Dispositivo de intercambio térmico que contiene un material de almacenamiento térmico.

Dispositivo de intercambio térmico que incluye al menos dos tubos (12) de circulación de fluido caloportador (F1),

un separador de intercambio térmico (20) y un depósito de almacenamiento térmico (22) de un material de almacenamiento térmico (F2), los tubos (12) y el depósito de almacenamiento térmico (22) forman un grupo depósito-tubos (24),

caracterizado por que los tubos (12) están dispuestos según al menos dos filas de tubos (R1, R2, ...) y tienen dos grandes caras (16; 18) opuestas que se extienden perpendicularmente según la dirección de extensión de las filas de tubos (R1, R2,...) y que constituyen respectivamente una cara de contacto del separador y una cara de contacto del depósito, y porque el depósito de almacenamiento térmico (22) se extiende transversalmente a las filas de tubos (R1, R2,...) y está en contacto con un tubo (12) de cada fila de tubos (R1, R2,...), realizándose el contacto con los tubos (12) alternativamente sobre una primera pared (26) del depósito de almacenamiento térmico (22) y sobre una segunda pared (28) del depósito de almacenamiento térmico (22) opuesta a la primera pared (26).

Dispositivo de intercambio térmico que contiene un material de almacenamiento térmico.

El invento se refiere al dominio de los dispositivos de intercambio térmico, particularmente a los intercambiadores de calor, principalmente para instalaciones en vehículos automóviles. Dicho dispositivo es conocido por ejemplo por el documento DE 10 2004 035 818 A1.

Concierne particularmente un dispositivo de intercambio térmico que incluye un haz constituido por al menos dos tubos de circulación de un fluido caloportador, un separador de intercambio térmico y un depósito de almacenaje térmico de un material de almacenaje térmico.

En dicho dispositivo, el haz de tubos tiene como función permitir un intercambio térmico entre el fluido caloportador que circula por los tubos, y un fluido exterior que barre el haz, por ejemplo un flujo de aire.

Los separadores, principalmente realizados con una forma ondulada, hacen el papel de aletas de intercambio térmico. Esto separadores están destinados a aumentar la superficie de intercambio térmico y a perturbar el fluido exterior que barre el haz de tubos para aumentar el rendimiento de intercambio térmico.

Dicho dispositivo de intercambio térmico puede formar parte por ejemplo de una instalación de climatización de un vehículo automóvil. En este caso, el fluido exterior es en general un flujo de aire destinado a ser soplado en el habitáculo del vehículo, y el fluido caloportador es, de forma preferente, un fluido frigorífico. Según esta disposición, el intercambio térmico tiene como objetivo refrescar el flujo de aire soplado.

La circulación del fluido caloportador, en el interior del circuito de climatización, es asegurada por un compresor, en general arrastrado directamente por el motor del vehículo automóvil.

En consecuencia, cuando el motor del vehículo está parado, la circulación del fluido caloportador cesa y el intercambio térmico entre el flujo de aire y el fluido caloportador no puede operarse. El flujo de aire soplado en el habitáculo del vehículo no es entonces refrigerado.

Esta situación es cuánto más problemática cuando existen actualmente sistemas que prevén la parada automática del motor cuando el vehículo se inmoviliza con el fin de disminuir el consumo de carburante de los vehículos automóviles. En consecuencia, cuando el motor está parado, el compresor ya no está accionado y el habitáculo del vehículo es entonces privado de aire fresco conllevando una sensación no confortable para los ocupantes del vehículo.

Para remediar este inconveniente, se conoce asociar al dispositivo de intercambio térmico unos depósitos de materiales de almacenamiento térmico que almacenan calorías o frigorías cuando el fluido caloportador está en circulación en el circuito, y la restituye al fluido exterior cuando la circulación del fluido caloportador ya no está asegurada.

Así, en el caso particular del circuito de climatización, se conoce proporcionar a un dispositivo de intercambio térmico con depósitos de un material de almacenamiento de frigorías, el cual es capaz de almacenar frigorías cuando el motor está en marcha y restituirlas cuando el motor está parado y se continúa el soplado de aire en el habitáculo.

Unos dispositivos de intercambio térmico de este tipo son conocidos principalmente según las solicitudes de patente FR2861166, FR2878613, FR2878614 Y WO2006059005.

Sin embargo, estos dispositivos conocidos tienen principalmente como inconveniente precisar de componentes especiales y ser relativamente complejos de fabricar y ensamblar.

Además, tratándose de la aplicación a un evaporador de climatización, los dispositivos conocidos no pueden siempre funcionar con fluidos frigoríficos a elevada presión, principalmente en el marco de la utilización del dióxido de carbono (CO2) como fluido caloportador.

El invento tiene principalmente como objetivo superar los inconvenientes anteriormente citados.

Propone a este efecto un dispositivo de intercambio térmico del tipo definido en la introducción, formando los tubos y el depósito de almacenamiento térmico un grupo depósito-tubos, en el que los tubos están dispuestos según al menos dos filas de tubos, en particular estando desplazados dos a dos de una fila a otra, y tienen dos caras grandes opuestas que se extienden perpendicularmente en la dirección de extensión de las filas de tubos y constituyen respectivamente una cara de contacto del separador y una cara de contacto del depósito, y en el que el depósito de almacenamiento térmico se extiende transversalmente a las filas de tubos. El depósito de almacenamiento térmico está en contacto con un tubo de cada fila, el contacto con los tubos se realiza alternativamente sobre una primera pared del depósito de almacenamiento térmico y sobre una segunda pared del depósito de almacenamiento térmico opuesta a la primera pared.

Así, en un conjunto depósito-tubos, el depósito de almacenamiento térmico asegura un contacto, cada vez, con un tubo de una fila, realizándose el contacto alternativamente mediante la primera pared y la segunda pared.

Dicho de otro modo, la primera pared del depósito de almacenamiento térmico entra en contacto con una cara grande de un primer tubo cuya cara grande opuesta entra en contacto con un primer separador, y entra después en contacto con el primer separador. Del otro lado, la segunda pared del depósito de almacenamiento térmico entra en contacto con un segundo separador, y después en contacto con una cara grande de un segundo tubo, cuya otra cara grande entra en contacto con un segundo separador. Si el dispositivo incluye más de dos filas de tubos, se reproduce la misma disposición. Así, en el caso de un dispositivo con dos filas de tubos, el depósito de almacenamiento térmico presenta cada vez una forma sensiblemente en ‘S’ aplanado con, preferentemente, dos en ramas paralelas que rodean alternativamente el tubo de la primera fila y el tubo de la segunda fila.

Se obtiene la ventaja de que se puede partir de un dispositivo de intercambio térmico incluyendo tubos clásicos, bajo reserva de que los tubos estén desplazados de una fila a otra para permitir la colocación de los depósitos de almacenamiento térmico, extendiéndose estos últimos sobre toda la anchura del intercambio de calor, es decir perpendicularmente a la dirección de las filas de tubos.

La ventaja es que se pueden utilizar tubos clásicos para la circulación del fluido caloportador, particularmente tubos que resistan la presión en el caso donde el dispositivo deba constituir un evaporador recorrido por un fluido a alta presión como el CO2.

En una forma de realización preferida del invento, el depósito de almacenamiento térmico presenta, en la primera pared, al menos una cara de contacto del tubo y al menos una cara de contacto del separador y, en la segunda pared, al menos una cara de contacto del separador y al menos una cara de contacto del tubo.

Las caras de contacto de los tubos y las caras de contacto de los separadores están mutuamente desplazadas por una distancia correspondiente al espesor de un tubo, tal y como se define entre sus caras grandes, de manera que cada grupo depósito-tubos estén contacto, cada vez, alternativamente con dos separadores sobre una cara grande del tubo y sobre una pared del depósito de almacenamiento térmico.

Se obtiene que cada grupo depósito-tubos ofrece, por un lado, una pared generalmente plana formada de forma alterna por unas partes de la primera pared del depósito de almacenamiento térmico y por unas caras grandes de los tubos. La misma disposición está presente en el otro lado. Esto permite realizar un excelente contacto térmico entre los diferentes componentes, es decir los tubos del haz, los depósitos de almacenamiento térmico y los separadores.

Es ventajoso que el depósito de almacenamiento térmico aloje un separador interno realizado con la forma de una banda metálica presentando unos pliegues u ondulaciones con el fin de mejorar el intercambio térmico en el seno del depósito de almacenamiento térmico.

Según otra característica del invento, el dispositivo de intercambio térmico incluye un conducto de llenado que comunica con el depósito de almacenamiento térmico para llenarlos de material de almacenamiento térmico.

El depósito de almacenamiento térmico está ventajosamente formado por el ensamblaje de dos placas metálicas conformadas y unidas entre sí en su periferia mediante dos superficies de contacto respectivas, las placas metálicas forman respectivamente la primera y la segunda pared del depósito de almacenamiento térmico.

Según también otra característica del invento,... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de intercambio térmico que incluye al menos dos tubos (12) de circulación de fluido caloportador (F1) , un separador de intercambio térmico (20) y un depósito de almacenamiento térmico (22) de un material de almacenamiento térmico (F2) , los tubos (12) y el depósito de almacenamiento térmico (22) forman un grupo depósito-tubos (24) ,

caracterizado por que los tubos (12) están dispuestos según al menos dos filas de tubos (R1, R2, …) y tienen dos grandes caras (16; 18) opuestas que se extienden perpendicularmente según la dirección de extensión de las filas de tubos (R1, R2, …) y que constituyen respectivamente una cara de contacto del separador y una cara de contacto del depósito, y porque el depósito de almacenamiento térmico (22) se extiende transversalmente a las filas de tubos (R1, R2, …) y está en contacto con un tubo (12) de cada fila de tubos (R1, R2, …) , realizándose el contacto con los tubos (12) alternativamente sobre una primera pared

(26) del depósito de almacenamiento térmico (22) y sobre una segunda pared (28) del depósito de almacenamiento térmico (22) opuesta a la primera pared (26) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que los tubos (12) están desplazados dos a dos de una fila de tubos (R1, R2, …) a otra.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las primera y segunda paredes (26, 28) del depósito de almacenamiento térmico (22) presentan respectivamente al menos una cara de contacto del tubo (30, 36) y al menos una cara de contacto del separador (32, 34) .

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por que las caras de contacto del tubo (30; 36) y las caras de contacto de separador (32; 34) de una misma pared (26; 28) del depósito de almacenamiento térmico (22) están mutuamente desplazadas por una distancia (e) correspondiente al espesor del tubo (12) definido entre las dos caras grandes (16, 18) .

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el grupo depósito- tubos (24) está en contacto con dos separadores (20) alternativamente por medio de la cara grande (16, 18) de uno de los tubos (12) y por medio de la primera pared (26) o de la segunda pared (28) del depósito de almacenamiento térmico (22) .

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el depósito de almacenamiento térmico (22) aloja un separador interno (46) realizado con la forma de una banda metálica que presenta pliegues u ondulaciones (48) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que están preparados unos orificios de comunicación (50) a través de los pliegues u ondulaciones (48) del separador interno (46) para facilitar el llenado de material de almacenamiento térmico (F2) .

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que incluye un conducto de llenado (60) que comunica con el depósito de almacenamiento térmico (22) para asegurar el llenado de material de almacenamiento térmico (F2) .

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por que el conducto de llenado (60) se extiende por el exterior de las de tubos (12) y comunica con unas regiones de extremidad (62) del depósito de almacenamiento térmico (22) .

10. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por que el conducto de llenado (60) se extiende por el interior del haz de tubos (12) , entre dos filas de tubos (12) sucesivas y comunica con unas regiones intermedias

(64) del depósito de almacenamiento térmico (22) .

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el depósito de almacenamiento térmico (22) está formado por el ensamblaje de dos placas metálicas (66, 68) conformadas y unidas entre sí en su respectiva periferia mediante una superficies de contacto (70, 72) respectivas.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizada por que las placas metálicas (66; 68) delimitan cada una dos cavidades (74, 76; 78, 80) de diferentes profundidades.

13. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por que las placas metálicas (66; 68) delimitan cada una una única cavidad (74; 78) .

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que las placas metálicas (66; 68) tienen unos resaltes internos de refuerzo (84) .

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 al 14, caracterizado por que las superficies de contacto (70, 72) son coplanarias.

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por que las superficies de contacto (70, 72) se extienden sobre dos planos paralelos unidos entre sí por un plano oblicuo.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 al 16, caracterizado por que el dispositivo de intercambio térmico (10) incluye dos colectores (52, 54) que se comunican con dos extremidades del tubo (12) del haz.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por que el tubo (12) del haz es un tubo extrusionado de múltiples canales (14) .

19. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de intercambio térmico (10) es un evaporador y porque el fluido caloportador (F1) es un fluido frigorífico y el material de almacenamiento térmico (F2) es un material de almacenamiento de frigorías.