ES2383975B1 - Evaporador/condensador de microcanales. - Google Patents

Evaporador/condensador de microcanales. Download PDF

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Abstract

La presente invención da a conocer un evaporador/condensador de microcanales que comprende al menos dos tubos, por los que circula un fluido refrigerante, conectados entre sí por una serie de microcanales multipuerto, y una multitud de aletas dispuestas en la misma dirección que los tubos y transversales a los microcanales multipuerto. De este modo se facilita el drenaje de agua condensada sobre las aletas gracias a la disposición en vertical de dichas aletas en la posición de uso del evaporador/condensador.

Description

EVAPORADOR/CONDENSADOR DE MICROCANALES
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de los intercambiadores de calor con microcanales del tipo de los
usados
generalmente en aplicaciones de aire acondicionado y
refrigeración.
Más concretamente, la invención se refiere a ud
intercambiador
de calor con microcanales que puede utilizarse
como
evaporador y condensador.
Antecedentes de la invención
Los intercambiadores de microcanales de aluminio soldado. formados principalmente por un tubo extruido de aluminio y aletas corrugadas con o sin ventana, se han usado desde hace tiempo en la técnica como condensadores, radiadores y aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración en general Este tipo de intercambiadores proporcionan una serie de ventaja~ en comparación con otros tipos de intercambiadores anteriores;: tales como un menor coste, mayor rendimiento energético, mej 0r; resistencia a la corrosión, menor peso, menor volumen y fácíl' reciclaje.
Sin embargo, el uso de este tipo de intercambiadores como evaporadores presenta el problema de la condensación de agua en los mismos. En efecto, la humedad del aire que se hace pasar a través de un evaporador para enfriarlo suele depositarse sobre dicho evaporador por efecto de la condensación, lo que produce una serie de inconvenientes tales como pérdida de rendimiento, mayor pérdida de carga en el aire, congelación, arrastre de gotas de agua con el aire (lo que provoca salpicaduras al usuario), crecimiento de bacterias y malos olores, etc.
En la técnica anterior se han propuesto diversas soluciones para intentar evitar la condensación de agua sobre este tipo de evaporadores. Se han propuesto soluciones basadas en cambiar la orientación de los intercambiadores, de tal manera que los
que favoreceria el drenaje del agua condensada por dichos
microcanales debido al efecto de la gravedad. Sin embargo, se ha
demostrado que esta configuracion resulta ineficaz ya que el
5 agua condensada permanece en las aletas. Por otro lado, esta configuracion empeorard el funcionamiento del intercambiador como condensador, lo cual seria perjudicial en aplicaciones que requieran la inversion del ciclo frigorifico, tales como por' ejemplo bombas de calor.
10 Ademds de los problemas mencionados anteriormente, los intercambiadores de microcanales presentan aim mayores dificultades para su aplicacion en la refrigeracion, ya que las temperaturas de trabajo en este caso son extremadamente bajas y se produce mas rdpidamente una acumulacion de hielo. Est4
15 acumulacion de hielo empeora aun mds los inconvenienteg mencionados anteriormente.
La patente estadounidense n.° 6.435.268 da a conocer uri evaporador para aire acondicionado de vehiculo que presenta, entre dos placas de evaporador verticales, una aleta corrugada
20 Dicha aleta corrugada presenta un primer tercio orientadC horizontalmente, mientras que en los Ultimos dos tercios la, aleta corrugada tiene configuracion vertical, facilitando el drenaje del agua condensada. Sin embargo, en este tipo de configuracion se reduciria el rendimiento del evaporador ya que
25 la parte vertical de la aleta corrugada presentard mayor resistencia al paso del aire por la misma. La patente estadounidense n.° 5.279.360 da a conocer un evaporador/condensador para su uso en sistemas de bomba de calor, que comprende un par de colectores unidos mediante una
30 pluralidad de tubos alargados de seccion transversal aplanada que se extienden en paralelo entre si y una serie de aletas en serpentin que se extienden entre dichos tubos alargados. Dichos tubos y aletas entre los colectores definen una configuracion no plana que tiene un vertice, hacia el que transcurre el agua
35 condensada y se recoge en un canal de condensado. Sin embargo,
drenaje optima del agua condensada, ocupa un volumen considerable dentro del sistema de bomba de calor. Par tanto, sigue existiendo en la tecnica la necesidad de un
5 evaporador/condensador de microcanales que facilite el drenaje del agua condensada sabre el mismo, resulte de fabricacion sencilla y ocupe un espacio minima dentro del sistema en el que se aplique.
10 Sumario de la invencion
La presente invencion se ref iere a un intercambiador de calor de microcanales que puede funcionar coma evaporador y coma condensador. El evaporador/condensador comprende al menos doE tubas par los que circula un fluido ref rigerante y que se
15 encuentran conectados entre sí par una serie de microcanales multipuerto; y ademds comprende una multitud de aletag dispuestas en la misma direccion que los tubas, transversales a los microcanales multipuerto. En la posicion de uso del evaporador/condensador tanto los tubas coma las aletas se
20 encuentran en disposicion en vertical, lo que facilita el drenaje de agua condensada sabre las mismas, mejorando el rendimiento del evaporador/condensador.
Breve descripcion de los dibujos
25 Lapresente invencion se entenderd mejor con referencia a los siguientes dibujos que ilustran realizaciones preferidas de la invencion, proporcionadas a modo de ejemplo, y que no deben interpretarse coma limitativas de la invencion de ninguna manera.
30 Lafigura 1 muestra una vista en perspectiva de un evaporador/condensador segun la realizacion preferida de la presente invencion. La figura 2 muestra una vista lateral del evaporador/condensador de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en seccion transversal segun la linea B-B de la figura 2. La figuras 4A y 4B muestran vistas en perspectiva y en seccion transversal de una realizacion alternativa del 5 evaporador/condensador de la presente invencion.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas La presente invencion se refiere a un intercambiador de calor de microcanales, fabricado preferiblemente, aunque no
10 exclusivamente, de aluminio soldado. Dicho intercambiador de calor puede usarse tanto como evaporador como condensador, seguh se requiera en funcion de su aplicacion. Por tanto, se denominard a continuacion en el presente documentb "evaporador/condensador".
15 Elevaporador/condensador tal como se observa en la figura 1 comprende cuatro tubos 10 por los que circula un fluidt) ref rigerante y conectados entre si por una serie de microcanales multipuerto 12 (visibles en la figura 3). Estos microcanales multipuerto 12 se encuentran dentro de una configuracioh
20 aplanada. El evaporador/condensador comprende ademds una multitud dg aletas 14 dispuestas en la misma direccion que los tubos 10 (es decir, en la posicion de uso mostrada en las figuras, en la direccion vertical) y que son transversales a los microcanales
25 multipuerto 12. Las aletas 14 se unen a los microcanales multipuerto 12, por ejemplo, mediante soldadura. De este modo, la disposicion en vertical de las aletas 14 en la posicion de uso del evaporador/condensador facilita el drenaje de agua condensada sobre las mismas. Puede observarse ademds que cada
30 aleta 14 es comiln para ambos pares de tubos 10. En la figura 2 puede apreciarse mejor la disposicion vertical de las aletas 14 paralelas entre si y con respecto a los tubos 10, asi como la disposicion horizontal de los microcanales multipuerto 12 paralelos entre sí. En esta figura 2
se representa ademas el drenaje del agua condensada sobre las aletas 14 mediante gotas 16. En la figura 3 se observa una seccion transversal del evaporador/condensador segun la realizaciOn preferida de la
5 presente invencion. En esta figura pueden apreciarse, ademas de todos los elementos descritos anteriormente, una serie de pestailas 18 dispuestas en las aletas 14. Estas pestanas 18 definen el paso entre las aletas 14. Resulta fdcil, dependiendo de la aplicacion frigorifica prevista para el
10 evaporador/condensador de la invencion, variar la distancia entre dichas aletas 14 en funcion de la geometria de lab pestailas 18. De este modo puede reducirse la distancia entre las aletas 14 para aplicaciones de aire acondicionado (temperaturae >0°C) y aumentarse para aplicaciones de refrigeracion
15 (temperaturas <0°C)
Tal como tambien se observa en la figura 3, los microcanales multipuerto 12 de cada par de tubos 10 estan dispuestos a la misma altura, de modo que el flujo de aire indicado por una flecha en la figura 3 pasa entre los microcanales multipuerto 12
20 produciendose el intercambio de temperatura con el fluido' refrigerante que circula por su interior. El cambio de' temperatura del aire provoca que se condensen gotas 16 de agua sobre las aletas 14 que, por efecto de la gravedad gracias a la disposicion vertical de las mismas, drenan facilmente hacia
25 abajo. Las figuras 4A y 4B muestran, en vista en perspectiva y en seccion transversal respectivamente, una segunda realizacion alternativa del evaporador/condensador de la presente invencion. La principal diferencia con respecto a la primera realizacion
30 descrita anteriormente se encuentra en el hecho de que los microcanales multipuerto 12 de cada uno de los pares de tubos 10 estan dispuestos a alturas alternadas. De este modo se aumenta la turbulencia del aire que pasa entre dichos microcanales multipuerto 12 aumentando asi el intercambio de calor con el
35 fluido refrigerante que circula por el interior de los mismos.
dos realizaciones preferidas de la misma, diversas
modificaciones y alteraciones resultaran evidentes para los
expertos en la tecnica, y dichas modificaciones y alteraciones
5 forman parte del alcance de la presente invencion. Por ejemplo, podrd variarse el numero de pares de tubos para los que es comun una misma serie de aletas. Ademds, tambien podrd variarse el material del evaporador/condensador, el fluido refrigerante qup circula por su interior, etc., sin por ello apartarse del
10 alcance de la invencion definido por las siguientes reivindicaciones, y que se basa principalmente en la disposicion estructural de las aletas con respecto a los microcanales multipuerto y los tubos.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Evaporador/condensador de microcanales que comprende
    - al menos dos tubos (10) por los que circula un fluido
    ref rigerante y conectados entre si por una serie de 5 microcanales multipuerto (12); y
    - una multitud de aletas (14) dispuestas en la misma direccion que los tubos (10), transversales a los. microcanales multipuerto (12);
    caracterizado por la disposicion en vertical de las aletas
    10 (14) en la posicion de uso del evaporador/condensador, de modo que se facilita el drenaje de agua condensada sobrt las mismas.
  2. 2. Evaporador/condensador de microcanales segun lt reivindicacion 1, caracterizado porque comprende ademds aX
    15 menos una pestana (18) para definir el paso entre las aletas (14).
  3. 3. Evaporador/condensador de microcanales segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porqu% comprende al menos dos pares de tubos (10), estandlo
    20 conectado cada tubo con su tubo correspondiente por una serie de microcanales multipuerto (12), y presentando una multitud de aletas (14) comunes a dichos al menos dos pares de tubos (10).
  4. 4. Evaporador/condensador de microcanales segun la
    25 reivindicacion 3, caracterizado porque los microcanales multipuerto (12) de cada uno de los pares de tubos (10) estdn dispuestos a la misma altura.
  5. 5. Evaporador/condensador de microcanales segun la reivindicacion 3, caracterizado porque los microcanales
    30 multipuerto (12) de cada uno de los pares de tubos (10) estan dispuestos a alturas alternadas.
  6. 6. Evaporador/condensador de microcanales segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque puede variarse la distancia entre aletas (14) en funcion de la
    aplicacion frigorifica prevista.
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