Intercambiador de calor y acondicionador de aire refrigerante.

Un intercambiador de calor (10) incluyendo:

un primer tubo plano (1) de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a baja temperatura;un segundo tubo plano

(2) de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a temperatura alta;un primer colector de entrada (3) y un primer colector de salida (4) respectivamente conectados a ambos extremosdel primer tubo plano; y

un segundo colector de entrada (5) y un segundo colector de salida (6) respectivamente conectados a ambosextremos del segundo tubo plano,

donde el primer tubo plano y el segundo tubo plano están laminados y dispuestos con una pluralidad de tres o máscapas laminadas de tal forma que el primer tubo plano y el segundo tubo plano entren en contacto uno con otro ensu superficie plana y una dirección de flujo del fluido a baja temperatura interseca en ángulos rectos con unadirección de flujo del fluido a temperatura alta,

donde al menos uno del primer tubo plano y el segundo tubo plano incluye una pluralidad de tubos planos dispuestosa lo largo de la superficie plana o dispuestos en la dirección de un laminado,

donde la pluralidad de los tubos planos, y el colector de entrada y el colector de salida respectivamente conectados aambos extremos de la pluralidad de los tubos planos forman pasos paralelos,

donde el colector de entrada que forma los pasos paralelos o el colector de salida que forma los pasos paralelosincluye un colector tubular que tiene ambos extremos abiertos, la pluralidad de los tubos planos que forman lospasos paralelos están agrupados y conectados al extremo abierto del colector tubular de modo que la dirección axialdel colector tubular sea la misma que la dirección de flujo del fluido en la pluralidad de los tubos planos, y

donde la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos están curvados respectivamente en formasde arco circular en las partes de extremo de los tubos planos, dispuestos en forma anular y conectados al extremoabierto del colector tubular.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2006/307932.

Solicitante: MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 7-3, MARUNOUCHI 2-CHOME CHIYODA-KU, TOKYO 100-8310 JAPON.

Inventor/es: WAKAMOTO, SHINICHI, YOSHIMURA,Susumu, YOSHIYASU,HAJIMU.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > F28D7/00 (Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones tubulares para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización)

PDF original: ES-2447776_T3.pdf

 

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Intercambiador de calor y acondicionador de aire refrigerante.

Fragmento de la descripción:

Intercambiador de calor y acondicionador de aire refrigerante

Campo técnico La presente descripción se refiere a un intercambiador de calor para realizar intercambio térmico entre un fluido a baja temperatura y un fluido a temperatura alta para transmitir calor desde el fluido a temperatura alta al fluido a baja temperatura. Además, la presente descripción se refiere a un acondicionador de aire refrigerante que usa dicho intercambiador de calor.

Antecedentes de la invención Un intercambiador de calor usual incluye un primer tubo plano de forma plana con una pluralidad de agujeros pasantes en el que fluye un fluido a baja temperatura, un segundo tubo plano de forma plana con una pluralidad de agujeros pasantes en el que fluye un fluido a temperatura alta, un primer colector conectado a ambos extremos del primer tubo plano y un segundo colector conectado a ambos extremos del segundo tubo plano. El primer tubo plano y el segundo tubo plano se laminan en un estado tal que las superficies planas de los tubos respectivamente entren en contacto uno con otro de modo que las direcciones longitudinales (las direcciones de flujo de los fluidos) del primer tubo plano y el segundo tubo plano sean paralelas una a otra. Así se obtiene una alta eficiencia de una operación de intercambio térmico (véase, por ejemplo, el documento de Patente 1) .

Documento de Patente 1: JP-A-2002-340485 (páginas 4 a 5, figura 1)

Se puede obtener más información relativa a la técnica anterior en la Patente de Estados Unidos 3.616.022, EP 1 462 750, DE 198 46 347, la Patente de Estados Unidos 5.875.837, la publicación de la Solicitud de Patente de Estados Unidos 2004/104018 y JP 2003 279275, cada una de las cuales ha sido interpretada por la Oficina Europea de Patentes en el sentido de que describe un intercambiador de calor incluyendo: un primer tubo plano de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a baja temperatura; un segundo tubo plano de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a temperatura alta; un primer colector de entrada y un primer colector de salida respectivamente conectados a ambos extremos del primer tubo plano; y un segundo colector de entrada y un segundo colector de salida respectivamente conectados a ambos extremos del segundo tubo plano, donde el primer tubo plano y el segundo tubo plano están laminados y dispuestos con una pluralidad de tres o más capas laminadas de tal forma que el primer tubo plano y el segundo tubo plano entren en contacto uno con otro en su superficie plana y una dirección de flujo del fluido a baja temperatura interseca en ángulos rectos con una dirección de flujo del fluido a temperatura alta, donde al menos uno del primer tubo plano y el segundo tubo plano incluye una pluralidad de tubos planos dispuestos a lo largo de la superficie plana o dispuestos en la dirección de laminado, donde la pluralidad de los tubos planos, y el colector de entrada y el colector de salida respectivamente conectados a ambos extremos de la pluralidad de los tubos planos forman pasos paralelos.

También se puede obtener más información relativa a la técnica anterior en JP 2001 174083, EP 1 479 993, JP 2002 243374, JP 02 036 768 U, JP 2002 340485 y JP 2005 249314.

La principal diferencia del intercambiador de calor según la invención con respecto a la técnica anterior es que la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos están curvados respectivamente en formas de arco circular en la parte de extremo de los tubos planos, dispuestos en forma anular y conectados al extremo abierto del colector tubular.

Descripción de la invención (Problemas que la invención ha de resolver)

En un acondicionador de aire refrigerante que usa el intercambiador de calor usual antes descrito, un compresor, un radiador de calor, una unidad de control de tasa de flujo y un evaporador están conectados conjuntamente por un tubo de refrigerante de manera que circule un refrigerante de tipo HFC (hidrofluoro carbono) . Sin embargo, dado que el refrigerante de tipo HFC es causa de calentamiento global, recientemente se emplea en su lugar un refrigerante, tal como dióxido de carbono, que tiene bajo potencial de calentamiento global. Sin embargo, cuando se usa dióxido de carbono como el refrigerante, surge el problema de que la operación de intercambio térmico es sumamente inferior a la del dispositivo usual.

Con el fin de obtener la alta eficiencia de la operación de intercambio térmico en dicho intercambiador de calor, hay incrementar la longitud (la longitud de la dirección de flujo del fluido) o la anchura del primer tubo plano y el segundo tubo plano para obtener una zona de contacto más grande. Por lo tanto, el intercambiador de calor se amplía en dos dimensiones. Además, cuando se incrementa la tasa de flujo del fluido a baja temperatura y el fluido a temperatura alta para mejorar la operación de intercambio térmico, hay que evitar el aumento de la pérdida de presión debido al aumento de velocidad de flujo en los tubos. Para ello, se puede hacer simplemente un ajuste en la dirección de la anchura, por ejemplo, el ajuste se lleva a cabo para aumentar la anchura del primer tubo plano y el segundo tubo plano. Consiguientemente, cuando también se efectúa un ajuste en la dirección de la longitud, la pérdida de presión no se puede evitar adecuadamente. Así, surge el problema de que se incrementa la potencia de un dispositivo de accionamiento para suministrar y hacer circular el fluido al intercambiador de calor.

Además, cuando el número de pasos paralelos se incrementa como en el caso del incremento en la dirección de la anchura, cuando el fluido es distribuido a los pasos respectivamente por el primer colector y el segundo colector, tiende a surgir una tasa de flujo desviada debido a la diferencia de la resistencia de un paso. Especialmente, cuando el fluido está en un estado de un flujo bifásico de gas y líquido en el que una fase gas se mezcla con una fase líquido, surge el problema de que se genera una desviación en la relación de gas y líquido. Como resultado, la tasa de flujo del fluido que puede ser sometido efectivamente a intercambio térmico es excesivamente insuficiente, se reduce sumamente la eficiencia térmica, y también se incrementa la pérdida de presión deteriorando la operación de intercambio térmico.

Además, en el intercambiador de calor usual descrito en el documento de Patente antes indicado, dado que el primer colector interfiere con el segundo colector, los primeros tubos planos y los segundos tubos planos apenas se laminan en capas múltiples en la dirección de laminado para aumentar las zonas de contacto.

La presente descripción se ha realizado con el fin de resolver los problemas antes descritos y un objeto es proporcionar un intercambiador de calor compacto de pequeña pérdida de presión de un fluido y que tiene un rendimiento alto.

Además, un objeto de la presente descripción es obtener un acondicionador de aire refrigerante compacto que tiene un rendimiento alto.

(Medios para resolver los problemas)

La presente invención proporciona un intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones independientes 1, 2 y 5. Se exponen realizaciones preferidas de la invención en las reivindicaciones dependientes.

La invención reivindicada se puede entender mejor en vista de las realizaciones descritas e ilustradas en la presente descripción, a saber, en la presente memoria descriptiva y los dibujos. En general, la presente descripción expone realizaciones preferidas de la invención. El lector atento observará, sin embargo, que algunos aspectos de las realizaciones descritas se extienden más allá del alcance de las reivindicaciones. Al respecto de que las realizaciones descritas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un intercambiador de calor (10) incluyendo:

un primer tubo plano (1) de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a baja temperatura;

un segundo tubo plano (2) de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a temperatura alta;

un primer colector de entrada (3) y un primer colector de salida (4) respectivamente conectados a ambos extremos del primer tubo plano; y

un segundo colector de entrada (5) y un segundo colector de salida (6) respectivamente conectados a ambos extremos del segundo tubo plano,

donde el primer tubo plano y el segundo tubo plano están laminados y dispuestos con una pluralidad de tres o más capas laminadas de tal forma que el primer tubo plano y el segundo tubo plano entren en contacto uno con otro en su superficie plana y una dirección de flujo del fluido a baja temperatura interseca en ángulos rectos con una dirección de flujo del fluido a temperatura alta,

donde al menos uno del primer tubo plano y el segundo tubo plano incluye una pluralidad de tubos planos dispuestos a lo largo de la superficie plana o dispuestos en la dirección de un laminado,

donde la pluralidad de los tubos planos, y el colector de entrada y el colector de salida respectivamente conectados a ambos extremos de la pluralidad de los tubos planos forman pasos paralelos,

donde el colector de entrada que forma los pasos paralelos o el colector de salida que forma los pasos paralelos incluye un colector tubular que tiene ambos extremos abiertos, la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos están agrupados y conectados al extremo abierto del colector tubular de modo que la dirección axial del colector tubular sea la misma que la dirección de flujo del fluido en la pluralidad de los tubos planos, y

donde la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos están curvados respectivamente en formas de arco circular en las partes de extremo de los tubos planos, dispuestos en forma anular y conectados al extremo abierto del colector tubular.

2. Un intercambiador de calor (10) incluyendo:

un primer tubo plano (1) de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a baja temperatura;

un segundo tubo plano (2) de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a temperatura alta;

un primer colector de entrada (3) y un primer colector de salida (4) respectivamente conectados a ambos extremos del primer tubo plano; y

un segundo colector de entrada (5) y un segundo colector de salida (6) respectivamente conectados a ambos extremos del segundo tubo plano,

donde el primer tubo plano y el segundo tubo plano se doblan hacia atrás de tal forma que el primer tubo plano y el segundo tubo plano entren en contacto uno con otro en sus superficies planas y una dirección de flujo del fluido a baja temperatura es paralela a una dirección de flujo del fluido a temperatura alta, y están laminados y dispuestos con una pluralidad de tres o más capas laminadas, donde al menos uno del primer tubo plano y el segundo tubo plano incluye una pluralidad de tubos planos dispuestos a lo largo de la superficie plana, donde la pluralidad de los tubos planos, y el colector de entrada y el colector de salida respectivamente conectados a ambos extremos de la pluralidad de los tubos planos forman pasos paralelos,

donde el colector de entrada o el colector de salida incluye un colector tubular que tiene ambos extremos abiertos,

donde la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos están agrupados y conectados al extremo abierto del colector tubular de modo que la dirección axial del colector tubular sea la misma que la dirección de flujo del fluido en la pluralidad de los tubos planos, y

donde la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos están curvados respectivamente en formas de arco circular en las partes de extremo de los tubos planos, dispuestos en forma anular y conectados al extremo abierto del colector tubular.

3. El intercambiador de calor según la reivindicación 2, donde el primer tubo plano y el segundo tubo plano se hacen de un elemento flexible.

4. El intercambiador de calor según la reivindicación 2 o 3, donde el primer colector de entrada o el primer colector de salida y el segundo colector de entrada o el segundo colector de salida están formados integralmente por un elemento tubular, y adyacentes uno a otro a través de una chapa divisoria (52) dispuesta en el elemento tubular.

5. Un intercambiador de calor (10) incluyendo:

un primer tubo plano (1) de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a baja temperatura;

un segundo tubo plano (2) de forma plana que tiene un agujero pasante en el que fluye un fluido a temperatura alta;

un primer colector de entrada (3) y un primer colector de salida (4) respectivamente conectados a ambos extremos del primer tubo plano; y

un segundo colector de entrada (5) y un segundo colector de salida (6) respectivamente conectados a ambos extremos del segundo tubo plano,

donde el primer tubo plano y el segundo tubo plano están laminados y dispuestos de tal forma que el primer tubo plano y el segundo tubo plano entren en contacto uno con otro en sus superficies planas y la dirección de flujo del 20 fluido a baja temperatura es paralela a la dirección de flujo del fluido a temperatura alta,

donde al menos uno del primer tubo plano y el segundo tubo plano incluye una pluralidad de tubos planos dispuestos en la dirección de laminado, donde ambos extremos de la pluralidad de los tubos planos están curvados en la dirección que interseca en ángulos rectos tanto la dirección de flujo de cada fluido como la dirección de laminado de modo que ambos extremos del primer tubo plano no intersequen ambos extremos del segundo tubo plano,

donde la pluralidad de los tubos planos, y el colector de entrada y el colector de salida respectivamente dispuestos en ambos extremos de la pluralidad de los tubos planos forman pasos paralelos,

donde el colector de entrada que forma los pasos paralelos o el colector de salida que forma los pasos paralelos se ha formado con un colector tubular que tiene ambos extremos abiertos,

donde la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos están agrupados y conectados al extremo abierto del colector tubular de modo que la dirección axial del colector tubular sea la misma que la dirección de flujo 35 del fluido en la pluralidad de los tubos planos, y

donde la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos están curvados respectivamente en formas de arco circular en las partes de extremo de los tubos planos, dispuestos en forma anular y conectados al extremo abierto del colector tubular.

6. El intercambiador de calor según la reivindicación 5, donde el colector de entrada que forma los pasos paralelos o el colector de salida que forma los pasos paralelos incluye un colector de bifurcación cuyo eje interseca en ángulos rectos la superficie plana de la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos,

donde la pluralidad de los tubos planos están conectados a una superficie lateral del colector de bifurcación.

7. El intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el primer tubo plano y el segundo tubo plano respectivamente tienen una pluralidad de agujeros pasantes, donde los agujeros pasantes del primer tubo plano son diferentes de los agujeros pasantes del segundo tubo plano en al menos uno del número, el área en 50 sección del paso y el paso de disposición.

8. El intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde al menos uno del fluido a baja temperatura y el fluido a temperatura alta es un fluido en un estado de dos fases de gas y líquido,

donde el primer tubo plano o el segundo tubo plano está dispuesto de modo que la dirección de flujo del estado bifase de gas y líquido que fluye en el primer tubo plano o el segundo tubo plano sea vertical.

9. El intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 5, donde al menos uno del fluido a baja temperatura y el fluido a temperatura alta es un fluido en un estado de dos fases de gas y líquido,

donde el fluido en el estado bifase de gas y líquido fluye en una pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos,

donde el colector de entrada conectado a la pluralidad de los tubos planos que forman los pasos paralelos incluye el 65 colector tubular.

10. Un acondicionador de aire refrigerante incluyendo un intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.