ITTO990004A1 - Disposizione di tubi in un evaporatore di un condizionatore d'aria. - Google Patents

Disposizione di tubi in un evaporatore di un condizionatore d'aria.

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale
SFONDO DELL'INVENZIONE
1. Campo dell'Invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un condizionatore d'aria di tipo separato che ha un evaporatore come scambiatore di calore interno ed un condensatore come scambiatore di calore esterno.
2. Descrizione della tecnica precedente
Generalmente, un condizionatore d'aria è un dispositivo per mantenere in un locale una temperatura ottimale. In particolare, la temperatura viene regolata ad un grado adatto scaricando il calore all'esterno del locale per mezzo di un ciclo di refrigerazione.
Come si vede nella Figura 1, un ciclo di refrigerazione è costituito da un compressore 2 per comprimere il refrigerante ad alta temperatura ed alta pressione, un condensatore 3 che serve come scambiatore di calore esterno per liquefare il refrigerante ad alta temperatura ed alta pressione ad una temperatura normale ed alta pressione, un tubo capillare 4 per depressurizzare il refrigerante ed un evaporatore 1 per abbassare la temperatura nel locale scambiando il calore dell'aria del locale con il refrigerante ricevuto dal tubo capillare 4. Inoltre, nel condensatore 3 sono installate ventole di soffiaggio 5 e 6 per migliorare l'efficienza dello scambiatore di calore e, rispettivamente, il compressore 1.
In particolare, l'evaporatore 1 è costituito da una pluralità di alette A disposte l'una vicino all'altra ed una pluralità di tubazioni B di scambio termico a forma di U che passano attraverso le alette A.
Queste tubazioni B di scambio termico costituiscono un passaggio per la circolazione del refrigerante. Le tubazioni B a scambio termico vengono interconnesse collegando le tubazioni C che collegano le estremità delle rispettive tubazioni B di scambio termico tra di loro.
Il modo di allineare queste tubazioni B di scambio termico influenza seriamente la qualità dell'evaporatore 1. Quindi, sono stati fatti molti esperimenti e studi sul modo di realizzare una buona disposizione delle tubazioni B di scambio termico in modo da migliorare la qualità dell'evaporatore 1.
Una soluzione della tecnica precedente delle tubazioni B di scambio termico dell'evaporatore 1 è rappresentata nella Figura 2 più dettagliatamente. Quello che si vede nella Figura 2 è la disposizione della tubazione dell'evaporatore 1 di un condizionatore d'aria separato avente l'evaporatore 1 ed il condensatore 3, ciascuno dei quali è installato come unità separata.
Come si vede, l'evaporatore 1 è suddiviso in una sezione frontale 10 ed una sezione posteriore 20. La tubazione B di scambio termico installata nella sezione frontale 10 e la sezione posteriore 20 sono rispettivamente allineate su due linee, cioè una linea frontale (11-1, 11-2, ..., 11-10 nella sezione frontale 10, ed una linea frontale 21-1, 21-2, ..., 22-5 della sezione posteriore 20) ed una seconda tubazione (12-1, 12-2, ..., 12-10 della sezione frontale 1.0 ed una tubazione posteriore 22-1, 22-2, ..., 22-5 della sezione posteriore 20). Le tubazioni di collegamento C per collegare le estremità delle rispettive tubazioni B di scambio termico tra di loro sono rappresentate in linee continue, mentre in linee puntinate sono rappresentate le parti delle rispettive tubazioni B di scambio termico. Le parti di collegamento sono poste su un lato delle alette A opposto alle tubazioni di collegamento C.
Quindi, il refrigerante che passa attraverso il tubo capillare 4 viene introdotto in una porta 4 del distributore 7' e suddiviso in quattro passaggi, cioè un primo passaggio, un secondo passaggio, un terzo passaggio ed un quarto passaggio. Nel primo passaggio, il refrigerante entra in 22-2, passa attraverso 22-3, 22-4, 22-5, 21-5, 21-4, 21-3 ed esce da 21-2. Nel secondo passaggio, il refrigerante entra in 22-1, e passa attraverso 21-1, 11-1, 11-2, 11-3, 12-3 e 12-2, quindi esce da 12-1.
Il refrigerante entra in 11-8 e passa attraverso 11-7, 11-6, 11-5, 11-4, 12-4 e 12-5, quindi esce da 12-6 nel terzo passaggio. Infine, nel quarto passaggio, il refrigerante entra in 11-9, passa attraverso 11-10, 12-10, 12-9, 12-8 ed esce da 12-7. Mentre il refrigerante fluisce attraverso i quattro passaggi, esso viene evaporato per raffreddare l'aria attorno all'evaporatore 1, e quindi viene fatto convergere in un collettore 8' a quattro porte per giungere al compressore (non illustrato).
La disposizione suddetta delle tubazioni B di scambio termico dell'evaporatore 1 rende il procedimento dì evaporazione vantaggioso senza una caduta di pressione del refrigerante che passa attraverso le tubazioni B di scambiò termico.
Secondo il modo convenzionale in cui le tubazioni B di scambio termico dell'evaporatore 1 sono disposte, tuttavia, vi sono grandi differenze nella temperatura del refrigerante tra un passaggio del refrigerante e l'altro. Inoltre, vi sono pure differenze di temperatura tra le parti in ciascun passaggio, cioè la parte di entrata, la parte intermedia e la parte di uscita. Specificamente, si è constatato che la temperatura varia da 4,9°C a 16,8°C, e la massima differenza è quindi di 11,9°C.
Poiché la differenza di temperatura del refrigerante è grande tra i passaggi e le parti di un passaggio, si presenta il serio inconveniente della prestazione dell'evaporatore 1. Inoltre, parte del refrigerante che passa attraverso l'evaporatore 1 non evapora e rimane allo stato liquido, oppure passa allo stato congelato.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
Uno scopo della presente invenzione consiste nel provvedere un evaporatore di un condizionatore d'aria di tipo separato che ha una tubazione di scambio termico disposta in modo tale che il refrigerante presenta una temperatura più uniforme nei passaggi o tubazioni, e quindi ha una efficienza ed una prestazione sostanzialmente migliorate.
Lo scopo suddetto viene raggiunto mediante un evaporatore di un condizionatore d'aria di tipo separato comprendente: una sezione anteriore avente una pluralità di alette allineate in parallelo e l'una vicino all'altra, e le prime tubazioni di scambio termico che hanno forma di U e passano attraverso dette alette, dette prime tubazioni di scambio termico formando una linea frontale dì dieci serie frontali ed una linea posteriore di dieci serie posteriori; una sezione posteriore essendo posta in corrispondenza del lato posteriore di detta sezione frontale, detta sezione posteriore avendo una pluralità di alette allineate in parallelo e vicine tra di loro, e seconde tubazioni di scambio termico che hanno forma a U e passano attraverso dette alette, dette seconde tubazioni di scambio termico formando una linea frontale di cinque serie anteriori ed una linea posteriore di cinque serie posteriori; ed una pluralità di tubazioni di collegamento per collegare le estremità di dette tubazioni di scambio termico di detta sezione frontale e detta sezione posteriore, in cui dette prima e seconda tubazioni di scambio termico e dette tubazioni di collegamento sono collegate tra di loro in modo da formare un passaggio di circolazione del refrigerante che comprende: un primo passàggio in cui un refrigerante entra in una prima serie di detta linea frontale di detta sezione posteriore, circola attraverso dette linee frontali e posteriori di dette sezioni posteriore e quindi esce da una seconda serie della linea frontale di detta sezione posteriore; un secondo passaggio in cui il refrigerante entra in una prima serie di detta linea frontale di detta sezione frontale, circola attraverso tutta la parte superiore di detta sezione frontale e quindi esce da una prima serie di detta linea posteriore di detta sezione frontale; ed un terzo passaggio in cui il refrigerante entra in una quinta serie di detta linea frontale di detta sezione anteriore, circola attraverso una porzione più bassa di detta sezione frontale e quindi esce da una settima serie di detta linea posteriore di detta sezione frontale.
Secondo la presente invenzione, la temperatura del refrigerante che circola attraverso le tubazioni di scambio termico può venire mantenuta uniforme indipendentemente dal posto in cui passa il refrigerante. Per conseguenza, l'efficienza di evaporazione e la prestazione di scambio termico aumentano sostanzialmente .
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Il suddetto scopo ed i suoi vantaggi verranno resi più evidenti dalla descrizione di una realizzazione preferita più dettagliata, con riferimento ai disegni allegati, in cui:
la Figura 1 è una vista schematica che mostra una costruzione di un ciclo refrigerante di un condizionatore d'aria della tecnica precedente;
la Figura 2 è una vista schematica di un allineamento delle tubazioni di scambio termico in un evaporatore del condizionatore d'aria del tipo separato convenzionale; e
la Figura 3 è una vista schematica che mostra un allineamento delle tubazioni di scambio termico in un evaporatore di un condizionatore d'aria di tipo separato secondo la presente invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA REALIZZAZIONE PREFERITA
Un evaporatore di un condizionatore d'aria di tipo separato secondo la presente invenzione è illustrato nella Figura 3.
Come si vede, l'evaporatore 100 secondo la presente invenzione è suddiviso in una sezione frontale 10 ed una sezione posteriore 20. Ciascuna delle sezioni frontale 10 e posteriore 20 è costituita da una pluralità di alette A allineate in parallelo e vicine tra di loro, ed una pluralità di tubazioni B di scambio termico a forma di U che passano attraverso le alette A.
Le rispettive aperture delle tubazioni B di scambio termico sono collegate ad una pluralità di tubi di collegamento C che hanno forma di U.
Le tubazioni B di scambio termico installate nella sezione frontale 10 sono allineate definendo dieci serie. In questo caso, la prima serie della linea frontale è indicata con il numero di riferimento 11-1, la seconda serie della linea frontale è 11-2, una prima serie delle linea posteriore è 12-1, una decima serie della linea posteriore è 12-10, e così via.
Le tubazioni B di scambio termico installate nella sezione posteriore 20 sono allineate nello stesso modo con quelle della sezione frontale 10, tuttavia vi è una differenza dovuta al fatto che le tubazioni B di scambio termico della sezione posteriore 20 sono allineate definendo cinque loro serie. Nella sezione posteriore 20, la prima serie della linea frontale è indicata con il numero di riferimento 21-1, la seconda serie della linea frontale è 21-2, la prima serie della linea posteriore è 22-1, la quinta serie della linea posteriore è 22-5, e così via.
In quanto segue si descrive il passaggio di circolazione del refrigerante dell'evaporatore 1 secondo la presente invenzione.
Il passaggio di circolazione del refrigerante dell'evaporatore 1 secondo la presente invenzione è suddiviso in un primo passaggio in cui il refrigerante viene fatto circolare attraverso la sezione posteriore, un secondo passaggio in cui il refrigerante viene fatto circolare attraverso una parte superiore della sezione frontale ed un terzo passaggio in cui il refrigerante viene fatto circolare attraverso una parte inferiore della sezione frontale.
Più specificamente, il refrigerante che passa attraverso il tubo capillare (non illustrato) effluisce nell'evaporatore 1 viene suddiviso in tre passaggi da un distributore a tre porte 7 installato in una parte di entrata dell'evaporatore 1. Il refrigerante, suddiviso in tre parti, viene fatto circolare come segue. Anzitutto, il refrigerante entra nella prima serie 21-1 della linea frontale della sezione posteriore 20 ed esce dalla seconda serie 21-2 della linea frontale della sezione posteriore 20 (primo passaggio). In secondo luogo, il refrigerante entra nella prima serie 11-1 della linea frontale della sezione frontale 10 ed esce dalla prima serie 12-1 della linea posteriore della sezione frontale 10 (secondo passaggio). In terzo luogo il refrigerante entra nella quinta serie 11-5 della linea frontale della sezione frontale 10 ed esce dalla settima serie 12-7 della linea posteriore della sezione frontale (terzo passaggio) . Il refrigerante che esce dalle parti di scarico delle tubazioni di scambio termico viene convogliato nel collettore 8 a tre porte e viene introdotto in un compressore (non illustrato) installato nell'unità esterna.
Più specificamente, il primo passaggio inizia dalla prima serie della linea frontale della sezione posteriore 20, cioè 21-1, procede attraverso 22-1, 22-2, 22-3, 22-4, 22-5, 21-5, 21-4, 21-3, e quindi è collegato alla seconda serie della linea frontale della sezione posteriore 20, cioè 21-2, che è collegata al connettore a tre porte 8.
Il secondo passaggio inizia dalla prima serie della linea frontale della sezione anteriore 10, cioè 11-1, procede attraverso 11-2, 11-3, 11-4, 12-6, 12-5, 12-4, 12-3, 12-2 e quindi è collegato alla prima serie della linea posteriore della sezione frontale 10, cioè 12-1, che è collegata al connettore a tre porte 8.
Il terzo passàggio inizia dalla quinta serie della linea frontale della sezione anteriore 10, cioè 11-5, procede attraverso 11-6, 11-7, 11-8, 11-9, 11-10, 12-10, 12-9, 12-8, e quindi è collegato alla settima serie della linea posteriore della sezione frontale 10, cioè 12-7, che è collegata al connettore a tre porte 8.
Un risultato delle prove della distribuzione di temperatura del refrigerante in ciascuna posizione delle tubazioni B dello scambiatore di calore dell'evaporatore 1 secondo la presente invenzione e della tecnica convenzionale è riportato nella Tabella 1 seguente.
Secondo la Tabella 1, la temperatura del refrigerante nell'evaporatore convenzionale varia da 4,9°C a 16,8°C, che costituisce una differenza di temperatura grande. Al paragone, nell'evaporatore secondo la presente invenzione, la .temperatura del refrigerante varia da 9,8°C a 15,7°C, che è un campo di temperatu-ra piccolo rispetto a quello della tecnica convenzionale. È quindi evidente che l'evaporatore secondo la presente invenzione ha una distribuzione di temperatura più uniforme del refrigerante che vi è contenuto.
Inoltre, quando la temperatura diventa uniforme, la capacità refrigerante dell'evaporatore secondo la presente invenzione aumenta approssimativamente del 8,9%, e la sua efficienza migliora del 10,1%.
Come descritto, secondo la presente invenzione, poiché la temperatura del refrigerante diventa uniforme indipendentemente dal luogo in cui passa il refrigerante, l'efficienza di evaporazione e la prestazione aumentano nettamente.
Mentre la presente invenzione è stata particolarmente illustrata e descritta con riferimento ad una sua realizzazione preferita, gli esperti del settore comprenderanno che è possibile apportare vari cambiamenti di forma e di dettaglio senza allontanarsi dallo spirito e dallo scopo dell'invenzione, come definita dalle rivendicazioni allegate.

Claims (2)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Evaporatore di un condizionato d'aria, comprendente: una sezione frontale avente una pluralità di alette allineate in parallelo e ravvicinate l'una all'altra, e prime tubazioni di scambio termico che hanno forma di U e passano attraverso dette alette, dette prime tubazioni di scambio termico formando una linea frontale di dieci serie anteriori ed una linea posteriore di dieci serie posteriori; una sezione posteriore disposta dal lato posteriore di detta sezione frontale, detta sezione posteriore avendo una pluralità di alette allineate, parallele e ravvicinate tra di loro, e seconde tubazioni di scambio termico che hanno forma di U e passano attraverso dette alette, dette seconde tubazioni di scambio termico formando una linea frontale di cinque serie frontali ed una linea posteriore di cinque serie posteriori; e una pluralità di tubazioni di collegamento per collegare le estremità di dette tubazioni di scambio termico di detta sezione frontale e detta sezione posteriore, in cui dette tubazioni di scambio termico e dette tubazioni di collegamento sono collegate tra di loro così da costituire un passaggio per la circolazione del refrigerante, comprendente: un primo passaggio in cui il refrigerante entra in una prima serie di detta linea frontale di detta sezione posteriore, circola attraverso dette linee frontale e posteriore di detta sezione posteriore e quindi esce da una seconda serie di detta linea frontale di detta sezione posteriore; un secondo passaggio in cui il refrigerante entra in una prima serie di detta linea frontale di detta sezione frontale, circola attraverso una parte superiore di detta sezione frontale e quindi esce da una prima serie di detta linea posteriore di detta sezione frontale; e un terzo passaggio in cui il refrigerante entra in una quinta serie di detta linea frontale di detta sezione frontale, circola attraverso una porzione inferiore di detta sezione frontale, e quindi esce da una quinta serie di detta linea posteriore di detta sezione frontale.
  2. 2. Evaporatore secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo passaggio inizia da detta prima serie di detta linea frontale di detta sezione posteriore, e procede attraverso: una prima serie di detta linea posteriore, una seconda serie di detta linea posteriore, una terza serie di detta linea posteriore, una quarta serie di detta linea posteriore, una quinta serie di detta linea posteriore, una quinta serie di detta linea frontale, una quarta serie di detta linea frontale, una terza serie di detta linea frontale, ed è collegato ad una seconda serie di detta linea frontale; detto secondo passaggio inizia da detta prima serie di detta linea frontale di detta sezione anteriore, e procede attraverso: seconda, terza e quarta serie di detta linea frontale, una sesta serie di detta linea posteriore, una quinta serie di detta linea posteriore, una quarta serie di detta linea posteriore, una terza serie di detta linea posteriore, una seconda serie di detta linea posteriore, ed è collegato a detta prima serie di detta linea posteriore; e detto terzo passaggio inizia da detta quinta serie di detta linea frontale di detta sezione anteriore, e procede attraverso: una sesta serie di detta linea frontale, una settima serie di detta linea frontale, ottava, nona e decima serie di detta linea frontale, una decima serie della linea posteriore, una nona serie di detta linea posteriore, una ottava serie di detta linea posteriore, ed è collegato ad una nona serie di detta linea posteriore,
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