Máquina de fluido.

Una máquina de fluido dispuesta en un circuito de refrigerante (20) que opera en un ciclo de refrigeración al hacer que circule refrigerante a su través, comprendiendo la máquina de fluido:

una carcasa

(31);

un mecanismo de compresión (50) que está contenido en la carcasa (31) y que está configurado para comprimir el refrigerante;

un mecanismo de expansión (60) que está contenido en la carcasa (31) y que está configurado para expandir el refrigerante; un eje giratorio (40) que está dispuesto en la carcasa (31) y que conecta el mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60); y

una placa de montaje (101) que fija uno del mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) a la carcasa (31), en la que la carcasa (31) tiene la forma de un recipiente cilíndrico, caracterizada por que la placa de montaje (101) está conformada como un anillo e incluye:

unas partes de montaje del lado del mecanismo (104) que están formadas en la periferia interior de la placa de montaje (101) y a las que está fijado uno del mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60); y

unas partes de montaje del lado de la carcasa (105) que están formadas en la periferia exterior de la placa de montaje (101) y que están fijadas a la carcasa (31),

las partes de montaje del lado de la carcasa (105) se extienden hacia fuera en sentido radial para proporcionar un espacio exterior de placa (108) de una anchura dada con respecto a la superficie interior de la carcasa (31) entre cada par de las partes de montaje del lado de la carcasa (105) adyacentes, y

las partes de montaje del lado del mecanismo (104) están desplazadas en sentido circunferencial con respecto a las partes de montaje del lado de la carcasa (105).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2007/072576.

Solicitante: DAIKIN INDUSTRIES, LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: UMEDA CENTER BUILDING 4-12, NAKAZAKI-NISHI 2-CHOME KITA-KU OSAKA-SHI OSAKA 530-8323 JAPON.

Inventor/es: SAKITANI,KATSUMI, KUMAKURA,EIJI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DE... > Partes constitutivas, detalles o accesorios de bombas... > F04C29/04 (Calentamiento; Refrigeración; Aislamiento térmico)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > Máquinas, instalaciones o sistemas por compresión... > F25B11/02 (como reductores de presión (F25B 9/06 tiene prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DE... > Combinaciones de dos o más bombas, siendo cada una... > F04C23/02 (Bombas caracterizadas por su combinación o su adaptación con máquinas o motores de accionamiento, particulares (si el aspecto de máquina o motor predomina, véanse las clases relativas a estas máquinas o motores))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE PISTON ROTATIVO U OSCILANTE... > Partes constitutivas, detalles, o accesorios no previstos... > F01C21/06 (Calentamiento; Refrigeración (de las máquinas o motores en general F01P ); Aislamiento térmico (aislamiento térmico en general F16L))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > MAQUINAS O MOTORES DE PISTON ROTATIVO U OSCILANTE... > Adaptaciones de máquinas o motores para usos especiales;... > F01C13/04 (para accionar bombas o compresores)

PDF original: ES-2536770_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Máquina de fluido

Campo de la técnica La presente invención se refiere a máquinas de fluido en las que un mecanismo de compresión y un mecanismo de expansión están contenidos en una única carcasa.

Antecedentes de la técnica Se conocen de manera convencional máquinas de fluido en las que un mecanismo de expansión, un motor eléctrico y un mecanismo de compresión están conectados mediante un único eje giratorio. En una máquina de fluido de este tipo, el mecanismo de expansión genera potencia mediante la expansión de un fluido que se ha introducido en su interior. La potencia que se genera por el mecanismo de expansión, junto con la potencia que se genera por el motor eléctrico, se transmite al mecanismo de compresión mediante el eje giratorio. A continuación, el mecanismo de compresión se acciona por la potencia que se transmite desde el mecanismo de expansión y el motor eléctrico para aspirar el fluido y comprimirlo.

En una máquina de fluido de este tipo, el mecanismo de expansión se calienta mediante un fluido de alta temperatura, que se descarga desde el compresor. Por lo tanto, cuando se usa para un suministro de agua caliente, la máquina de fluido provoca una disminución en la temperatura de gas de descarga del compresor, lo que disminuye la temperatura del suministro de agua caliente. Por otro lado, cuando se usa para el acondicionamiento de aire, la máquina de fluido provoca una disminución en la temperatura del suministro de aire durante una operación de calentamiento y deteriora el rendimiento durante una operación de enfriamiento. Además, el propio mecanismo de expansión provoca una pérdida de calor interna, mediante lo cual se cancela su efecto de recuperación de potencia.

Para evitar estos problemas de deterioro del rendimiento y de disminución en el efecto de recuperación de potencia, el documento de patente 1, por ejemplo, divulga una técnica en la que un aislante térmico se une al mecanismo de expansión.

El documento de patente 2 se refiere a una máquina de fluido que tiene un mecanismo de expansión que está fijado a la carcasa a través de una placa demontaje.

Documento de patente 1: solicitud de patente de Japón publicada Nº 2005-106064 Documento de patente 2: solicitud de patente de Japón publicada Nº 2006-257884

Divulgación de la invención

Problemas a resolver por la invención No obstante, no es posible evitar, solamente con el aislante térmico tal como se divulga en el documento de patente 1, que el calor que fluye a través del cabezal delantero al interior del mecanismo de expansión desde la pared lateral

de carcasa se eleve a una alta temperatura debido a la transferencia de calor que se produce en el mecanismo de compresión, es decir, la entrada de calor en el mecanismo de expansión debido a la conducción de calor en sólidos. En concreto, el mecanismo de expansión, la carcasa y el elemento que los fija entre sí (incluyendo las partes soldadas) se fabrican en general de materiales metálicos y, por lo tanto, tienen una alta conductividad térmica. Esto provoca un problema de aparición de intercambio de calor debido a la conducción de calor a través de losmateriales metálicos anteriores entre un refrigerante de baja temperatura en el mecanismo de expansión y un refrigerante de alta temperatura en el mecanismo de compresión.

La presente invención se ha realizado a la vista de los puntos anteriores y, por lo tanto, un objeto de la invención es que una máquina de fluido que contiene un mecanismo de compresión y un mecanismo de expansión en una única 55 carcasa evite el intercambio de calor entre la carcasa y el mecanismo de expansión o el mecanismo de compresión para evitar un deterioro del rendimiento y una disminución en el efecto de recuperación de potencia mediante la concepción de la estructura a la que estáfijado el mecanismo de compresión o el mecanismo de expansión.

Medios para resolver los problemas Para lograr el objeto anterior, en la presente invención, el mecanismo de compresión (50) o el mecanismo de expansión (60) están fijados a través de una placa demontaje (101) a la carcasa (31) .

Específicamente, un primer aspecto de la invención se dirige a una máquina de fluido que está dispuesta en un 65 circuito de refrigerante (20) que opera en un ciclo de refrigeración al hacer que circule refrigerante a su través.

La máquina de fluido incluye: una carcasa (31) ; un mecanismo de compresión (50) que está contenido en la carcasa (31) y que está configurado para comprimir el refrigerante; un mecanismo de expansión (60) que está contenido en la carcasa (31) y que está configurado para expandir el refrigerante; un eje giratorio (40) que está dispuesto en la carcasa (31) y que conecta el mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) ; y una placa de montaje (101) que fija uno del mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) a la carcasa (31) , en la que la carcasa (31) tiene la forma de un recipiente cilíndrico, la placa de montaje (101) está conformada como un anillo e incluye: unas partes de montaje del lado del mecanismo (104) que están formadas en la periferia interior de la placa de montaje (101) y a las que está fijado uno del mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) ; y unas partes de montaje del lado de la carcasa (105) que están formadas en la periferia exterior de la placa demontaje (101) y que están fijadas a la carcasa (31) , las partes demontaje del lado de la carcasa (105) se extienden hacia fuera en sentido radial para proporcionar un espacio exterior de placa (108) de una anchura dada con respecto a la superficie interior de la carcasa (31) entre cada par de las partes demontaje del lado dela carcasa (105) adyacentes, y las partes de montaje del lado del mecanismo (104) están desplazadas en sentido circunferencial con respecto a las partes demontaje del ladode la carcasa (105) .

Con la estructura anterior, el refrigerante comprimido por el mecanismo de compresión (50) de la máquina de fluido (30) , que está dispuesto en el circuito de refrigerante (20) , libera calor en un intercambiador de calor para la liberación de calor y a continuación fluye al interior del mecanismo de expansión (60) de la máquina de fluido (30) . En el mecanismo de expansión (60) , se expande el refrigerante de baja presión que ha fluido a su interior. La potencia que se recupera desde el refrigerante de alta presión en el mecanismo de expansión (60) se transmite al mecanismo de compresión (50) mediante el eje giratorio (40) y se usa para accionar el mecanismo de compresión (50) . El refrigerante que se ha expandido en el mecanismo de expansión (60) toma calor en un intercambiador de calor para la absorción de calor y a continuación se aspira al interior del mecanismo de compresión (50) de la máquina de fluido (30) .

Como el mecanismo de compresión (50) o el mecanismo de expansión (60) están fijados con firmeza a la carcasa (31) mediante la placa de montaje (101) , esto evita el aumento de la carcasa (31) y una vibración excesiva del mecanismo de compresión (50) o el mecanismo de expansión (60) .

En el presente caso, el mecanismo de expansión (60) se mantiene a baja temperatura, mientras que el mecanismo de compresión (50) se mantiene a alta temperatura. Por lo tanto, se produce una diferencia de temperatura entre ambos de los mecanismos. A la vista de esto, se realiza una comparación entre la diferencia entre la temperatura superficial del mecanismo de compresión (50) y la temperatura de parte de la carcasa (31) cerca del mecanismo de compresión (50) y la diferencia entre la temperatura superficial del mecanismo de expansión (60) y la temperatura de parte de la carcasa (31) cerca del mecanismo de expansión... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una máquina de fluido dispuesta en un circuito de refrigerante (20) que opera en un ciclo de refrigeración al hacer que circule refrigerante a su través, comprendiendo la máquina de fluido:

una carcasa (31) ;

un mecanismo de compresión (50) que está contenido en la carcasa (31) y que está configurado para comprimir el refrigerante;

un mecanismo de expansión (60) que está contenido en la carcasa (31) y que está configurado para expandir el refrigerante;

un eje giratorio (40) que está dispuesto en la carcasa (31) y que conecta el mecanismo de compresión (50) y el 15 mecanismo de expansión (60) ; y

una placa de montaje (101) que fija uno del mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) a la carcasa (31) , en la que la carcasa (31) tiene la forma de un recipiente cilíndrico, caracterizada por que la placa demontaje (101) está conformada como un anillo e incluye: unas partes de montaje del lado del mecanismo (104) que están formadas en la periferia interior de la placa de montaje (101) y a las que está fijado uno del

mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) ; y unas partes de montaje del lado de la carcasa 25 (105) queestánformadasenlaperiferiaexteriordelaplacademontaje (101) yqueestánfijadasalacarcasa (31) ,

las partes de montaje del lado de la carcasa (105) se extienden hacia fuera en sentido radial para proporcionar un espacio exterior de placa (108) de una anchura dada con respecto a la superficie interior de la carcasa (31) entre cada par de las partes demontaje del lado de la carcasa (105) adyacentes, y

las partes de montaje del lado del mecanismo (104) están desplazadas en sentido circunferencial con respecto a las partes demontaje del lado de la carcasa (105) .

2. La máquina de fluido de lareivindicación 1, en la que la máquina de fluido está configurada de tal modo que el refrigerante se introduce desde el circuito de refrigerante (20) directamente en el mecanismo de compresión (50) y el refrigerante comprimido se descarga desde el mecanismo de compresión (50) hasta un espacio interno (49) de la carcasa (31) y a continuación fluye fuera del espacio interno (49) hasta el exterior dela carcasa (31) , y

el mecanismo de expansión (60) está fijado a través de la placa demontaje (101) ala carcasa (31) .

3. La máquina de fluido de lareivindicación 1, en la que 45 la máquina de fluido está configurada de tal modo que el refrigerante se introduce desde el circuito de refrigerante (20) directamente en el mecanismo de compresión (50) y el refrigerante comprimido se descarga directamente al exterior de la carcasa (31) , y

el mecanismo de compresión (50) está fijado a través de la placa demontaje (101) ala carcasa (31) .

4. La máquina de fluido de la reivindicación 2, en la que las partes de montaje del lado del mecanismo (104) se disponen para conectar unas regiones del mecanismo de expansión (60) de una temperatura superficial más alta que el resto del mismo con unas regiones de la carcasa (31) cerca del mecanismo de expansión (60) y de una temperatura superficial más baja que el resto del mismo.

5. La máquina de fluido de la reivindicación 2, en la que las partes de montaje del lado de la carcasa (105) se disponen para conectar unas regiones del mecanismo de expansión (60) de una temperatura superficial más alta que el resto del mismo con unas regiones de la carcasa (31) cerca del mecanismo de expansión (60) y de una temperatura superficial más baja que el resto del mismo.

6. La máquina de fluido de la reivindicación 1, en la que un sector de la placa de montaje (101) que está dispuesto entre cada una de las partes de montaje del lado del mecanismo (104) y la parte de montaje del lado de la carcasa

(105) adyacente tiene un área en sección transversal más pequeña a lo largo de la circunferencia que un sector de la placa de montaje (101) que está dispuesto en el interior de cada una de las partes de montaje del lado de la 65 carcasa (105) .

7. La máquina de fluido de la reivindicación 1, en la que la placa de montaje (101) tiene una estructura de chapa de metal.

8. La máquina de fluido de la reivindicación 1, en la que la placa de montaje (10) tiene una pluralidad de orificios de 5 paso (106, 107) formados en su interior.

9. La máquina de fluido de la reivindicación 1, que comprende además un aislante térmico (90, 96) que está dispuesto en el espacio interno dela carcasa (31) , cubre la totalidad dela superficie expuesta de uno del mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) en el interior de la carcasa (31) y es atravesado mediante el

eje giratorio (40) .

10. La máquina de fluido de la reivindicación 9, en la que el aislante térmico (90, 96) se divide en la dirección axial del eje giratorio (40) en un primer aislante térmico (90) y un segundo aislante térmico (96) que están limitados uno por otro en línea con la placa demontaje (101) .

11. La máquina de fluido de la reivindicación 9, en la que el aislante térmico (90, 96) se extiende al interior de los espacios exteriores de placa (108) .

12. La máquina de fluido de la reivindicación 1, en la que por lo menos una de cada par de la parte de montaje del

lado del mecanismo (104) y una parte de unión (67) de uno del mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) que está unida a la parte de montaje del lado del mecanismo (104) se hace que sobresalga para reducir el área de contacto entre las mismas.

13. La máquina de fluido de la reivindicación 1, en la que un separador de aislamiento térmico (110) fabricado de un material de aislamiento térmico está dispuesto entre cada par de la parte de montaje del lado del mecanismo (104) y una parte de unión (67) de uno del mecanismo de compresión (50) y el mecanismo de expansión (60) que está unida a la parte demontaje del lado del mecanismo (104) .

14. Lamáquina defluido dela reivindicación 1, en la que el circuito derefrigerante (20) usa dióxido decarbono como 30 elrefrigeranteparaoperarenuncicloderefrigeraciónsupercrítico.