ES2885836T3

ES2885836T3 - Intercambiador de calor, dispositivo de ciclo de refrigeración y acondicionador de aire

Info

Publication number: ES2885836T3
Application number: ES17915121T
Authority: ES
Inventors: Yuta Komiya; Daisuke Ito; Akira Yatsuyanagi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-06-22
Also published as: CN110741216B; EP3644002B1; WO2018235215A1; CN110741216A; JPWO2018235215A1; EP3644002A4; EP3644002A1; US11175053B2; US20200116365A1; JP6765528B2

Abstract

Intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) al que se suministra aire desde un ventilador (14), comprendiendo el intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700): una pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor que se extienden en una primera dirección (D1); una primera aleta (3) conectada a la pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor y que tiene una parte plana (3a) dispuesta entre dos tubos de transferencia de calor adyacentes entre la pluralidad de los tubos planos (2) de transferencia de calor, extendiéndose la primera aleta (3) en una segunda dirección (D2) que se entrecruza con la primera dirección (D1); en el que una longitud de cada uno de la pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor es mayor que una longitud de la primera aleta (3) en una dirección de flujo del aire; una pluralidad de segundas aletas (4) unidas a al menos uno de un extremo de barlovento (3c) y un extremo de sotavento (3d) de la parte plana (3a) de la primera aleta (3), caracterizado porque la pluralidad de segundas aletas (4) se extiende en una tercera dirección (D3) que se entrecruza con la segunda dirección (D2); y el intercambiador de calor comprende además una tercera aleta (17) conectada a al menos uno de un extremo de barlovento (2b) y un extremo de sotavento (2c) de al menos uno de la pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor, extendiéndose la tercera aleta (17) en la tercera dirección (D3).

Description

DESCRIPCIÓN

Intercambiador de calor, dispositivo de ciclo de refrigeración y acondicionador de aire

Campo técnico

La presente invención se refiere a un intercambiador de calor, a un dispositivo de ciclo de refrigeración y a un aparato de aire acondicionado.

Técnica anterior

Un intercambiador de calor de flujo paralelo normal incluye una pluralidad de tubos planos que se extienden verticalmente alineados en paralelo entre sí y una pluralidad de aletas corrugadas que tienen una superficie corrugada o curva cada una que se extiende verticalmente de manera que al menos una aleta corrugada se intercala entre los tubos planos adyacentes (véase la bibliografía de patente 1, por ejemplo). El documento EP 3 133 365 da a conocer un intercambiador de calor que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Lista de referencias

Bibliografía de patentes

Bibliografía de patente 1: Publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar n.° 5-60481

Sumario de la invención

Problema técnico

Para mejorar el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor normal descrito anteriormente, las aletas corrugadas dispuestas entre los tubos planos pueden extenderse a barlovento o a sotavento del intercambiador de calor para aumentar el área de cada aleta. Sin embargo, en una configuración de este tipo, un aumento en el área de la aleta está limitado en vista de las dimensiones del intercambiador de calor o la fuerza de la aleta. Es posible que no pueda mejorarse lo suficiente el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor.

La presente invención se ha hecho para resolver el problema descrito anteriormente y tiene como objetivo proporcionar un intercambiador de calor que presente una mejora en el rendimiento del intercambio de calor. Además, la presente invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración que incluye el intercambiador de calor y un aparato de aire acondicionado que incluye el intercambiador de calor.

Solución al problema

Una realización de la presente invención proporciona un intercambiador de calor al que se suministra aire desde un ventilador. El intercambiador de calor según la invención tiene las características de la reivindicación 1.

Efectos ventajosos de la invención

En el intercambiador de calor según la realización de la presente invención, la pluralidad de segundas aletas están conectadas al extremo de la primera aleta de manera que las segundas aletas se extienden en una dirección que se entrecruza con la primera aleta. Esta disposición aumenta el área de transferencia de calor, lo que da lugar a una mejora en el rendimiento del intercambio de calor.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es una vista en perspectiva de un ejemplo de un intercambiador de calor según la presente invención.

[Figura 2] La figura 2 es una vista en perspectiva de partes esenciales de un intercambiador de calor que no forma parte de la presente invención.

[Figura 3] La figura 3 es una vista en perspectiva de partes esenciales de un intercambiador de calor que no forma parte de la presente invención.

[Figura 4] La figura 4 es una vista en sección de partes esenciales de un intercambiador de calor que no forma parte de la presente invención.

[Figura 5] La figura 5 es un diagrama de circuito de refrigerante de un dispositivo de ciclo de refrigeración que incluye el intercambiador de calor según la presente invención.

[Figura 6] La figura 6 es una vista en perspectiva de partes esenciales de un intercambiador de calor que no forma parte de la presente invención.

[Figura 7] La figura 7 es una vista en sección de partes esenciales de la modificación de un intercambiador de calor que no forma parte de la presente invención.

[Figura 8] La figura 8 es una vista en perspectiva de partes esenciales de un intercambiador de calor que no forma parte de la presente invención.

[Figura 9] La figura 9 es una vista en perspectiva de partes esenciales de un intercambiador de calor según la presente invención.

[Figura 10] La figura 10 es una vista en sección de partes esenciales del intercambiador de calor según la presente invención.

[Figura 11] La figura 11 es una vista en perspectiva de partes esenciales de un intercambiador de calor según otra realización de la presente invención.

[Figura 12] La figura 12 es una vista en perspectiva de partes esenciales de una modificación del intercambiador de calor según otra realización de la presente invención.

[Figura 13] La figura 13 es una vista en perspectiva de partes esenciales de un intercambiador de calor según una realización adicional de la presente invención.

[Figura 14] La figura 14 es una vista delantera de un intercambiador de calor según una realización adicional de la presente invención.

[Figura 15] La figura 15 es una vista delantera de un ejemplo de un aparato de aire acondicionado según la presente invención.

[Figura 16] La figura 16 es una vista en sección transversal de un ejemplo de una unidad interior incluida en el aparato de aire acondicionado según la presente invención.

Descripción de las realizaciones

A continuación, se describirán realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos. Cabe observar que los mismos componentes o equivalentes en los siguientes dibujos se designan por los mismos signos de referencia y se evita la descripción redundante de los mismos. En los dibujos, las flechas delineadas representan una dirección de flujo de aire.

Además, cabe observar que la relación entre los tamaños de los componentes ilustrados en los siguientes dibujos que incluyen la figura 1 puede diferir de la real. Asimismo, cabe observar que las formas de los componentes descritos en el presente documento solo pretenden ser ilustrativas y las formas de los componentes no pretenden estar limitadas a las descritas en el presente documento.

Una configuración esquemática de un intercambiador de calor según la presente invención se describirá con referencia a la figura 1.

Un intercambiador de calor 1 incluye una pluralidad de tubos planos 2 que se extiende en una primera dirección D1, una pluralidad de aletas corrugadas 3, cada una de las cuales está dispuesta entre los tubos planos 2 (o entre los tubos planos 2 adyacentes), una pluralidad de aletas de placa 4 conectadas a las aletas corrugadas 3, un colector 5a y un colector 5b. Los colectores 5a y 5b están conectados a extremos opuestos de los tubos planos 2 en la primera dirección D1. Los tubos planos 2 corresponden a tubos de transferencia de calor en la presente invención. Cada aleta corrugada 3 corresponde a una primera aleta en la presente invención. Además, las aletas de placa 4 corresponden a segundas aletas en la presente invención.

La pluralidad de los tubos planos 2 están separados entre sí en una dirección ortogonal a la primera dirección D1. La pluralidad de los tubos planos 2 están dispuestos en paralelo entre sí. Un ventilador suministra aire al intercambiador de calor 1. El aire pasa entre los tubos planos 2 y entra en contacto con los tubos planos 2, las aletas corrugadas 3 y las aletas de placa 4.

El colector 5a está conectado a primeros extremos de los tubos planos 2 en la primera dirección D1 y tiene un orificio de refrigerante 6a. El colector 5b está conectado a segundos extremos de los tubos planos 2 en la primera dirección D1 y tiene un orificio de refrigerante 6b. En el intercambiador de calor 1, el refrigerante, que es un fluido motor, que se ha introducido en el colector 5a a través del orificio de refrigerante 6a, pasa a través de pasos 7, que se describirán más adelante, dispuestos en los tubos planos 2, se introduce en el colector 5b y fluye fuera del colector a través del orificio de refrigerante 6b. Dicho de otro modo, el intercambiador de calor 1 es un intercambiador de calor de flujo paralelo. La dirección en la que fluye el refrigerante no está limitada a la descrita anteriormente. El refrigerante puede fluir en una dirección opuesta a la dirección descrita anteriormente.

Las estructuras de los tubos planos 2, las aletas corrugadas 3 y las aletas de placa 4 en un intercambiador de calor similares a pero que no forman parte de la presente invención se describirán ahora en detalle con referencia a las figuras 2 a 4. Por motivos de conveniencia, las aletas de placa 4 no se ilustran en la figura 2.

Cada uno de los tubos planos 2 tiene en el mismo una pluralidad de los pasos 7 a través de los cuales fluye el refrigerante en la primera dirección D1. La pluralidad de los pasos 7 están dispuestos en la dirección de flujo de aire. Cada tubo plano 2 tiene una pared exterior que incluye un par de partes planas 2a que definen una superficie plana cada una, un extremo de barlovento 2b como una cara curva y un extremo de sotavento 2c como una cara curva. La forma en sección transversal del tubo plano 2 es plana y tiene una longitud en la dirección de flujo de aire. El tubo plano 2 está hecho de, por ejemplo, aleación de aluminio. El número de pasos 7 no está limitado a plural y puede ser uno.

Las aletas corrugadas 3 son partes similares a placas. Cada aleta corrugada 3 está formada por la flexión de la parte similar a una placa con el fin de permitir que se dispongan partes planas 3a y partes curvas 3b alternativamente. Las partes planas 3a están dispuestas a intervalos regulares y son sustancialmente paralelas entre sí. Cada parte plana 3a tiene una rejilla 8 formada al cortar partes de la parte plana 3a y subir las partes cortadas. La aleta corrugada 3 está hecha de, por ejemplo, aleación de aluminio.

Cada aleta corrugada 3 está conectada a los tubos planos 2 que se extienden en la primera dirección D1. Específicamente, las partes curvas 3b de la aleta corrugada 3 están conectadas a las partes planas 2a de las paredes exteriores de los tubos planos 2 por soldadura fuerte. En esta disposición, las partes planas 3a son paralelas a una segunda dirección D2 que se entrecruza con la primera dirección D1. Dicho de otro modo, las partes planas 3a se extienden en la segunda dirección D2 que se entrecruza con la primera dirección D1. Aunque la figura 2 ilustra el intercambiador de calor 1 en el que la primera dirección D1 es ortogonal a la segunda dirección D2, la relación entre las direcciones primera y segunda no está limitada a la descrita anteriormente. Solo se requiere que la primera dirección D1 no sea paralela a la segunda dirección D2. Asimismo, la manera de unir los tubos planos 2 a las aletas corrugadas 3 no está limitada a soldadura fuerte. Puede usarse soldadura para unir los tubos planos 2 a las aletas corrugadas 3.

Tal como se ilustra en la figura 3, las aletas de placa 4 están dispuestas a barlovento y a sotavento de las aletas corrugadas 3 en la dirección de flujo de aire. Cada una de las aletas de placa 4 es una parte similar a una placa que tiene una parte plana 4a que define una superficie plana. Las aletas de placa 4 están separadas entre sí en una dirección en la que están dispuestos los tubos planos 2. Las aletas de placa 4 están hechas de, por ejemplo, aleación de aluminio.

Las partes planas 4a de las aletas de placa 4 están dispuestas en una dirección que se entrecruza con una dirección en la que están dispuestas las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3. Específicamente, las partes planas 4a de las aletas de placa 4 son superficies paralelas a una tercera dirección D3 que se entrecruza con la segunda dirección D2. Dicho de otro modo, las partes planas 4a se extienden en la tercera dirección D3 que se entrecruza con la segunda dirección D2. Aunque la figura 3 ilustra el intercambiador de calor 1 en el que la primera dirección D1 es idéntica a la tercera dirección D3, la relación entre las direcciones no está limitada a la descrita anteriormente. Solo se requiere que la tercera dirección D3 no sea paralela a la segunda dirección D2.

Tal como se ilustra en la figura 4, las aletas de placa 4 dispuestas a barlovento de las aletas corrugadas 3 están conectadas a los extremos de barlovento 3c de las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 por soldadura fuerte. Además, las aletas de placa 4 dispuestas a sotavento de las aletas corrugadas 3 están conectadas a los extremos de sotavento 3d de las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 por soldadura fuerte. La manera de unir las aletas corrugadas 3 a las aletas de placa 4 no está limitada a soldadura fuerte. Puede usarse soldadura para unir las aletas corrugadas 3 a las aletas de placa 4. Asimismo, las aletas de placa 4 dispuestas a barlovento de las aletas corrugadas 3 pueden estar conectadas a los extremos de barlovento 3c de las partes curvas 3b de las aletas corrugadas 3. Las aletas de placa 4 dispuestas a sotavento de las aletas corrugadas 3 pueden estar conectadas a los extremos de sotavento 3d de las partes curvas 3b de las aletas corrugadas 3.

Ahora se describirá un dispositivo de ciclo de refrigeración que incluye el intercambiador de calor 1 con referencia a la figura 5.

Un dispositivo de ciclo de refrigeración 9 incluye un compresor 10 configurado para comprimir el refrigerante, un condensador 11 configurado para condensar el refrigerante, una válvula de expansión 12 configurada para expandir el refrigerante, un evaporador 13 para evaporar el refrigerante, un ventilador 14 dispuesto cerca del condensador 11, un ventilador 15 dispuesto cerca del evaporador 13 y una válvula de cuatro pasos 16 configurada para cambiar entre las direcciones de flujo de refrigerante. El dispositivo de envío de aire 14 corresponde a un primer dispositivo de envío de aire en la presente invención. El dispositivo de envío de aire 15 corresponde a un segundo dispositivo de envío de aire en la presente invención. La válvula de expansión 12 corresponde a un expansor en la presente invención.

Cuando la válvula de cuatro pasos 16 cambia las direcciones de flujo de refrigerante, el condensador 11 funciona como el evaporador 13, mientras que el evaporador 13 funciona como el condensador 11. El intercambiador de calor 1 se usa como al menos uno del condensador 11 y el evaporador 13. El intercambiador de calor 1 puede usarse en un dispositivo de ciclo de refrigeración que no incluye una válvula de cuatro pasos 16. El dispositivo de ciclo de refrigeración 9 está incluido en, por ejemplo, un aparato de aire acondicionado o un aparato de refrigeración.

Ahora se describirá el intercambio de calor en el intercambiador de calor 1. El aire suministrado al intercambiador de calor 1 desde el dispositivo de envío de aire 14 o el dispositivo de envío de aire 15 pasa entre los tubos planos 2 y entra en contacto con los tubos planos 2, las aletas corrugadas 3 y las aletas de placa 4. Dado que los tubos planos 2 están conectados a las aletas corrugadas 3 y las aletas corrugadas 3 están conectadas a las aletas de placa 4, el calor del refrigerante se transfiere a las aletas de placa 4 a través de los tubos planos 2 y las aletas corrugadas 3. Dicho de otro modo, las superficies de los tubos planos 2, las aletas corrugadas 3 y las aletas de placa 4 sirven como superficies de transferencia de calor. Estas superficies de transferencia de calor transfieren calor con el aire que pasa a través del intercambiador de calor 1.

Tal como se describió anteriormente, cada aleta corrugada 3 está conectada a las aletas de placa 4. Esta disposición proporciona un mayor área de transferencia de calor que una disposición que solo incluye las aletas corrugadas 3, lo que da lugar a una mejora en el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor 1. Asimismo, las partes planas 4a de las aletas de placa 4 están dispuestas en la dirección que se entrecruza con la dirección en la que están dispuestas las partes planas 3a de la aleta corrugada 3. Esta disposición permite que las aletas de placa 4 estén dispuestas en una dirección a lo largo de la anchura de la aleta corrugada 3 o en la dirección en la que están dispuestos los tubos planos 2. Esto da como resultado un aumento en el área de transferencia de calor, lo que da lugar a una mejora en el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor 1.

Ahora se describirá el drenaje de condensado formado en el intercambiador de calor 1. En la siguiente descripción, se supone que el evaporador 13 es el intercambiador de calor 1 que incluye los tubos planos 2 que se extienden verticalmente o en una dirección vertical (la primera dirección D1), las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 que se extienden horizontalmente o en una dirección horizontal (la segunda dirección D2) y las partes planas 4a de las aletas de placa 4 que se extienden en la dirección vertical (la tercera dirección D3).

En un caso en el que el intercambiador de calor 1 se usa como el evaporador 13, la humedad en el aire que pasa a través del intercambiador de calor 1 puede formar gotas de agua sobre las superficies de los tubos planos 2, las aletas corrugadas 3 y las aletas de placa 4. Parte del condensado formado en las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 fluye desde los extremos de barlovento 3c de las aletas corrugadas 3 hasta las aletas de placa 4 situadas a barlovento de las aletas corrugadas 3, fluye verticalmente hacia abajo por las partes planas 4a de las aletas de placa 4 y, entonces, se descarga.

Además, parte del condensado formado en las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 fluye desde los extremos de sotavento 3d de las aletas corrugadas 3 hasta las aletas de placa 4 situadas a sotavento de las aletas corrugadas 3, fluye verticalmente hacia abajo por las partes planas 4a de las aletas de placa 4 y, entonces, se descarga.

Dado que las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 tienen las rejillas 8, parte del condensado formado en las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 pasa a través de aberturas de las rejillas 8, fluye verticalmente hacia abajo y, entonces, se descarga. El condensado formado en las aletas de placa 4 fluye verticalmente hacia abajo por las partes planas 4a y, entonces, se descarga.

Tal como se describió anteriormente, las aletas de placa 4 que tienen las partes planas 4a, que se extienden verticalmente, están conectadas a las aletas corrugadas 3 que tienen las partes planas 3a, que se extienden horizontalmente. Esta disposición permite que el condensado formado en las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 fluya por las partes planas 4a de las aletas de placa 4 y se descargue, lo que da lugar a una mejora en el rendimiento de drenaje del intercambiador de calor 1. Asimismo, las rejillas 8 de las partes planas 3a mejoran adicionalmente el rendimiento de drenaje.

Se forma una gran cantidad de condensado en un lado de barlovento donde hay una gran diferencia de temperatura entre el aire y una superficie de transferencia de calor. Las aletas de placa 4 dispuestas en el lado de barlovento permiten que se descargue una gran cantidad de condensado formado en el lado de barlovento. Además, parte del condensado formado en las aletas corrugadas 3 experimenta una fuerza a sotavento aplicada por el aire que pasa a través del intercambiador de calor 1 y, por tanto, fluye hacia un lado de sotavento. Las aletas de placa 4 dispuestas en el lado de sotavento permiten que se descargue el condensado que fluye hacia el lado de sotavento.

Para el evaporador 13 descrito anteriormente, se ha descrito el intercambiador de calor 1 que incluye las aletas de placa 4 que tienen las partes planas 4a que se extienden verticalmente. La dirección en la que se extienden las partes planas 4a no está limitada a la dirección vertical. Las partes planas 4a pueden extenderse en una dirección en un ángulo con respecto a la dirección horizontal. En una disposición de este tipo en la que las partes planas 4a se extienden en la dirección en un ángulo con respecto a la dirección horizontal, la fuerza de la gravedad actúa sobre el condensado formado en las aletas de placa 4, provocando por tanto que el condensado fluya por las partes planas 4a hacia la parte inferior del intercambiador de calor 1. Esto da lugar a una mejora en el rendimiento de drenaje.

El intercambiador de calor 1 descrito anteriormente puede incluir, además, una aleta de placa 17 conectada a al menos uno del extremo de barlovento 2b y el extremo de sotavento 2c de al menos uno de los tubos planos 2, tal como se ilustra en las figuras 6 y 7. El número de aletas de placa 17 puede ser uno o más. La aleta de placa 17 corresponde a una tercera aleta en la presente invención.

Como la aleta de placa 4, la aleta de placa 17 es una parte similar a una placa que tiene una parte plana 17a. La parte plana 17a de la aleta de placa 17 es una superficie paralela a la tercera dirección D3. Específicamente, la parte plana 17a se separa de y es paralela a la parte plana 4a de la aleta de placa 4. La aleta de placa 17 está hecha de, por ejemplo, aleación de aluminio. La configuración descrita anteriormente que incluye la aleta de placa 17 conectada al tubo plano 2 proporciona una mayor área de transferencia de calor que la configuración que incluye solo las aletas de placa 4, lo que da lugar a una mejora en el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor 1.

Se describirá un intercambiador de calor 100 según un intercambiador de calor que no forma parte de la presente invención con referencia a la figura 8. A diferencia del intercambiador de calor según las figuras 2 a 4, 6, 7, el intercambiador de calor 100 incluye partes de conexión 18 conectadas a las aletas de placa 4 y las aletas de placa 17.

Cada parte de conexión 18 está conectada a cada una de las aletas de placa 4 y las aletas de placa 17 y, por tanto, las mantiene unidas. Específicamente, la parte de conexión 18 se extiende a través de las partes planas 4a de las aletas de placa 4 y las partes planas 17a de las aletas de placa 17. La parte de conexión 18 es sólida y cilindrica.

El intercambiador de calor 100 con la configuración descrita anteriormente ofrece las mismas ventajas que las de la realización 1. Asimismo, las partes de conexión 18 sujetan cada una a las aletas de placa 4 y las aletas de placa 17 de manera solidaria. Esta disposición facilita la conexión de las aletas de placa a los tubos planos 2 y las aletas corrugadas 3, lo que da lugar a una mejora en la capacidad de fabricación del intercambiador de calor 100. Además, esta disposición reduce la posibilidad de que la distancia entre las aletas de placa 4 y 17 pueda diferir de una distancia establecida. Asimismo, esta disposición aumenta la fuerza de las aletas de placa 4 y 17, reduciendo por tanto la probabilidad de que puedan deformarse las aletas de placa 4 y 17.

La forma de cada parte de conexión 18 no está limitada a un cilindro sólido. La parte de conexión 18 puede tener cualquier otra forma, tal como una forma prismática sólida. La parte de conexión 18 no tiene que extenderse a través de las aletas de placa 4 y 17. La parte de conexión 18 puede estar conectada a extremos de las aletas de placa 4 y 17 y mantenerlas unidas. Además, la parte de conexión 18 puede conectar solo las aletas de placa 4 y sujetarlas de manera solidaria.

Se describirá un intercambiador de calor 200 según la presente invención con referencia a las figuras 9 y 10. A diferencia del intercambiador de calor según las figuras 2 a 4 y 6 a 8, el intercambiador de calor 200 incluye los tubos planos 2 más largos que las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 en la dirección de flujo de aire.

Tal como se ilustra en las figuras 9 y 10, el extremo de barlovento 2b y el extremo de sotavento 2c de cada tubo plano 2 se extiende más allá de los extremos de barlovento 3c y los extremos de sotavento 3d de las partes planas 3a de cada aleta corrugada 3, respectivamente. Además, las aletas de placa 4 unidas se reciben parcialmente en la separación entre los tubos planos 2 adyacentes. Dicho de otro modo, las aletas de placa 4 se disponen parcialmente entre los tubos planos 2 adyacentes.

El intercambiador de calor 200 con la configuración descrita anteriormente ofrece las mismas ventajas que las de las figuras 2 a 4 y 6 a 8. Dado que los tubos planos 2 son más largos que las partes planas de cada aleta corrugada 3 en la dirección de flujo de aire, las aletas de placa 4 unidas y conectadas a la aleta corrugada 3 se reciben parcialmente en la separación entre los tubos planos 2 adyacentes. Esta disposición facilita el posicionamiento de las aletas de placa 4, lo que da lugar a una mejora en la capacidad de fabricación del intercambiador de calor 200.

Se describirá un intercambiador de calor 300 según otra realización de la presente invención con referencia a la figura 11. A diferencia del intercambiador de calor según las figuras 2 a 4, el intercambiador de calor 300 incluye las aletas de placa 4 que tienen las partes planas 4a con las muescas 4b.

La parte plana 4a de cada aleta de placa 4 tiene la muesca 4b en un lado adyacente a la aleta corrugada 3. La muesca 4b tiene forma de L. La aleta corrugada 3 está conectada a la muesca 4b de la aleta de placa 4. Específicamente, la muesca 4b se sitúa en las partes planas 3a o las partes curvas 3b de la aleta corrugada 3 mientras que la aleta corrugada 3 está conectada a la aleta de placa 4. Dicho de otro modo, la muesca 4b se ajusta en la parte plana 3a, que sirve como un extremo de la aleta corrugada 3. La muesca 4b corresponde a una primera muesca en la presente invención.

El intercambiador de calor 300 con la configuración descrita anteriormente ofrece las mismas ventajas que las de las figuras 2 a 4. Las aletas corrugadas 3 están conectadas a las muescas 4b de las aletas de placa 4. Esta disposición da como resultado un aumento en el área de contacto entre las aletas corrugadas 3 y las aletas de placa 4. Esto facilita la transferencia de calor desde las aletas corrugadas 3 hasta las aletas de placa 4, lo que da lugar a una mejora en el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor 300.

Dado que las aletas corrugadas 3 están conectadas a las muescas 4b, las aletas de placa 4 pueden colocarse en relación con las aletas corrugadas 3 en la tercera dirección D3. Esto facilita la fijación de las aletas de placa 4 a las aletas corrugadas 3, lo que da lugar a una mejora en la capacidad de fabricación del intercambiador de calor 300.

Aunque se haya descrito la muesca 4b con forma de L como un ejemplo, la muesca puede ser una muesca con forma de U. La muesca 4b puede tener cualquier otra forma.

Tal como se ilustra en la figura 12, las partes planas 3a de cada aleta corrugada 3 puede tener muescas 3e y las aletas de placa 4 pueden estar conectadas a las muescas 3e de la aleta corrugada 3.

Las partes planas 3a de la aleta corrugada 3 tienen las muescas 3e en extremos opuestos adyacentes a las aletas de placa 4. Las muescas 3e tienen forma de U. Las aletas de placa 4 están conectadas a las muescas 3e de la aleta corrugada 3. Específicamente, las aletas de placa 4 se reciben en las muescas 3e. Cada muesca 3e corresponde a una segunda muesca en la presente invención. Las muescas 3e pueden situarse en extremos opuestos de las partes curvas 3b de la aleta corrugada 3 adyacente a las aletas de placa 4.

El intercambiador de calor 300 con la configuración descrita anteriormente ofrece las mismas ventajas que las de las figuras 2 a 4. Las aletas de placa 4 están conectadas a las muescas 3e de las aletas corrugadas 3. Esta disposición da como resultado un aumento en el área de contacto entre las aletas corrugadas 3 y las aletas de placa 4. Esto facilita la transferencia de calor desde las aletas corrugadas 3 hasta las aletas de placa 4, lo que da lugar a una mejora en el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor 300.

Dado que las aletas de placa 4 están conectadas a las muescas 3e, las aletas de placa 4 pueden colocarse en relación con las aletas corrugadas 3 en la dirección en la que se disponen los tubos planos 2. Esto facilita la fijación de las aletas de placa 4 a las aletas corrugadas 3, lo que da lugar a una mejora en la capacidad de fabricación del intercambiador de calor del intercambiador de calor 300.

Las aletas de placa 4 pueden tener las muescas 4b, las aletas corrugadas 3 pueden tener las muescas 3e y las aletas de placa 4 pueden estar conectadas a las aletas corrugadas 3 usando las muescas 4b y las muescas 3e. Esto facilita la fijación de las aletas de placa 4 a las aletas corrugadas 3, mejorando por tanto adicionalmente la capacidad de fabricación.

Se describirá un intercambiador de calor 400 según una realización adicional de la presente invención con referencia a la figura 13. A diferencia del intercambiador de calor según las figuras 2 a 4, el intercambiador de calor 400 incluye las aletas corrugadas 3 que incluye las partes planas 3a dispuestas en un ángulo con respecto a la dirección horizontal.

Tal como se ilustra en la figura 13, la segunda dirección D2 en la que se extienden las partes planas 3a de cada aleta corrugada 3 está en un ángulo 0 con respecto a la dirección horizontal, representada en D4. Por ejemplo, las partes planas 3a se someten a un tratamiento de hidrofugación para facilitar que el condensado fluya en una dirección inclinada en la que las partes planas 3a se inclinan hacia abajo. El tratamiento de superficie para las partes planas 3a no está limitado a tratamiento de hidrofugación. Las partes planas 3a pueden someterse a un tratamiento hidrófilo.

El intercambiador de calor 400 con la configuración descrita anteriormente ofrece las mismas ventajas que las de las figuras 2 a 4. Dado que las partes planas 3a de cada aleta corrugada 3 están en un ángulo con respecto a, o inclinación en relación con, la dirección horizontal, el condensado en las partes planas 3a fluye en la dirección de inclinación de las partes planas 3a. El condensado fluye hacia las aletas de placa 4 conectadas, fluye verticalmente hacia abajo en las partes planas 4a de las aletas de placa 4 y, entonces, se descarga. Esto da lugar a una mejora en el rendimiento de drenaje del intercambiador de calor 400.

Se describirá un intercambiador de calor 500 según una realización adicional de la presente invención con referencia a la figura 14. A diferencia de los intercambiadores de calor según la figura 1, el intercambiador de calor 500 incluye las aletas corrugadas 19 en lugar de las aletas de placa 4.

Las aletas corrugadas 19 están conectadas a los extremos de barlovento 3c y los extremos de sotavento 3d de las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3. Cada una de las aletas corrugadas 19 es una parte similar a una placa. La aleta corrugada 19 incluye partes planas 19a y partes curvas 19b, que se disponen alternativamente por la flexión de la parte similar a una placa. Las partes planas 19a están dispuestas a intervalos regulares y son sustancialmente paralelas entre sí. Tal como se ilustra en la figura 14, partes de las aletas corrugadas 19 pueden estar conectadas a las partes curvas 3b de las aletas corrugadas 3.

Como las partes planas 4a de las aletas de placa 4 descritas en las figuras 1 a 14, las partes planas 19a se extienden en la tercera dirección D3 que se entrecruza con la segunda dirección D2 en la que se extienden las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3. Cada una de las partes curvas 19b está conectada al colector 5a o al colector 5b. Cada aleta corrugada 19 está hecha de, por ejemplo, aleación de aluminio. La aleta corrugada 19 corresponde a la segunda aleta en la presente invención.

El intercambiador de calor 500 con la configuración descrita anteriormente ofrece las mismas ventajas que las de la figura 1. Dado que cada una de las partes curvas 19b de las aletas corrugadas 19 está conectada al colector 5a o al colector 5b, el calor del refrigerante que fluye a través del colector 5a o el colector 5b se transfiere a las aletas corrugadas 19. Esto da lugar a una mejora en el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor 500. Asimismo, las aletas de placa 4 descritas en las figuras 1 a 14 pueden sustituirse por una aleta corrugada 19. Esto da lugar a una mejora en la capacidad de fabricación del intercambiador de calor 500.

Las aletas corrugadas 19 pueden usarse en lugar de las aletas de placa 4 y las aletas de placa 17. Dicho de otro modo, las aletas corrugadas 19 pueden estar conectadas a los tubos planos 2 y las aletas corrugadas 3.

Específicamente, la aleta corrugada 19 dispuesta en el lado de barlovento puede estar conectada a los extremos de barlovento 2b de los tubos planos 2 y los extremos de barlovento 3c de las aletas corrugadas 3. La aleta corrugada 19 dispuesta en el lado de sotavento puede estar conectada a los extremos de sotavento 2c de los tubos planos y los extremos de sotavento 3d de las aletas corrugadas 3. Esta disposición permite la sustitución de las aletas de placa 4 y las aletas de placa 17 dispuestas en el lado de barlovento o el lado de sotavento con una aleta corrugada 19, mejorando por tanto adicionalmente la capacidad de fabricación del intercambiador de calor.

Un aparato de aire acondicionado 20 según la presente invención se describirá con referencia a las figuras 15 y 16. El aparato de aire acondicionado 20 es, por ejemplo, un aparato de aire acondicionado de tipo independiente destinado al uso doméstico. El aparato de aire acondicionado 20 incluye el dispositivo de ciclo de refrigeración 9 de la figura 5.

Tal como se ilustra en la figura 15, el aparato de aire acondicionado 20 incluye una unidad interior 21, tuberías de refrigerante 22 y una unidad exterior 23 conectada a la unidad interior 21 por las tuberías de refrigerante 22. Al menos una de la unidad interior 21 y la unidad exterior 23 del aparato de aire acondicionado 20 incluye cualquiera de los intercambiadores de calor descritos en las realizaciones anteriores (que incluyen modificaciones de las realizaciones). Específicamente, cualquiera de los intercambiadores de calor descritos en las realizaciones anteriores (que incluyen las modificaciones de los mismos) se usa como al menos uno de un intercambiador de calor 600 incluido en la unidad interior 21 y un intercambiador de calor 700 incluido en la unidad exterior 23.

Dado que al menos una de la unidad interior 21 y la unidad exterior 23 incluye cualquiera de los intercambiadores de calor descritos en las realizaciones anteriores (que incluyen las modificaciones de los mismos), el aparato de aire acondicionado 20 con la configuración descrita anteriormente ofrece las mismas ventajas que los de cualquiera de las realizaciones anteriores.

Ahora se describirá una configuración interna de la unidad interior 21. La figura 16 es una vista en sección transversal de la unidad interior 21 montada en, por ejemplo, una pared de una habitación. La dirección arribaabajo en la figura 16 corresponde a la dirección de la gravedad (la dirección vertical). La unidad interior 21 incluye una cubierta 24 que define una envoltura, el intercambiador de calor 600 dispuesto en la cubierta y un ventilador de flujo transversal 25, que sirve como un ventilador. La cubierta 24 tiene una superficie superior con una entrada de aire 26. La cubierta 24 tiene una superficie inferior con una salida de aire 27. La cubierta 24 tiene en la misma una trayectoria de aire (no ilustrada) que se extiende desde la entrada de aire 26 hasta la salida de aire 27. El aire llevado a la unidad interior 21 a través de la entrada de aire 26 está sujeto al intercambio de calor en el intercambiador de calor 600. El aire sujeto al intercambio de calor se introduce en la habitación a través de la salida de aire 27 accionando el ventilador de flujo transversal 25. La unidad interior 21 incluye, además, un depósito de drenaje 28 para recibir el condensado formado durante la operación en la que el intercambiador de calor 600 se usa como un evaporador.

Cualquiera de los intercambiadores de calor descritos en las realizaciones anteriores se usa como el intercambiador de calor 600. El intercambiador de calor 600 incluye un componente del intercambiador de calor 600a dispuesto adyacente a una superficie delantera de la unidad interior 21 y un componente del intercambiador de calor 600b dispuesto adyacente a una superficie trasera del mismo. Los componentes del intercambiador de calor 600a y 600b se inclinan hacia el ventilador de flujo transversal 25 en relación con la dirección vertical para cubrir la parte superior del ventilador de flujo transversal 25. Específicamente, los tubos planos 2 se extienden en una dirección (la primera dirección D1) en un ángulo con respecto a la dirección vertical y las partes planas 4a de las aletas de placa 4 (o las partes planas 19a de la aleta corrugada 19) se extienden en una dirección (la tercera dirección D3) en un ángulo con respecto a la dirección vertical. En los componentes del intercambiador de calor 600a y 600b, las aletas de placa 4 (o la aleta corrugada 19) están conectadas solo a los extremos de sotavento 3d de las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3. Las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 se extienden en una dirección que se entrecruza con la primera dirección D1.

Suponiendo que el condensado se forma en el intercambiador de calor 600, el condensado experimenta una fuerza a sotavento aplicada por el aire que pasa a través del intercambiador de calor 600 y la fuerza de la gravedad. Por tanto, el condensado en los tubos planos 2 y las aletas corrugadas 3 fluye hacia las aletas de placa 4 (o la aleta corrugada 19) conectadas a los extremos de sotavento 3d de las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3, fluye por las partes planas 4a de las aletas de placa 4 (o las partes planas 19a de la aleta corrugada 19) en una dirección en la que las partes planas 4a se inclinan hacia abajo y se descarga al depósito de drenaje 28.

El aparato de aire acondicionado 20 con la configuración descrita anteriormente ofrece las mismas ventajas que las de las figuras 2 a 4. Dado que una pluralidad de las aletas de placa 4 (o la aleta corrugada 19) se disponen a sotavento de las aletas corrugadas 3, el condensado formado en el intercambiador de calor 600 fluye por las partes planas 4a de las aletas de placa 4 (o las partes planas 19a de la aleta corrugada 19) y, entonces, se descarga al depósito de drenaje 28. Esto reduce la posibilidad de que el condensado formado en el intercambiador de calor 600 pueda gotear en el ventilador de flujo transversal 25 dispuesto a sotavento del intercambiador de calor 600 y liberarse en la habitación a través de la salida de aire 27.

Una pluralidad de las aletas de placa 4 (o la aleta corrugada 19) pueden estar conectadas a los extremos de barlovento 3c de las aletas corrugadas 3.

En las configuraciones a modo de ejemplo descritas anteriormente en las realizaciones anteriores, una pluralidad de las aletas de placa 4 (o las aletas corrugadas 19) están conectadas a los extremos de barlovento 3c y los extremos de sotavento 3d de las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3. Las aletas de placa 4 (o la aleta corrugada 19) pueden estar conectadas a cualquiera de los extremos de barlovento 3c o los extremos de sotavento 3d.

En las configuraciones a modo de ejemplo descritas anteriormente en las realizaciones anteriores, cada aleta corrugada 3 se dispone entre los tubos planos 2 adyacentes. Una aleta de placa que tiene una parte plana 3a puede disponerse en lugar de la aleta corrugada 3. Cualquier tipo de aleta puede disponerse entre los tubos planos 2 adyacentes.

En las configuraciones a modo de ejemplo descritas anteriormente en las realizaciones anteriores, las aletas corrugadas 3 tienen las rejillas 8. La disposición de las rejillas 8 en las aletas corrugadas 3 puede ser opcional.

En las configuraciones a modo de ejemplo descritas anteriormente en las realizaciones anteriores, los tubos planos 2, las aletas corrugadas 3 y una pluralidad de las aletas de placa 4 están hechas de aleación de aluminio. El material para estos componentes no está limitado al descrito anteriormente. Estos componentes pueden estar hechos de cobre o aleación de cobre.

Las partes de conexión 18 descritas en la figura 8 pueden usarse en las realizaciones. Además, las muescas 3e y las muescas 4b descritas en la figura 11, 12 pueden usarse en las otras realizaciones. Adicionalmente, la configuración descrita en la figura 13, en la que las partes planas 3a de las aletas corrugadas 3 están inclinadas en un ángulo con respecto a la dirección horizontal, puede usarse en las otras realizaciones. Asimismo, las aletas corrugadas 19 descritas en la figura 14 pueden usarse en las otras realizaciones.

Las características de las realizaciones descritas anteriormente y las de las modificaciones pueden combinarse de manera apropiada.

Lista de signos de referencia

1 intercambiador de calor 2 tubo plano (tubo de transferencia de calor) 2a parte plana 2b extremo de barlovento 2c extremo de sotavento 3 aleta corrugada (primera aleta) 3a parte plana 3b parte curva 3c extremo de barlovento 3d extremo de sotavento 3e muesca (segunda muesca) 4 aleta de placa (segunda aleta) 4a parte plana 4b muesca (primera muesca) 5a colector 5b colector 6a orificio de refrigerante 6b orificio de refrigerante 7 paso 8 rejilla 9 dispositivo de ciclo de refrigeración 10 compresor 11 condensador 12 válvula de expansión (expansor) 13 evaporador 14 ventilador 15 ventilador 16 válvula de cuatro pasos 17 aleta de placa (tercera aleta) 18 parte de conexión 19 aleta corrugada (segunda aleta) 19a parte plana 19b parte curva 20 aparato de aire acondicionado 21 unidad interior 22 tubería de refrigerante 23 unidad exterior 24 cubierta 25 ventilador de flujo transversal 26 entrada de aire 27 salida de aire 28 depósito de drenaje 100 intercambiador de calor 200 intercambiador de calor 300 intercambiador de calor 400 intercambiador de calor 500 intercambiador de calor 600 intercambiador de calor 600a componente del intercambiador de calor 600b componente del intercambiador de calor 700 intercambiador de calor

Claims

REIVINDICACIONES

1. Intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) al que se suministra aire desde un ventilador (14), comprendiendo el intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700):

una pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor que se extienden en una primera dirección (D1);

una primera aleta (3) conectada a la pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor y que tiene una parte plana (3a) dispuesta entre dos tubos de transferencia de calor adyacentes entre la pluralidad de los tubos planos (2) de transferencia de calor, extendiéndose la primera aleta (3) en una segunda dirección (D2) que se entrecruza con la primera dirección (D1); en el que una longitud de cada uno de la pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor es mayor que una longitud de la primera aleta (3) en una dirección de flujo del aire;

una pluralidad de segundas aletas (4) unidas a al menos uno de un extremo de barlovento (3c) y un extremo de sotavento (3d) de la parte plana (3a) de la primera aleta (3), caracterizado porque la pluralidad de segundas aletas (4) se extiende en una tercera dirección (D3) que se entrecruza con la segunda dirección (D2); y el intercambiador de calor comprende además

una tercera aleta (17) conectada a al menos uno de un extremo de barlovento (2b) y un extremo de sotavento (2c) de al menos uno de la pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor, extendiéndose la tercera aleta (17) en la tercera dirección (D3).

2. Intercambiador de calor (100) según la reivindicación 1, que comprende además:

una parte de conexión (18) conectada a cada una de la pluralidad de segundas aletas (4).

3. Intercambiador de calor (300) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2,

en el que la pluralidad de segundas aletas (4) tienen una primera muesca (4b) cada una en un lado adyacente a la primera aleta (3), y

en el que la primera aleta (3) está conectada a las primeras muescas (4b).

4. Intercambiador de calor (300) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

en el que la primera aleta (3) tiene una pluralidad de segundas muescas (3e) en el extremo adyacente a la pluralidad de segundas aletas (4), y

en el que cada una de la pluralidad de segundas aletas (4) está conectada a una correspondiente de la pluralidad de segundas muescas (3e).

5. Intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además:

colectores (5a, 5b) conectados a extremos opuestos de la pluralidad de tubos planos (2) de transferencia de calor en la primera dirección (D1),

en el que al menos partes de la pluralidad de segundas aletas (4) están conectadas a los colectores (5a, 5b).

6. Intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la primera aleta (3) es una aleta corrugada.

7. Dispositivo de ciclo de refrigeración (9) que comprende:

un compresor (10) configurado para comprimir refrigerante;

un condensador (11) configurado para condensar el refrigerante;

un expansor (12) configurado para expandir el refrigerante;

un evaporador (13) configurado para evaporar el refrigerante;

un primer ventilador (14) configurado para suministrar aire al condensador (11); y

un segundo ventilador (15) configurado para suministrar aire al evaporador (13),

en el que al menos uno del condensador (11) y el evaporador (13) es el intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Dispositivo de ciclo de refrigeración (9) según la reivindicación 7, en el que el intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) se dispone de manera que la tercera dirección (D3) se entrecruza con una dirección horizontal.

9. Dispositivo de ciclo de refrigeración según la reivindicación 7 u 8, en el que el intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) se dispone de manera que la segunda dirección (D2) se entrecruza con una dirección horizontal.

10. Aparato de aire acondicionado (20) que comprende:

una unidad interior (21); y

el dispositivo de ciclo de refrigeración (9) según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9,

en el que el intercambiador de calor (1, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700) está incluido en la unidad interior (21).