo de refrigeración; 101 compresor; 102 válvula de cuatro vías; 103 unidad de descompresión; 104 primer ventilador; 105 segundo ventilador.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    Un intercambiador de calor (1) que comprende:
    un distribuidor (10); y
    un primer tubo de transferencia de calor (3a) y un segundo tubo de transferencia de calor (3b) conectados en paralelo entre sí con respecto al distribuidor (10),
    estando el primer tubo de transferencia de calor (3a), en uso, dispuesto encima del segundo tubo de transferencia de calor (3b), y además un tercer tubo de transferencia de calor (4), estando configurado como un tubo circular, y conectado en serie con el primer tubo de transferencia de calor (3a) y el segundo tubo de transferencia de calor (3b) por medio del distribuidor (10), caracterizándose el intercambiador de calor por que
    el primer tubo de transferencia de calor (3a) tiene una primera superficie circunferencial interior (30a) y al menos una primera hendidura (31a) rebajada en relación con la primera superficie circunferencial interior (30a) y, en el caso de múltiples hendiduras, dispuestas lado a lado en una dirección circunferencial del primer tubo de transferencia de calor (3a), por que,
    el segundo tubo de transferencia de calor (3b) tiene una segunda superficie circunferencial interior (30b) y al menos una segunda hendidura (31 b) rebajada en relación con la segunda superficie circunferencial interior (30b) y, en el caso de múltiples hendiduras, dispuestas lado a lado en una dirección circunferencial del segundo tubo de transferencia de calor (3b), y por que el tercer tubo de transferencia de calor (4) tiene una tercera superficie circunferencial interior, y al menos una tercera hendidura rebajada en relación con la tercera superficie circunferencial interior y dispuesta, en caso de múltiples hendiduras, lado a lado en una dirección circunferencial del tercer tubo de transferencia de calor (4), caracterizándose además el intercambiador de calor por que una pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor (3a) es, en uso, menor que una pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor (3b), la pérdida de presión interna del primer tubo de transferencia de calor (3a) es, en uso, menor que la pérdida de presión interna del segundo tubo de transferencia de calor (3b), y es, en uso, mayor que una pérdida de presión interna del tercer tubo de transferencia de calor (4),
    con respecto a al menos uno de un número, una profundidad y un ángulo de avance de cada una de la al menos una primera hendidura (31a) y la al menos una segunda hendidura (31 b), y un grosor de tubo de cada uno del primer tubo de transferencia de calor (3a) y el segundo tubo de transferencia de calor (3b),
    al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de la al menos una primera hendidura (31a), y el grosor de tubo del primer tubo de transferencia de calor (3a) es menor que al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de la al menos una segunda hendidura (31b), y el grosor de tubo del segundo tubo de transferencia de calor (3b), con respecto a al menos uno de un número, una profundidad y un ángulo de avance de cada una de la al menos una primera hendidura (31a) y la al menos una tercera hendidura, y un grosor de tubo de cada uno del primer tubo de transferencia de calor (3a) y el tercer tubo de transferencia de calor (4),
    al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de la al menos una primera hendidura (31a), y el grosor de tubo del primer tubo de transferencia de calor (3a) es mayor que al menos uno del número, la profundidad y el ángulo de avance de la al menos una tercera hendidura, y el grosor de tubo del tercer tubo de transferencia de calor (4).
    El intercambiador de calor (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una primera trayectoria de flujo de refrigerante formada por el primer tubo de transferencia de calor (3a) tiene una longitud de trayectoria de flujo igual a la de una segunda trayectoria de flujo de refrigerante formada por el segundo tubo de transferencia de calor (3b).
    El intercambiador de calor (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que
    el primer tubo de transferencia de calor (3a) tiene una conformación exterior idéntica a la del segundo tubo de transferencia de calor (3b).
    Un aparato de ciclo de refrigeración que comprende un compresor (101), una unidad de conmutación de trayectoria de flujo (102), una unidad de descompresión (103), un primer intercambiador de calor (1) y un segundo intercambiador de calor (11),
    proporcionándose la unidad de conmutación de trayectoria de flujo (102) para conmutar entre un primer estado en el que el refrigerante fluye sucesivamente a través del compresor (101), el primer intercambiador de calor (1), la unidad de descompresión (103) y el segundo intercambiador de calor (11), y un segundo estado en el que el refrigerante fluye sucesivamente a través del compresor (101), el segundo intercambiador de calor (11), la unidad de descompresión (103) y el primer intercambiador de calor (1), y
    proporcionándose el primer intercambiador de calor (1) como el intercambiador de calor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, y estando dispuesto de modo que el distribuidor (10) está ubicado corriente abajo del primer tubo de transferencia de calor (3a) y el segundo tubo de transferencia de calor (3b) en una dirección en la que el refrigerante fluye en el primer estado, y el distribuidor (10) está ubicado corriente arriba del primer tubo de transferencia de calor (3a) y el segundo tubo de transferencia de calor (3b) en la dirección en la que el refrigerante fluye en el segundo estado.
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