ES2248934T3 - Acondicionador de aire del tipo almacenamiento termico de hielo y deposito de almacenamiento termico de hielo. - Google Patents

Abstract

ACONDICIONADOR DE AIRE TIPO ALMACENAMIENTO TERMICO DE HIELO Y UN DEPOSITO PARA ALMACENAMIENTO TERMICO DE HIELO, EN EL CUAL LAS PARTES NO UTILIZADAS DEL ALMACENAMIENTO TERMICO DE HIELO SON REDUCIDAS PARA INCREMENTAR EL REGIMEN DE LLENADO DE HIELO EN EL DEPOSITO DE ALMACENAMIENTO TERMICO DE HIELO O PARA EVITAR QUE UN EXCESIVO ENFRIAMIENTO DAÑE UNA UNIDAD DE TRANSMISION DE CALOR. ACONDICIONADO DE AIRE DE TIPO ALMACENAMIENTO TERMICO DE HIELO EN EL CUAL HAY INSTALADOS TERMOCAMBIADORES EN EL DEPOSITO DE ALMACENAMIENTO TERMICO DE HIELO (1) LOS CUALES, TIENEN UN TAMAÑO EN ALTURA QUE SE EXTIENDEN DESDE EL FONDO DEL DEPOSITO DE ALMACENAMIENTO TERMICO DE HIELO (1) A CASI LA PARTE SUPERIOR DE UN RECIPIENTE, Y QUE COMPRENDE UNA SERIE DE UNIDADES DE TRANSMISION DE CALOR (14) DE TIPO PLACA DE FORMA PLANA, DISPUESTAS EN EL MISMO EN CAPAS EN LA DIRECCION DEL ESPESOR.

Description

Acondicionador de aire del tipo de almacenamiento térmico de hielo y depósito de almacenamiento térmico de hielo.

El presente invento se refiere a un depósito de almacenamiento térmico de hielo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1ª.

Los métodos para la fabricación de hielo en acondicionadores de aire del tipo de almacenamiento de hielo incluyen dos clases de método estático y método dinámico. Con el método estático, se forma hielo y el hielo crece en una superficie de una unidad o unidades de transferencia de calor previstas en un depósito de almacenamiento térmico, de modo que se crea un problema que aumenta la resistencia a la transferencia de calor con un aumento en el espesor del hielo y así la fabricación de hielo disminuye en eficiencia. Con el método dinámico, un medio de refrigeración o enfriamiento de baja temperatura y baja presión es hecho fluir en el interior de una unidad o unidades de transferencia de calor previstas en el fondo de un depósito de almacenamiento térmico de hielo para fabricar hielo, y a continuación un medio de enfriamiento de temperatura elevada y presión elevada es hecho fluir para despegar el hielo, que ha crecido, de la superficie de la unidad de transferencia de calor de modo que se permite que las piezas de hielo lleguen a la parte superior del depósito de almacenamiento térmico por su flotabilidad y acumula frío como hielo en el depósito de almacenamiento térmico. Es conocido un ejemplo del método dinámico descrito en la Publicación abierta a inspección pública de la Patente Japonesa nº 42878/1996.

En la técnica precedente de la publicación anterior, se presenta una solución con respecto a la supresión de un aumento en la resistencia térmica acompañada por la formación de hielo y para la mejora de una tasa de llenado de hielo para un volumen de agua en el depósito. Como hay previsto un evaporador de placa como la unidad de transferencia de calor en el fondo del depósito de almacenamiento térmico de hielo, sin embargo, se ha planteado un problema de que la tasa de llenado de hielo para un espacio de recipiente en el depósito de almacenamiento térmico de hielo (la tasa de ocupación) disminuye. Además, debido al desprendimiento o separación del hielo la unidad de transferencia de calor, que resultará un evaporador en ciertos períodos en funcionamiento, se ha planteado un problema de que el agua circundante es calentada.

El documento US-A-3.766.752 describe un dispositivo de refrigeración que comprende un dispositivo de almacenamiento de refrigeración que contiene una masa de almacenamiento que cristaliza a una temperatura por encima de 0ºC y por debajo de 8ºC. La masa de almacenamiento está en buena comunicación de conducción de calor con el evaporador del dispositivo de refrigeración. El agua procedente del circuito de agua fría para un acondicionador de aire está en contacto térmico con la masa de almacenamiento, de tal forma que el calor pueda ser transferido desde el agua a la masa de almacenamiento. La masa de almacenamiento forma un hidrato de un material ionogénico. La masa de almacenamiento está dispuesta en recipientes de paredes delgadas, que se extienden verticalmente consistentes en tubos flexibles delgados y que forman una unidad con los canales del evaporador, cuyos canales están formados por una placa metálica de lámina o chapa de doble pared. Las placas metálicas están dispuestas lado a lado en un recipiente y están relativamente desplazadas en altura por encima y por debajo de donde los canales de placas están formados, que se estrechan cuando son vistas en ángulo recto con relación a las placas de chapa metálica.

El documento US-A-2.460.623 describe la técnica anterior de la clase genérica que se refiere a un depósito para producir y almacenar hielo, que reduce la temperatura del fluido de enfriamiento para un acondicionador de aire. Una unidad de enfriamiento dispuesta en el depósito comprende una pluralidad de placas espaciadas, que están hechas de dos láminas de metal, entre las que hay dispuestos serpentines de gas refrigerante. El extremo de entrada de cada serpentín está conectado a un cabezal superior, mientras el extremo de salida está conectado a un cabezal inferior. Las placas están soportadas por enlaces o uniones y resortes a fin de ser capaces de moverse dentro de un espacio u holgura bajo presión de hielo fabricado. Entre las placas de la unidad de enfriamiento una pluralidad de difusores de calor está dispuesta de tal forma que hagan contacto con las placas por medio de faldones o pestañas. Cada difusor está provisto de rejillas para permitir la circulación del agua. Por encima de la cámara hay dispuestas cabezas pulverizadoras, que pueden también ser usadas para llenar la cámara con agua. El gas refrigerante es hecho pasar a través de los serpentines que disminuyen la temperatura del agua hasta su punto de enfriamiento a través de la transferencia de calor a través de las placas. Cuando la formación de hielo en las superficies de las placas actúa como un aislamiento debido a que el hielo es un pobre conductor de calor, los difusores actúan para difundir el calor a través del agua que está entre las placas con el resultado de que se forma una masa sólida de hielo alrededor de la unidad refrigerante. Este hielo está disponible para recibir el agua desde las cabezas pulverizadoras para reducir su temperatura antes de ser hecho circular de nuevo a través de un tubo a unidades de intercambio de calor del acondicionador de aire.

Es un objeto del presente invento proporcionar un depósito de almacenamiento térmico de hielo en el que son reducidas partes no usadas que no contribuyen a la fabricación de hielo en el depósito de almacenamiento térmico de hielo para mejorar la tasa de llenado de hielo del depósito de almacenamiento térmico de hielo o para impedir que una unidad de transferencia de calor sea dañada debido a una excesiva formación de hielo, y un depósito de almacenamiento térmico de hielo usado en ella.

El presente invento proporciona un depósito de almacenamiento térmico de hielo como se ha descrito en la reivindicación 1ª cuyas realizaciones son objeto de las reivindicaciones dependientes 2ª a 5ª.

Con tal disposición, las unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana que sirven como un evaporador tienen sustancialmente un tamaño correspondiente a una altura de un recipiente del depósito de almacenamiento térmico de hielo, y están dispuestas en forma de capas en una dirección en sentido del espesor en el depósito de almacenamiento térmico de hielo para eliminar espacios que no son utilizables para fabricar hielo como partes no usadas en el depósito de almacenamiento térmico de hielo, de modo que la tasa de llenado de hielo pueda ser mejorada.

El presente invento también proporciona un depósito de almacenamiento térmico de hielo que contiene en él agua sustancialmente a una altura de un recipiente del mismo, e intercambiadores de calor dispuestos en dicho depósito de almacenamiento térmico de hielo, comprendiendo el depósito una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana dispuesta en capas en el sentido del espesor del mismo en el depósito de almacenamiento térmico de hielo para permitir la formación de hielo para formar y hacer crecer hielo sobre las superficies de unidades de transferencia de calor del tipo de placa.

Así, las unidades de transferencia de calor que sirven como un evaporador en el momento de fabricar hielo son del tipo de placa plana que han de ser dispuestas en capas en el sentido del espesor de las mismas, y el hielo es fabricado para crecer sobre las superficies de las unidades de transferencia de calor respectivas, de modo que el hielo formado no es aumentado de espesor, a pesar de que la fabricación de hielo por el método estático, es mayor de la requerida, y puede hacerse pequeña la resistencia a la transferencia de calor. Los espacios que no son utilizables para la fabricación de hielo como partes no usadas son eliminados, de modo que la tasa de llenado de hielo puede ser mejorada.

El presente invento también proporciona un depósito de almacenamiento térmico de hielo que contiene en él agua sustancialmente a una altura de un recipiente del mismo, e intercambiadores de calor dispuestos en el depósito de almacenamiento térmico de hielo, comprendiendo el depósito de 20 a 60 unidades de transferencia de calor del tipo de placa que tienen un espesor de 3 a 10 mm y previstas en capas en el sentido del espesor de las mismas a intervalos de 10 a 50 mm en el depósito de almacenamiento térmico de hielo, y en las que se forma hielo y el hielo crece sobre las superficies de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa.

Así, por ejemplo, con un depósito de almacenamiento térmico de hielo de forma cilíndrica, los espacios que no son utilizables para la fabricación de hielo como las partes no usadas son reducidos para permitir la mejora de la tasa de llenado del hielo a la magnitud del 87% mientras que en la técnica anterior era de alrededor del 65%.

El presente invento proporciona además un depósito de almacenamiento térmico de hielo que contiene en él agua sustancialmente a una altura de un recipiente del mismo, y un intercambiador de calor previsto en el depósito de almacenamiento térmico de hielo y que permite a un medio de enfriamiento fluir en él, comprendiendo el depósito una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana dispuestas en capas en el sentido del espesor de las mismas en el depósito de almacenamiento térmico de hielo, y en el que en el momento de la fabricación de hielo el medio de enfriamiento fluye hacia dentro en partes inferiores de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y fluye hacia fuera en las partes superiores de las unidades.

Así, el medio de enfriamiento fluye hacia dentro en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor de tipo de placa plana, de modo que la fabricación de hielo comienza en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y durante un proceso de fabricación de hielo, el agua no está confinada sino que escapa para irse a las partes superiores de las unidades. Por ello, las partes que no son utilizables para la fabricación de hielo son eliminadas para mejorar la tasa de llenado de hielo, y pueden evitarse daños contra las unidades de transferencia de calor del tipo de placa, que una parte de agua confinada podría a continuación congelarse y expandirse para provocar esto.

El presente invento proporciona además un depósito de almacenamiento térmico de hielo que contiene en él agua sustancialmente a una altura de un recipiente del mismo, intercambiadores de calor dispuestos en el depósito de almacenamiento térmico de hielo y que comprenden una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana dispuestas en capas en el sentido del espesor de las mismas en el depósito de almacenamiento térmico de hielo, y unidades de cabezal conectadas a las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y dispuestas fuera del agua.

Así, los espacios entre las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y las unidades de cabezal para constituir partes no usadas están situadas fuera del agua, de modo que pueda mejorarse la tasa de llenado de hielo.

En un aspecto del presente invento, una pluralidad de miembros rectificadores está dispuesta en las unidades de transferencia de calor del tipo de placa de modo que los pasos de fluido para un medio de enfriamiento se ramifican y reúnen de forma repetida. Así, la mezcla de los medios de enfriamiento es hecha mejor para permitir la uniformidad de espesor del hielo formado.

En otro aspecto del presente invento, una pluralidad de tabiques con agujeros está dispuesta en las unidades de transferencia de calor del tipo de placa. Así, las partes de contacto entre las superficies interiores de la unidad de transferencia de calor del tipo de placa y los tabiques son reducidas. Y es posible reducir la resistencia térmica desde fuera de la unidad de transferencia de calor del tipo de placa al medio de enfriamiento que fluye dentro de la unidad de transferencia de calor del tipo de placa y hacer la resistencia térmica uniforme.

Aún en otro aspecto del presente invento, la unidad de transferencia de calor del tipo de placa está construida de tal forma que dos placas son unidas juntas para formar pasos de fluido entre ellas. Así, puede reducirse el número de piezas.

Aún en otro aspecto del presente invento, la unidad de transferencia de calor del tipo de placa es construida de tal forma que dos placas son unidas juntas para formar pasos de fluido entre ellas, y miembros rectificadores irregulares que tienen ángulos de inclinación diferentes están dispuestos en la unidad de transferencia de calor del tipo de placa. Así, se reduce el número de piezas, puede promoverse que el medio de enfriamiento se ramifique o derive y fluya junto, y puede hacerse más pequeña la pérdida de presión en la unidad de transferencia de calor del tipo de placa.

El presente invento proporciona además un depósito de almacenamiento térmico de hielo en el que están instalados los intercambiadores de calor, comprendiendo los intercambiadores de calor una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana que tienen un tamaño en el sentido de la altura que se extiende desde un fondo de dicho depósito de almacenamiento térmico de hielo hasta cerca de una parte superior de un recipiente del depósito, y están dispuestas en capas en el sentido del espesor.

El presente invento proporciona además un depósito de almacenamiento térmico de hielo en el que están instalados intercambiadores de calor para permitir que un medio de enfriamiento fluya en él, comprendiendo el depósito una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana dispuestas en él en capas en el sentido del espesor de las mismas, y en el que el medio de enfriamiento fluye hacia dentro en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y fluye hacia fuera en las partes superiores de las unidades.

De acuerdo con el presente invento, las unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana que sirven como un evaporador en el momento de la fabricación del hielo tienen sustancialmente un tamaño que se extiende hasta cerca de una parte superior de un recipiente del depósito de almacenamiento térmico de hielo, y están dispuestas en capas en el sentido del espesor en el depósito de almacenamiento térmico de hielo para eliminar espacios que no son utilizables para la fabricación de hielo como partes no usadas en el depósito de almacenamiento térmico de hielo, de modo que puede obtenerse el depósito de almacenamiento térmico de hielo en el que la tasa de llenado del hielo para el depósito de almacenamiento térmico de hielo puede mejorarse.

Además, de acuerdo con el presente invento, las unidades de transferencia de calor son del tipo de placa plana para ser dispuestas en capas en el sentido del espesor, y el hielo es hecho crecer en las superficies de las unidades de transferencia de calor respectivas, de modo que puede obtenerse un depósito de almacenamiento térmico de hielo en el que el hielo no es aumentado de espesor, a pesar de la fabricación de hielo por el método estático, mayor de la requerida, y se hace pequeña la resistencia a la transferencia de calor.

Además, de acuerdo con el presente invento, hay previstas de 20 a 60 unidades de transferencia de calor del tipo de placa que tienen un espesor de 3 a 10 mm en capas en el sentido del espesor de las mismas a intervalos de 10 a 50 mm en el depósito de almacenamiento térmico de hielo, y se forma hielo y el hielo crece sobre superficies de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa, de modo que puede obtenerse un depósito de almacenamiento térmico de hielo en el que los espacios que no son utilizables para la fabricación de hielo como partes no usadas son reducidos para mejorar la tasa de llenado del hielo hasta la magnitud del 87%.

Además, de acuerdo con el presente invento, una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana está dispuesta en capas en el sentido del espesor de las mismas en el depósito de almacenamiento térmico de hielo, y el medio de enfriamiento fluye hacia dentro en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y fluye hacia fuera en las partes superiores de las unidades, de modo que la fabricación de hielo comienza en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y continua hacia las partes superiores de las unidades en un estado en el que el agua no está confinada. Por ello, puede obtenerse un depósito de almacenamiento térmico de hielo para evitar daños contra las unidades de transferencia de calor del tipo de placa, que una parte de agua confinada se congelaría entonces y se expandiría para provocar esto.

Además, de acuerdo con el presente invento, una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa está dispuesta en capas en el sentido del espesor de las mismas en el depósito de almacenamiento térmico, unidades de cabezal están dispuestas fuera del agua, y espacios entre las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y las unidades de cabezal están situados fuera del agua, de modo que puede obtenerse un depósito de almacenamiento térmico de hielo en el que la tasa de llenado del hielo es mejorada.

Además, de acuerdo con el presente invento, una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana que tienen un tamaño en el sentido de la altura que se extiende desde un fondo del depósito de almacenamiento térmico de hielo hasta cerca de una parte superior de un recipiente del depósito están dispuestas en capas en el sentido del espesor, de modo que puede obtenerse un depósito de almacenamiento térmico de hielo en el que los espacios que no son utilizables para la fabricación de hielo como partes no usadas son eliminados para mejorar la tasa de llenado del hielo.

Además, de acuerdo con el presente invento, una pluralidad de unidades de transferencia de calor del tipo de placa plana está dispuesta en capas en el sentido del espesor de las mismas, el medio de enfriamiento fluye hacia dentro en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa y fluye hacia fuera en las partes superiores de las unidades, la fabricación de hielo continua hacia las partes superiores de las unidades de transferencia de calor del tipo de placa en un estado en el que el agua no está confinada, de modo que puede obtenerse un depósito de almacenamiento térmico de hielo que está libre de daños contra las unidades de transferencia de calor del tipo de placa, que una parte de agua confinada podría a continuación congelarse y expandirse para provocar esto.

Las realizaciones del invento son explicadas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La fig. 1 es una vista que muestra una construcción de un depósito de almacenamiento térmico de hielo de acuerdo con la primera realización del invento;

La fig. 2 es una vista que muestra una construcción de un depósito de almacenamiento térmico de hielo de acuerdo con una segunda realización del invento;

La fig. 3 es una vista que muestra una construcción de un depósito de almacenamiento térmico de hielo de acuerdo con una tercera realización del invento;

La fig. 4 es una vista que muestra una construcción de un depósito de almacenamiento térmico de hielo de acuerdo con una cuarta realización del invento;

La fig. 5 es una vista que muestra una unidad de transferencia de calor del tipo de placa de acuerdo con una primera realización;

La fig. 6 es una vista que muestra una unidad de transferencia de calor del tipo de placa de acuerdo con una segunda realización;

La fig. 7 es una vista que muestra una unidad de transferencia de calor del tipo de placa de acuerdo con una tercera realización;

La fig. 8 es una vista que muestra una unidad de transferencia de calor del tipo de placa de acuerdo con una cuarta realización;

La fig. 9 es una vista que muestra una unidad de transferencia de calor del tipo de placa de acuerdo con una quinta realización;

La fig. 10 es una vista que muestra una unidad de transferencia de calor del tipo de placa de acuerdo con una sexta realización;

La fig. 11 es una vista en sección transversal de la unidad de transferencia de calor del tipo de placa tomada a lo largo de la línea XI-XI en la fig. 10;

La fig. 12 es una vista que muestra una unidad de transferencia de calor del tipo de placa de acuerdo con una séptima realización;

La fig. 13 es una vista en perspectiva que muestra la unidad de transferencia de calor mostrada en la fig. 12;

La fig. 14 es una vista que muestra una construcción básica de un acondicionador de aire del tipo de almacenamiento térmico de hielo; y

La fig. 15 es una vista en sección transversal de tubos o conductos de transferencia de calor de la técnica anterior cuando está haciendo hielo.

Como se ha mostrado en la fig. 14, un acondicionador de aire del tipo de almacenamiento térmico de hielo comprende una unidad exterior 7, en la que un compresor 6, un intercambiador de calor exterior 4 y similar son puestos juntos, una unida de almacenamiento térmico 8, en la que un depósito 1 de almacenamiento térmico de hielo, tubos ramificados y similar son puestos juntos, y una unidad interior 9 que incluye un intercambiador de calor interior 5. El ciclo de refrigeración es ejecutado principalmente por la noche mediante el uso de energía eléctrica de medianoche de modo que se almacene en el depósito 1 de almacenamiento térmico de hielo frío en forma de hielo, y el frío es utilizado para el acondicionamiento de aire durante el día. Cuando el frío ha de ser almacenado en el depósito 1 de almacenamiento térmico de hielo, un tubo de transferencia de calor 3 (unidad de transferencia de calor) en el depósito 1 de almacenamiento térmico de hielo es hecho servir como un evaporador en el ciclo de refrigeración de modo que haga hielo sobre su superficie para almacenar frío.

En el ciclo de refrigeración, un medio de enfriamiento de alta temperatura y alta presión desde el compresor 6 pasa a través del intercambiador de calor exterior 4, que actúa como un condensador, una válvula de expansión 24a, que es controlada en el grado de abertura, el tubo de transferencia de calor 3, que actúa como un evaporador en el depósito 1 de almacenamiento térmico, y una válvula 25, y a continuación vuelve al compresor 6. La válvula de expansión 24b está completamente cerrada.

Cuando el frío almacenado ha de ser utilizado para acondicionar aire, el intercambiador de calor en el depósito 1 de almacenamiento térmico es usado como una parte del condensador en el ciclo de refrigeración, de manera que un medio de enfriamiento de alta temperatura y alta presión es hecho circular en el intercambiador de calor y el hielo 2 es derretido desde la superficie de fabricación de hielo del tubo de transferencia de calor 3, para proporcionar frío. El ciclo de refrigeración es ejecutado con el fin de que el compresor 6, el intercambiador de calor exterior 4, que actúan como condensadores, el depósito 1 de almacenamiento térmico, la válvula de expansión 24a, y el intercambiador de calor interior 5, que actúa como un evaporador (la válvula 25 está completamente cerrada).

Tradicionalmente, el tubo de transferencia de calor 3 usado para hacer hielo en el depósito 1 de almacenamiento térmico de hielo comprende un tubo de cobre (que tiene un diámetro exterior de aproximadamente 7 a 9 mm) con una sección transversal circular y curvada en zigzag. Como resultado, el hielo formado en la superficie del tubo de cobre es de forma tubular para tener una sección transversal sustancialmente circular como se ha mostrado en la fig. 15, y hay creadas partes no usadas 10 entre cuerpos de hielo 2 formados en el tubo de transferencia de calor adyacente (tubería de cobre) partes 3 en las direcciones vertical y lateral. De esta manera, una tasa de llenado de hielo (una relación de un volumen de hielo a un volumen llenado de agua total) es como mucho de alrededor del 65%.

Para aumentar la tasa de llenado de hielo de hielo existente en el depósito 1 de almacenamiento térmico al 65%, el hielo 2 que tiene un espesor de 60 a 70 mm debe ser formado sobre la superficie de la tubería de transferencia de calor y la resistencia térmica sobre una extensión desde la superficie de transferencia de calor a la superficie formada de hielo aumenta con la formación de hielo 2, de manera que requiere un largo tiempo hasta que la fabricación de hielo es completada.

Además, cuando el hielo es fabricado en exceso de una cantidad predeterminada, los cuerpos de hielo 2 que han crecido en partes de un tubo de transferencia de calor 3 adyacente confinan agua en la parte no usada 10 para cortar la misma de escape, dando como resultado en una posibilidad de que el agua en la parte no usada 10 a continuación se congela y se expanda para provocar rotura del tubo de transferencia de
calor 3.

En la fig. 1, el depósito de almacenamiento térmico de hielo 1a de forma cilíndrica está construido de tal modo que una pluralidad de unidades de transferencia de calor 14 de tipo de placa vertical son empaquetadas verticalmente en el depósito para ser dispuestas en capas en el sentido del espesor de las mismas que han de ser sumergidas en el depósito. Con la disposición, la formación de partes no usadas 10 entre las unidades de transferencia de calor 14 adyacentes y los espacios alrededor de un cabezal lateral 11 de entrada del medio de enfriamiento y el cabezal lateral exterior 12, que son inutilizables para fabricar hielo, puede evitarse para mejorar la tasa de llenado de hielo. Por ejemplo, para un depósito de almacenamiento térmico cilíndrico de (1100 de diámetro x 1775) llenado con agua de 1,520 m^{3}, una unidad de transferencia de calor en la forma de un tubo de cobre (diámetro de la tubería de 8, y longitud total de 208 m) que tiene una sección transversal circular proporciona una cantidad de hielo de 0,988 m^{3} unidos al mismo con una tasa de llenado de hielo de aproximadamente 65%. Para un depósito de almacenamiento térmico de hielo cilíndrico del mismo tamaño cargado con 43 láminas de unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa de 5 mm de espesor, que son empaquetadas en capas en el sentido del espesor con un paso de 25 mm, la tasa de llenado de hielo puede ser aumentada al 87%. Con un depósito de almacenamiento térmico que tiene una sección transversal rectangular, las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa pueden estar dispuestas con menos espacios entre ellas para aumentar más la tasa de llenado de hielo.

Como se ha mostrado en la fig. 1, el cabezal lateral 11 de entrada del medio de enfriamiento y el cabezal lateral 12 de salida del medio de enfriamiento están dispuestos por encima de las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa, de manera que las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa bastan para ser insertadas desde encima del depósito de almacenamiento térmico cilíndrico 1a para permitir mejorar una calidad de fabricación.

Debido a que el cabezal lateral 11 de entrada no está sumergido en el agua, es posible impedir que el hielo formado de manera irregular en el cabezal lateral 11 de entrada provoque daños al tubo de transferencia de calor. Además, en el caso de un tubo de transferencia de calor que tiene una sección transversal circular, el hielo formado alrededor del tubo tendrá también una sección transversal circular para proporcionar una tasa aumentada en la resistencia térmica con el progreso del almacenamiento térmico. El uso de tales unidades de transferencia de calor del tipo de placa 14 mostradas en la fig. 1, sin embargo, hace la resistencia térmica proporcional al espesor del hielo formado para permitir el acortamiento de un período de tiempo requerido para el almacenamiento térmico.

En el depósito de almacenamiento térmico de hielo, mientras un medio de enfriamiento que ha circulado en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa fluye hacia arriba durante la fabricación de hielo, el agua entre las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa y el depósito de almacenamiento térmico de hielo cilíndrico 1a es privado de calor por el medio de enfriamiento 13 para evaporar, de manera que hay presentado un estado de flujo de dos fases de vapor-líquido, en el que la sequedad varía en sentido longitudinal de las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa. En vista de esto, es deseable que los miembros rectificadores que presentan una pequeña pérdida de presión sean previstos dentro de las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa para proporcionar un mejor mezclado del medio de enfriamiento en sentido de la anchura de las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa para uniformar el hielo formado en espesor.

Es deseable usar un medio de enfriamiento no azeotrópico tipificado por HCF407C como un medio de enfriamiento en el actual acondicionador de aire de tipo de almacenamiento térmico de hielo, teniendo el medio de enfriamiento no azeotrópico una característica que aumenta su temperatura de evaporación cuando avanza la evaporación. En ese caso, mientras el medio de enfriamiento entra en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa para ir hacia arriba, cuanto mayor es la cantidad de hielo formado en las partes inferiores de las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa, menor es la cantidad en las partes superiores de las unidades debido a que la temperatura de evaporación del medio de enfriamiento aumenta cuando avanza la evaporación. Así, durante el proceso de fabricación de hielo, el agua entre las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa no está confinada sino que escapa para ir a las partes superiores de las unidades, de manera que se evitan daños, que el agua sería confinada para provocar a las unidades de transferencia de calor.

Con referencia a la fig. 2, un gran número de unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa que tienen una sección transversal de forma rectangular son empaquetadas verticalmente en el sentido de la altura del depósito de almacenamiento térmico cilíndrico 1a que ha de ser sumergido en el agua en el depósito. La anchura de cada una de las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa no está conformada a la dimensión en posiciones de montaje respectivas sino que dos tipos de unidades de transferencia de calor 14a y 14b que tienen anchuras básicas de a y b, respectivamente, son usadas en combinación para llenar el depósito de almacenamiento térmico 1a objetivo muy densamente.

De esta manera, las partes comunes pueden ser aumentadas en número para la reducción de corte no preparando las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa de acuerdo a distintos depósitos de almacenamiento térmico sino combinando unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa que tienen distintos tipos de anchuras básicas para empaquetarlas muy densamente.

Además, cuando las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa son usadas en combinación con un depósito de almacenamiento térmico de forma cuadrada 1b como se ha mostrado en la fig. 3, pueden ser empaquetadas en el depósito con mayor densidad que en el caso en que se usa un depósito de almacenamiento térmico cilíndrico 1a, y así la tasa de llenado de hielo es además mejorada. Además, como los cabezales se centran en la parte superior del depósito, es posible mejorar un depósito de almacenamiento térmico existente en tasa de llenado de hielo eliminando un grupo de tubos de transferencia de calor en forma de zigzag tradicionales del depósito de almacenamiento térmico existente y en su lugar cargar las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa en el depósito desde arriba.

Con referencia a la fig. 4, no solo las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa que tienen una sección transversal rectangular sino también las unidades de transferencia de calor 14 del tipo de placa curvadas son empaquetadas en combinación en el depósito de almacenamiento térmico de hielo cilíndrico 1a que ha de ser sumergido en el agua del depósito. Consiguientemente, una tasa, a la que el hielo ocupa un espacio próximo a la pared interior del depósito de almacenamiento térmico de hielo 1a, es mejorada para permitir por ello mejorar la tasa de llenado de hielo total.

Una unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa mostrada en la fig. 5 es construida de manera que un gran número de miembros rectificadores en forma de disco 15a son empaquetados en una envolvente 19. Como ambos lados de los miembros rectificadores en forma de disco 15a están biselados en sus bordes, las partes biseladas de los miembros rectificadores pueden asegurar pasos de flujo para el medio de enfriamiento 13 incluso si los miembros rectificadores 15a están empaquetados para hacer contacto entre sí. Consiguientemente, la mezcla del medio de enfriamiento 13 es hecha mejor para permitir hacer uniforme el espesor del hielo formado. También, la productividad puede ser mejorada ya que la envolvente 19 de la unidad de transferencia de calor 14 de tipo de placa y los miembros rectificadores 15a son requeridos que no sean enterizos entre sí o no estén fijados aunque estén provistos de espacios para pasos de flujo 23 para el medio de enfriamiento.

Con referencia a la fig. 6, un gran número de miembros rectificadores 15b en forma de cordones son empaquetados en la envolvente 19 de una unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa, y son variados en una tasa de empaquetado para asegurar los pasos de flujo 23 para el medio de enfriamiento de acuerdo con el tamaño de la envolvente 19. Además, variando la tasa de empaquetado de los miembros rectificadores 15b en forma de cordón también en sentido de altura de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa pueden fácilmente variar los tamaños de los pasos de flujo 23 para el medio de enfriamiento de acuerdo con la composición del flujo de dos fases de vapor-líquido.

Con referencia a la fig. 7, un gran número de miembros rectificadores 15 en forma de rombo están previstos dentro de ambas superficies de transferencia de calor de una unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa para ser desplazados a posiciones de montaje de modo que no se solapen entre sí. Aunque el medio de enfriamiento 13 está hecho para mezclar de manera uniforme en el sentido de altura y anchura de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa en la disposición mostrada en la fig. 5, el mezclado uniforme del medio de enfriamiento 13 puede ser hecho en la disposición mostrada en la fig. 7 para mezclar de manera uniforme en el sentido del espesor de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa así como en los sentidos de altura y anchura de la unidad de transferencia de calor del tipo de placa, de manera que sea posible promover uniformidad en el medio de enfriamiento de flujo de dos fases de vapor-líquido.

Con referencia a la fig. 8, un gran número de tabiques 20 cada uno formado con agujeros 21 están previstos en la envolvente 19 de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa en los sentidos de altura y anchura de la unidad para constituir miembros rectificadores 15 para formar pasos de flujo 23 para el medio de enfriamiento. Con la disposición mostrada en la fig. 7, aunque las partes de contacto entre la envolvente 19 de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa y los miembros rectificadores 15 puedan ser reducidas en comparación con las mostradas en la fig. 5, es posible reducir la resistencia térmica del agua fuera de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa al medio de enfriamiento 13 que fluye dentro de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa, y hacer la resistencia térmica para la superficie de transferencia de calor más uniforme.

Con referencia a la fig. 9, los tubos 16 de entrada del medio de enfriamiento para introducir un medio de enfriamiento 13 en una unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa están aplastados en un sentido (sentidos de espesor de la envolvente en los dibujos) para crear espacios entre los tubos y la pequeña envolvente, por lo que los tubos sirven como tabiques 20 que funcionan como miembros rectificadores 15. Además, partes constreñidas o estrechadas 22 están previstas parcialmente en los tubos 16 del medio de enfriamiento respectivo para permitir que sirvan como pasos de flujo 23 para el medio de enfriamiento. Por ello, un proceso para unir los tubos 16 del medio de enfriamiento al exterior de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa puede ser omitido, y también la sustitución de los tubos 16 del medio de enfriamiento aplastados para partes de los tabiques 20 puede reducir el número de piezas en comparación con la disposición mostrada en la fig. 8.

Con referencia a la fig. 10, las placas 27a y 27b para formación de una unidad de transferencia de calor son unidas juntas para formar un tubo 16 de medio de enfriamiento y pasos 23 de circulación del medio de enfriamiento. Una de las placas 27a está provista de una pluralidad de salientes 26 que están extruídas hacia superficies que han de ser unidas. Por ello, el número de partes constituyentes puede ser reducido considerablemente, y un trabajo de unión, trabajo de corte o similar para asegurar los miembros rectificadores, requeridos en la disposición mostrada en la fig. 7, pueden ser omitidos. También, el espesor de placa de los salientes 26 puede ser hecho igual que el de las partes restantes de las placas, de manera que pueda impedirse crecer la resistencia térmica en las inmediaciones de los salientes 26.

Preferiblemente, un tubo 17 de retorno de aceite, que permite que un lubricante 18 de un compresor 6, mezclado en el medio de enfriamiento 13, vuelva al compresor 6 otra vez, está previsto en la parte inferior de la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa cuando se desee. Como todos los tubos 16 de entrada del miembro de enfriamiento, unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa, tubo 28 de salida del medio de enfriamiento y tubo 17 de retorno de aceite están formados íntegramente uniéndolos juntos, la unidad de transferencia de calor 14 del tipo de placa y el tubo 16 de entrada del medio de enfriamiento pueden entregar con partes unidas o similares, cuya corrosión puede ser impedida para mejorar la fiabilidad.

Con referencia a la fig. 12, las placas 27 para la formación de una unidad de transferencia de calor son unidas juntas para formar un tubo 16 de entrada del medio de enfriamiento íntegramente con las placas 27, de la misma manera mostrada en la fig. 10. Con el fin de hacer que un medio de enfriamiento 13 se derive y fluya junto, miembros rectificadores 28 de forma irregular que tienen diferentes ángulos de inclinación son fijos dentro de las placas 27 que han de ser dispuestas alternativamente en la dirección de flujo del medio de enfriamiento 13. El medio de enfriamiento 13 fluye a través de pasos de flujo 23 tubulares (que tienen secciones transversales rectangulares) para el medio de enfriamiento, estando los pasos definidos por las irregularidades de los miembros rectificadores 28 y las paredes interiores de las placas 27.

Los miembros rectificadores 28 de forma irregular dispuestos alternativamente de manera sucesiva en la dirección de flujo del medio de enfriamiento 13 están dispuestos para ser desplazados relativamente entre sí como se ha mostrado en la fig. 13. Consiguientemente, el medio de enfriamiento 13 puede ser hecho derivar y fluir junto cuando fluye desde el miembro rectificador 28 de forma irregular al miembro rectificador 28 de aguas abajo.

Además, la previsión de espacios adecuados entre los miembros rectificadores 28 de forma irregular hace posible promover la derivación y circulación juntas del medio de enfriamiento 13. Consiguientemente, el medio de enfriamiento 13 que fluye a lo largo de los miembros rectificadores 28 de forma irregular es rectificado solo en una dirección en las etapas respectivas, de manera que la pérdida de presión entre las placas 27 puede ser mantenida baja a un nivel inferior que el de la disposición mostrada en las figs. 5 y 7. Además, el miembro rectificador 28 de forma irregular puede estar formado íntegramente para las etapas respectivas para reducir el número de piezas (o procesos).

Claims (5)

1. Un depósito (1, 1a) de almacenamiento térmico de hielo en el que una pluralidad de unidades (14, 14a, 14b, 14c) de transferencia de calor de tipo de placa plana está dispuesta en capas en una dirección en sentido del espesor de la misma y sumergidas en el agua contenida en dicho depósito (1, 1a), caracterizado porque las unidades de transferencia de calor (14, 14a, 14b, 14c) tienen circulaciones de entrada del medio de refrigeración en sus partes inferiores y circulaciones de salida en sus partes superiores, por lo que el hielo es formado sobre superficies de dichas unidades (14, 14a, 14b, 14c).

2. Un depósito (1, 1a) de almacenamiento térmico de hielo según la reivindicación 1ª, caracterizado porque las unidades (14, 14a, 14b, 14c) de transferencia de calor de tipo de placa plana están dispuestas en capas en una dirección en sentido del espesor del mismo a intervalos de 10 a 50 mm y cada una de las unidades (14, 14a, 14b, 14c) tiene una sección transversal rectangular y un tamaño en el sentido de la altura que se extiende desde un fondo del depósito (1, 1a) a cerca de la parte superior del depósito (1, 1a).

3. Un depósito (1, 1a) de almacenamiento térmico de hielo según la reivindicación 1ª o 2ª, caracterizado porque una pluralidad de tabiques (20) que tienen agujeros (21) están dispuestos en cada una de las unidades de transferencia de calor (14, 14a, 14b, 14c) del tipo de placa.

4. Un depósito (1, 1a) de almacenamiento térmico de hielo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las unidades (14, 14a, 14b, 14c) de transferencia de calor de tipo de placa plana están construidas de tal modo que dos placas (27) están unidas juntas para formar pasos de circulación (23) entre ellas, y una pluralidad de miembros rectificadores irregulares (28) que tienen diferentes ángulos de inclinación están dispuestos en cada una de las unidades de transferencia de calor (14, 14a, 14b, 14c) del tipo de placa.

5. Un depósito de almacenamiento térmico de hielo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las unidades (14a, 14b) de transferencia de calor de tipo de placa tienen anchos básicos (a, b) y son usadas en combinación para llenar el depósito (1a) muy densamente.