ES2956436T3 - Intercambiador de calor - Google Patents

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Abstract

Un cabezal (24) comprende: un primer miembro (40) que incluye una pared principal (41) en la que se forman orificios pasantes (42) a través de los cuales pasan los extremos longitudinales de los tubos de transferencia de calor; un segundo miembro (50) en el que se forman espacios de inserción (70) que se comunican con los extremos longitudinales de los tubos de transferencia de calor; y un tercer miembro (60) que mira hacia los extremos longitudinales de los tubos de transferencia de calor cuando estos últimos pasan a través de los orificios pasantes (42). El segundo miembro (50) comprende un par de placas laterales (51) a cada lado de los espacios de inserción (70) en la dirección a lo ancho del cabezal, y placas divisorias (52) unidas a cada una de las placas laterales (51) para dividir los espacios de inserción (70) entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Intercambiador de calor
Campo técnico
La presente descripción se refiere a un intercambiador de calor.
Antecedentes de la técnica
Un intercambiador de calor que se ha utilizado incluye un colector que se extiende en una dirección vertical, y una pluralidad de tubos planos que se extienden en una dirección ortogonal a la dirección longitudinal del colector y se insertan en el colector, y está configurado para intercambiar calor entre un refrigerante que fluye a través de los tubos planos y el aire que fluye fuera de los tubos planos.
El documento JP 2016 095086 A describe que para lograr un intercambiador de calor de microcanales (MCHX) que incluye tubos planos dispuestos en hileras y en columnas separadas entre sí en un colector que conecta las hileras de los tubos planos entre sí, se utiliza un miembro disipador de calor extruido en la dirección del viento (en la dirección de la anchura de los tubos planos) como miembro que define espacios de inserción en cada uno de los cuales se insertan los tubos planos asociados. Este miembro disipador de calor y un miembro en forma de placa en el que se van a insertar las porciones de extremo de los tubos planos se unen entre sí para formar un colector de conexión, insertando de este modo los tubos planos en el colector sin poner en contacto las porciones de extremo de los tubos planos con la pared interior del colector. Esto puede evitar que los tubos planos se desconecten del colector y evitar que los orificios de los tubos planos perforados se llenen con aleación para soldadura fuerte, durante la soldadura fuerte.
El documento DE 10 2006 046061 A1 describe un intercambiador de calor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y describe un intercambiador de calor que comprende un par de tanques colectores separados entre sí y cada uno de los cuales tiene una porción de flujo de refrigerante; y una pluralidad de tubos intercambiadores de calor dispuestos entre el par de tanques colectores, espaciados entre sí en una dirección longitudinal de los tanques colectores, y que tienen extremos opuestos conectados a los respectivos tanques colectores de tal manera que se comunican con las respectivas porciones de flujo de refrigerante.
El documento JP 2007278556 A describe un tanque colector constituido combinando un miembro de tanque que tiene una porción de circulación, un miembro de placa conectado con un tubo, y un material de capa intermedia dispuesto entre el miembro de tanque y el miembro de placa, una porción rebajada formada rebajando una parte correspondiente a una parte de base de la porción de circulación, está formada en una cara opuesta al miembro de tanque, del material de la capa intermedia.
El documento JP 2007 147128 A describe un intercambiador de calor que comprende una pluralidad de tubos en los que circula el refrigerante, y tanques colectores que se comunican respectivamente con un lado y el otro lado de la pluralidad de tubos, en donde los tanques colectores en el otro lado comprenden una placa de unión, una placa intermedia y una placa de cubierta en estado apilado.
Compendio
Problema técnico
Desafortunadamente, cuando las garras que se extienden en la dirección longitudinal de los tubos planos desde ambos extremos del miembro en forma de placa en la dirección de la anchura del colector del intercambiador de calor del documento JP 2016095086 A se ajustan a presión a la superficie posterior del miembro disipador de calor para formar el colector de conexión, se deforma el miembro disipador de calor. Como resultado, se forma un hueco entre el miembro disipador de calor y el miembro en forma de placa. Esto dificulta la separación de las columnas de los tubos planos entre sí.
Un objeto de la presente descripción es proporcionar una estructura de colector de un intercambiador de calor que dificulte la formación de un hueco entre un miembro que define espacios de inserción para tubos de transferencia de calor y un miembro en el que se insertan las porciones de extremo de los tubos de transferencia de calor.
Solución al problema
Un primer aspecto de la presente descripción está dirigido a un intercambiador de calor que incluye: una pluralidad de tubos de transferencia de calor (13) dispuestos en múltiples columnas a lo largo de una dirección predeterminada; y un colector (21,24) configurado para retener primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). El colector (21,24) incluye: un primer miembro (40, 110) que incluye una porción de pared principal (41, 111) que tiene una pluralidad de orificios pasantes (42, 112) a través de cada uno de los cuales pasa la primera porción de extremo longitudinal de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13); un segundo miembro (50, 120) que define una pluralidad de espacios de inserción (70, 160) que comunican cada uno con la primera porción de extremo longitudinal de al menos uno de los tubos de transferencia de calor (13); y un tercer miembro (60, 130) enfrentado a las primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) que han pasado respectivamente a través de los orificios pasantes (42, 112). El segundo miembro (50, 120) incluye: un par de placas laterales (51,121) que definen los espacios de inserción (70, 160) entre ellas en la dirección de la anchura del colector (21, 24); y al menos una placa divisoria (52, 122) conectada al par de placas laterales (51, 121) para separar los espacios de inserción (70, 160) entre sí. En donde el par de placas laterales (51) y la al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) tienen cada una dos superficies de extremo que están respectivamente en contacto con la porción de pared principal (41) del primer miembro (40) y el tercer miembro (60).
De acuerdo con el primer aspecto, la al menos una placa divisoria (52, 122) del segundo miembro (50, 120) que define los espacios de inserción (70, 160) está soportada por las placas laterales (51, 121) desde ambos lados del colector (21, 24). Esto dificulta formar un hueco entre el primer miembro (40, 110) en el que se insertan las porciones de extremo de los tubos de transferencia de calor (13) y el segundo miembro (50, 120).
Un segundo aspecto de la presente descripción es una realización del primer aspecto. En el segundo aspecto, el par de placas laterales (51, 121) y la al menos una placa divisoria (52, 122) están integradas entre sí.
El segundo aspecto hace que sea más difícil deformar el segundo miembro (50, 120).
Un tercer aspecto de la presente descripción es una realización del primer o segundo aspecto. En el tercer aspecto, el tercer miembro (60) cierra los lados de los espacios de inserción (70) alejados de la porción de pared principal (41), y cada uno de los espacios de inserción (70) se comunica con las primeras porciones de extremo longitudinal de al menos dos de los tubos de transferencia de calor (13).
De acuerdo con el tercer aspecto, el colector (24) puede ser una parte de retorno de refrigerante entre hileras.
Un cuarto aspecto de la presente descripción es una realización del tercer aspecto. En el cuarto aspecto, los tubos de transferencia de calor (13) están dispuestos en dos o más hileras de manera escalonada en la dirección de la anchura del colector (24).
El cuarto aspecto puede mejorar el rendimiento del intercambio de calor.
Un quinto aspecto de la presente descripción es una realización del primer o segundo aspecto. En el quinto aspecto, el colector (21) incluye además un cuarto miembro (140) dispuesto en un lado del tercer miembro (130) alejado de los tubos de transferencia de calor (13) y que define un canal principal (142), y el tercer miembro (130) tiene una pluralidad de orificios (132), cada uno de los cuales conecta uno asociado de los espacios de inserción (160) y el canal principal (142) entre sí.
De acuerdo con el quinto aspecto, el colector (21) puede ser una parte de entrada de refrigerante o una parte de salida de refrigerante.
Un sexto aspecto de la presente descripción es una realización de uno cualquiera de los aspectos primero a quinto. En el sexto aspecto, un par de placas laterales exteriores (43, 113) que cubren respectivamente el par de placas laterales (51, 121) desde el exterior en la dirección de la anchura del colector (21,24).
El sexto aspecto hace que sea mucho más difícil deformar el segundo miembro (50, 120).
Un séptimo aspecto de la presente descripción es una realización del sexto aspecto. En el séptimo aspecto, el par de placas laterales exteriores (43, 113) tienen garras de ajuste a presión (44, 114).
De acuerdo con el séptimo aspecto, los miembros se pueden ajustar a presión usando las garras de ajuste a presión (44, 114) de las placas laterales exteriores (43, 113).
Un octavo aspecto de la presente descripción es una realización del sexto o séptimo aspecto. En el octavo aspecto, el par de placas laterales exteriores (43, 113) están integradas, como porciones del primer miembro (40, 110), con la porción de pared principal (41, 111).
El octavo aspecto puede reducir el número de miembros del colector.
Un noveno aspecto de la presente descripción está dirigido a un intercambiador de calor que incluye: una pluralidad de tubos de transferencia de calor (13) dispuestos en múltiples columnas a lo largo de una dirección predeterminada; y un colector (21,24) configurado para retener primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). El colector (21,24) incluye: un primer miembro (40, 110) que incluye una porción de pared principal (41, 111) que tiene una pluralidad de orificios pasantes (42, 112) a través de cada uno de los cuales pasa la primera porción de extremo longitudinal de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13); un segundo miembro (50, 120) que define una pluralidad de espacios de inserción (70, 160) que comunican cada uno con la primera porción de extremo longitudinal de al menos uno de los tubos de transferencia de calor (13); y un tercer miembro (60, 130) enfrentado a las primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) que han pasado respectivamente a través de los orificios pasantes (42, 112). El segundo miembro (50, 120) incluye: una placa lateral (51, 121) que define primeros lados de los espacios de inserción (70, 160) en una dirección de la anchura del colector (21,24); y al menos una placa divisoria (52, 122) conectada a la placa lateral (51, 121) para separar los espacios de inserción (70, 160) entre sí. En donde la placa lateral (51) y la al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) tienen cada una dos superficies de extremo que están respectivamente en contacto con la porción de pared principal (41) del primer miembro (40) y el tercer miembro (60).
El intercambiador de calor incluye además: una placa lateral exterior (43, 113) que define segundos lados de los espacios de inserción (70, 160) en la dirección de la anchura del colector (21,24).
De acuerdo con el noveno aspecto, la al menos una placa divisoria (52, 122), que separa los espacios de inserción (70, 160) entre sí, del segundo miembro (50, 120) está soportada por la placa lateral (51, 121) del segundo miembro (50, 120) y la placa lateral exterior (43, 113) desde ambos lados del colector (21,24). Esto puede reducir la deformación de los miembros que se ajustan a presión. Esto dificulta formar un hueco entre el primer miembro (40, 110) en el que se insertan las porciones de extremo de los tubos de transferencia de calor (13) y el segundo miembro (50, 120). Un décimo aspecto de la presente descripción es una realización del noveno aspecto. En el décimo aspecto, la placa lateral (51, 121) y la al menos una placa divisoria (52, 122) están integradas entre sí.
El décimo aspecto hace que sea mucho más difícil deformar el segundo miembro (50, 120).
Un undécimo aspecto de la presente descripción es una realización de cualquiera de los aspectos primero al décimo. En el undécimo aspecto, los tubos de transferencia de calor (13) están configurados como tubos planos.
El undécimo aspecto puede aumentar las áreas de transferencia de calor de los tubos de transferencia de calor (13) para mejorar el rendimiento del intercambio de calor.
Un duodécimo aspecto de la presente descripción es una realización de cualquiera de los aspectos primero al undécimo. En el duodécimo aspecto, el segundo miembro (50, 120) incluye una pluralidad de bloques separados (50a a 50d, 120a a 120d) unidos a lo largo de la dirección predeterminada.
De acuerdo con el duodécimo aspecto, el intercambiador de calor se mecaniza más fácilmente que si todo el segundo miembro (50, 120) estuviera configurado como un miembro integral.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un intercambiador de calor de acuerdo con una realización.
La FIG. 2 es una vista ampliada de una parte de intercambio de calor del intercambiador de calor ilustrado en la FIG.
1.
La FIG. 3 es una vista en perspectiva ampliada de un colector de conexión del intercambiador de calor ilustrado en la FIG. 1.
La FIG. 4 es una vista en perspectiva despiezada del colector de conexión del intercambiador de calor ilustrado en la FIG. 1.
La FIG. 5 es una vista en sección transversal plana del colector de conexión del intercambiador de calor ilustrado en la FIG. 1.
La FIG. 6 es una vista en sección longitudinal del colector de conexión del intercambiador de calor ilustrado en la FIG.
1, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 7 es una vista en perspectiva ampliada de un colector de entrada/salida del intercambiador de calor ilustrado en la FIG. 1.
La FIG. 8 es una vista en perspectiva despiezada del colector de entrada/salida del intercambiador de calor ilustrado en la FIG. 1.
La FIG. 9 es una vista en sección transversal plana del colector de entrada/salida del intercambiador de calor ilustrado en la FIG. 1.
La FIG. 10 es una vista en sección longitudinal del colector de entrada/salida del intercambiador de calor ilustrado en la FIG. 1, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de entrada/salida.
La FIG. 11 es una vista en sección transversal plana de un colector de conexión de acuerdo con un ejemplo comparativo.
La FIG. 12 es una vista en sección longitudinal del colector de conexión de acuerdo con el ejemplo comparativo, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 13 es una vista en sección longitudinal de un miembro del colector de conexión del ejemplo comparativo que define espacios de inserción, estando la vista tomada a lo largo de la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor.
La FIG. 14 es una vista en sección longitudinal de un colector de conexión de acuerdo con una variación, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 15 es una vista en sección longitudinal de un colector de conexión de acuerdo con otra variación, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 16 es una vista en sección longitudinal de un colector de conexión de acuerdo con otra variación adicional, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 17 es una vista en sección longitudinal de un colector de conexión de acuerdo con otra variación adicional, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 18 es una vista en sección longitudinal de un colector de conexión de acuerdo con una variación adicional, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 19 es una vista en sección longitudinal de un colector de conexión de acuerdo con una variación adicional, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 20 es una vista en sección longitudinal de un colector de conexión de acuerdo con una variación adicional, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión.
La FIG. 21 es una vista en sección longitudinal de un colector de entrada/salida de acuerdo con una variación adicional, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de entrada/salida.
La FIG. 22 es una vista en perspectiva de un segundo miembro de un colector de conexión de acuerdo con una variación adicional.
La FIG. 23 es una vista en perspectiva de un segundo miembro de un colector de entrada/salida de acuerdo con una variación adicional.
Descripción de las realizaciones
Las realizaciones de la presente descripción se describirán a continuación haciendo referencia a los dibujos. Las siguientes realizaciones son meramente a modo de ejemplo y no pretenden limitar el alcance, las aplicaciones ni el uso de la invención.
<Configuración del intercambiador de calor>
La FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un intercambiador de calor (100) de acuerdo con una realización. La FIG. 2 es una vista ampliada de una parte de intercambio de calor del intercambiador de calor (100) ilustrado en la FIG. 1.
El intercambiador de calor (100) condensa o evapora un refrigerante usando aire como fuente de enfriamiento o fuente de calentamiento, y se usa como, por ejemplo, un intercambiador de calor que forma parte de un circuito refrigerante de un aparato de refrigeración por compresión de vapor. Ejemplos de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante incluyen un refrigerante de dióxido de carbono.
Cabe destacar que, en la siguiente descripción, a menos que se especifique lo contrario, los términos relacionados con direcciones y planos indican direcciones y planos con respecto a un estado en el que el intercambiador de calor (100) está colocado como un intercambiador de calor exterior en una unidad exterior de un acondicionador de aire.
Como se ilustra en la FIG. 1, el intercambiador de calor (100) incluye principalmente una parte de intercambio de calor (10) configurada para intercambiar calor entre el aire exterior y el refrigerante, un colector de conexión (24) proporcionado cerca de un primer extremo (en esta realización, el extremo delantero izquierdo) de la parte de intercambio de calor (10), y un divisor de flujo de refrigerante (20), un colector de entrada/salida (21) y un colector intermedio (22) proporcionado cerca de un segundo extremo (en esta realización, el extremo derecho) de la parte de intercambio de calor (10). El divisor de flujo de refrigerante (20), el colector de entrada/salida (21), el colector intermedio (22), el colector de conexión (24) y la parte de intercambio de calor (10) del intercambiador de calor (100) están fabricados en, por ejemplo, aluminio o una aleación de aluminio. Estos miembros se unen mediante soldadura fuerte, tal como la soldadura fuerte en horno.
La parte de intercambio de calor (10) incluye una sección de intercambio de calor de barlovento (11) que forma una porción de barlovento del intercambiador de calor (100), y una sección de intercambio de calor de sotavento (12) que forma una porción de sotavento del intercambiador de calor (100). Las secciones de intercambio de calor (11), (12) están dispuestas en una pluralidad de (p. ej., dos) hileras adyacentes entre sí en una dirección en la que el aire exterior producido mediante el accionamiento de un ventilador exterior (no mostrado) pasa a través de la parte de intercambio de calor (10) (la dirección de la hilera de tubos). Dicho de otro modo, una sección de la parte de intercambio de calor (10) situada a barlovento con respecto a la dirección en la que el aire exterior pasa a través de la parte de intercambio de calor (10) es la sección de intercambio de calor de barlovento (11), y una sección de la parte de intercambio de calor (10) situada a sotavento de la sección de intercambio de calor de barlovento (11) es la sección de intercambio de calor de sotavento (12). La sección de intercambio de calor de barlovento (11) incluye una subsección de intercambio de calor principal de barlovento (11 a) que forma parte de una porción superior del intercambiador de calor (100), y una subsección de intercambio de calor subsidiaria de barlovento (11 b) que forma parte de una porción inferior del intercambiador de calor (100). La sección de intercambio de calor de sotavento (12) incluye una subsección de intercambio de calor principal de sotavento (12a) que forma parte de la porción superior del intercambiador de calor (100), y una subsección de intercambio de calor subsidiaria de sotavento (12b) que forma parte de la porción inferior del intercambiador de calor (100).
Como se ilustra en la FIG. 2, la parte de intercambio de calor (10) incluye una pluralidad de tubos de transferencia de calor (13) configurados como, por ejemplo, tubos planos, y una pluralidad de aletas de transferencia de calor (16) configuradas como, por ejemplo, aletas de inserción.
Cada tubo de transferencia de calor (13) está fabricado en, por ejemplo, aluminio o una aleación de aluminio, y es un tubo perforado plano que tiene superficies planas (14) que sirven como superficies de transferencia de calor, y múltiples canales internos pequeños (15) a través de cada uno de los cuales fluye el refrigerante. Los tubos de transferencia de calor (13) están dispuestos en múltiples columnas de manera que estén espaciados entre sí en una dirección predeterminada de la columna de tubos, mientras que las adyacentes de las superficies planas (14) están enfrentadas entre sí. Los tubos de transferencia de calor (13) están dispuestos en una pluralidad de (p. ej., dos) hileras adyacentes entre sí de manera escalonada a lo largo de la dirección de la hilera de tubos (en esta realización, la dirección en la que pasa el aire exterior a través de la parte de intercambio de calor (10)) que intersecta cada una de la dirección de las columnas de tubos y la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). Los tubos de transferencia de calor (13) están conectados en sus respectivas primeras porciones de extremo longitudinal (en esta realización, sus respectivas porciones de extremo delantero izquierdo) al colector de conexión (24), y en sus respectivas segundas porciones de extremo longitudinal (en esta realización, sus respectivas porciones de extremo derecho) al colector de entrada/salida (21) o al colector intermedio (22). Dicho de otro modo, los tubos de transferencia de calor (13) están dispuestos en múltiples columnas y una pluralidad de hileras y entre una combinación del colector de entrada/salida (21) y el colector intermedio (22) y el colector de conexión (24). En este caso, las superficies planas (14) de los tubos de transferencia de calor (13) están orientadas en dirección vertical. De este modo, la dirección de las columnas de tubos significa la dirección vertical, y la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) significa la dirección horizontal.
Las aletas de transferencia de calor (16) están fabricadas en, por ejemplo, aluminio o una aleación de aluminio, y están espaciadas entre sí a lo largo de la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). Cada una de las aletas de transferencia de calor (16) tiene múltiples recortes (17) que se extienden a lo largo de la dirección de la hilera de tubos que intersecta cada una de la dirección de las columnas de tubos y la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). Cada uno de los tubos de transferencia de calor (13) se inserta y se retiene en, los recortes asociados (17). En este caso, dado que la dirección de las columnas de tubos significa la dirección vertical, y la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) significa la dirección horizontal, la dirección de la hilera de tubos significa una dirección horizontal que intersecta la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13), y corresponde a la dirección en la que el aire exterior pasa a través de la parte de intercambio de calor (10). Cada uno de los recortes (17) está alargado horizontalmente desde un borde de la aleta de transferencia de calor (16) asociada en la dirección de la hilera de tubos (en esta realización, un borde de barlovento de la aleta con respecto a la dirección en la que pasa el aire exterior a través de la parte de intercambio de calor (10)).
Los tubos de transferencia de calor (13) están divididos en grupos de tubos de transferencia de calor que forman respectivamente la subsección principal de intercambio de calor de barlovento (11 a), la subsección de intercambio de calor subsidiario de barlovento (11b), la subsección de intercambio de calor principal de sotavento (12a), y la subsección de intercambio de calor subsidiaria de sotavento (12b). Las aletas de transferencia de calor (16) están divididas en grupos de aletas que forman respectivamente una hilera de barlovento y una hilera de sotavento. La hilera de barlovento está compartida por la subsección de intercambio de calor principal de barlovento (11a) y la subsección de intercambio de calor subsidiaria de barlovento (11b). La hilera de sotavento está compartida por la subsección de intercambio de calor principal de sotavento (12a) y la subsección de intercambio de calor subsidiaria de sotavento (12b).
Cabe destacar que la parte de intercambio de calor (10) no debe limitarse a la parte de intercambio de calor del tipo de aletas de inserción que incluye las aletas de inserción como las aletas de transferencia de calor (16) como se describió anteriormente, y puede ser una parte de intercambio de calor del tipo de aleta corrugada que incluye una pluralidad de aletas corrugadas como aletas de transferencia de calor (16).
El divisor de flujo de refrigerante (20) (véase FIG. 1) está conectado entre una tubería de refrigerante líquido (31) y una porción inferior del colector de entrada/salida (21). El divisor de flujo de refrigerante (20) es, por ejemplo, un miembro fabricado en aluminio o una aleación de aluminio y que se extiende en dirección vertical (dirección de las columnas de tubos). El divisor de flujo de refrigerante (20) está configurado para desviar una porción del refrigerante que fluye hacia él a través de la tubería de refrigerante líquido (31) para guiar la porción desviada del refrigerante a la porción inferior del colector de entrada/salida (21), o para fusionar el refrigerante que fluye a través de la parte inferior del colector de entrada/salida (21) para guiar el refrigerante combinado hacia la tubería de refrigerante líquido (31).
El colector de entrada/salida (21) está dispuesto en una parte de la sección de intercambio de calor a barlovento (11) cerca del segundo extremo (en esta realización, el extremo derecho) de la parte de intercambio de calor (10). El colector de entrada/salida (21) está conectado a las segundas porciones de extremo longitudinal (en esta realización, las porciones de extremo derecho) de los tubos de transferencia de calor (13) (tubos planos) que forman la sección de intercambio de calor a barlovento (11). El colector de entrada/salida (21) es, por ejemplo, un miembro fabricado en aluminio o una aleación de aluminio y que se extiende en dirección vertical (dirección de las columnas de tubos). El espacio interno del colector de entrada/salida (21) está dividido en espacios superior e inferior mediante un deflector (no mostrado). El espacio superior del colector de entrada/salida (21) se comunica con las segundas porciones de extremo (en esta realización, las porciones de extremo derecho) de los tubos de transferencia de calor (13) que forman la subsección principal de intercambio de calor de barlovento (11a). El espacio inferior del colector de entrada/salida (21) se comunica con las segundas porciones de extremo (en esta realización, las porciones de extremo derecho) de los tubos de transferencia de calor (13) que forman la subsección de intercambio de calor subsidiaria de barlovento (11b). Una porción superior del colector de entrada/salida (21) está conectada a una tubería de refrigerante gaseoso (32). Esto permite que el refrigerante se intercambie entre la subsección principal de intercambio de calor de barlovento (11a) y la tubería de refrigerante gaseoso (32). La porción inferior del colector de entrada/salida (21) está conectada al divisor de flujo de refrigerante (20). Esto permite que el refrigerante se intercambie entre la subsección de intercambio de calor subsidiaria de barlovento (11b) y el divisor de flujo de refrigerante (20).
El colector intermedio (22) está dispuesto en una porción de la sección de intercambio de calor de sotavento (12) cerca del segundo extremo (en esta realización, el extremo derecho) de la parte de intercambio de calor (10). El colector intermedio (22) está conectado a las segundas porciones de extremo longitudinal (en esta realización, las porciones de extremo derecho) de los tubos de transferencia de calor (13) que forman la sección de intercambio de calor de sotavento (12). El colector intermedio (22) es, por ejemplo, un miembro fabricado en aluminio o una aleación de aluminio y que se extiende en dirección vertical (dirección de las columnas de tubos). El espacio interno del colector intermedio (22) está dividido en espacios superior e inferior mediante un deflector (no mostrado). El espacio superior se comunica con las segundas porciones de extremo (en esta realización, las porciones de extremo derecho) de los tubos de transferencia de calor (13) que forman la subsección principal de intercambio de calor de sotavento (12a). El espacio inferior se comunica con las segundas porciones de extremo (en esta realización, las porciones de extremo derecho) de los tubos de transferencia de calor (13) que forman la subsección subsidiaria de intercambio de calor de sotavento (12b). Los espacios superior e inferior del colector intermedio (22) están divididos cada uno en una pluralidad de subespacios mediante deflectores (no mostrados) de acuerdo con el número de trayectorias de la parte de intercambio de calor (10). Los espacios superior e inferior del colector intermedio (22) se comunican entre sí a través de una tubería de comunicación intermedia (23) y/o cualquier otro miembro adecuado. El colector intermedio (22) permite que el refrigerante se intercambie entre la subsección de intercambio de calor principal de sotavento (12a) y la subsección de intercambio de calor subsidiaria de sotavento (12b).
El colector de conexión (24) se proporciona cerca del primer extremo (en esta realización, el extremo delantero izquierdo) de la parte de intercambio de calor (10). El colector de conexión (24) está conectado a las primeras porciones de extremo (en esta realización, las porciones de extremo delantero izquierdo) de los tubos de transferencia de calor (13) que forman la parte de intercambio de calor (10). El colector de conexión (24) es, por ejemplo, un miembro fabricado en aluminio o una aleación de aluminio y que se extiende en dirección vertical (dirección de las columnas de tubos). El colector de conexión (24) tiene una trayectoria de conexión configurada para permitir que las primeras porciones de extremo (en esta realización, las porciones de extremo delantero izquierdo) de los tubos de transferencia de calor (13) que forman la sección de intercambio de calor a barlovento (11) para comunicarse con las primeras porciones de extremo asociadas (en esta realización, las porciones de extremo delantero izquierdo) de los tubos de transferencia de calor (13) que forman la sección de intercambio de calor de sotavento (12). De este modo, las primeras porciones de extremo longitudinal (en esta realización, las porciones de extremo delantero izquierdo) de cada par de tubos de transferencia de calor (13) adyacentes entre sí en la dirección de la hilera de tubos se comunican entre sí. Dicho de otro modo, el colector de conexión (24) permite que el refrigerante se intercambie entre la sección de intercambio de calor de barlovento (11) y la sección de intercambio de calor de sotavento (12).
Si el intercambiador de calor (100) que tiene la configuración anterior funciona como un evaporador para el refrigerante, el refrigerante que fluye desde la tubería de refrigerante líquido (31) hacia el intercambiador de calor (100) se guía a través del divisor de flujo de refrigerante (20) y la porción inferior del colector de entrada/salida (21) hasta la subsección de intercambio de calor subsidiaria de barlovento (11b) como lo indican las flechas que indican el flujo del refrigerante en la FIG. 1. El refrigerante que ha pasado a través de la subsección de intercambio de calor subsidiaria de barlovento (11 b) es guiado a través de una porción inferior del colector de conexión (24) hasta la subsección de intercambio de calor subsidiaria de sotavento (12b). El refrigerante que ha pasado a través de la subsección de intercambio de calor subsidiaria de sotavento (12b) es guiado a través del colector intermedio (22) hasta la subsección de intercambio de calor principal de sotavento (12a). El refrigerante que ha pasado a través de la subsección principal de intercambio de calor de sotavento (12a) es guiado a través de una porción superior del colector de conexión (24) hasta la subsección principal de intercambio de calor de barlovento (11a). El refrigerante que ha pasado a través de la subsección principal de intercambio de calor de barlovento (11 a) fluye fuera del intercambiador de calor (100) a través de la porción superior del colector de entrada/salida (21) hacia la tubería de refrigerante gaseoso (32). En el transcurso de dicho flujo de refrigerante, el refrigerante se evapora mediante el intercambio de calor con el aire exterior.
Si el intercambiador de calor (100) funciona como radiador para el refrigerante, el refrigerante que fluye desde la tubería de refrigerante gaseoso (32) hacia el intercambiador de calor (100) se guía a través de la porción superior del colector de entrada/salida (21) hasta la subsección principal de intercambio de calor de barlovento (11a) como lo indican las flechas que indican el flujo del refrigerante en la FIG. 1. El refrigerante que ha pasado a través de la subsección principal de intercambio de calor de barlovento (11 a) es guiado a través de la porción superior del colector de conexión (24) hasta la subsección principal de intercambio de calor de sotavento (12a). El refrigerante que ha pasado a través de la subsección principal de intercambio de calor de sotavento (12a) es guiado a través del colector intermedio (22) hasta la subsección secundaria de intercambio de calor de sotavento (12b). El refrigerante que ha pasado a través de la subsección de intercambio de calor subsidiario de sotavento (12b) es guiado a través de la porción inferior del colector de conexión (24) hasta la subsección de intercambio de calor subsidiario de barlovento (11 b). El refrigerante que ha pasado a través de la subsección subsidiaria de intercambio de calor de barlovento (11 b) fluye fuera del intercambiador de calor (100) a través de la porción inferior del colector de entrada/salida (21) y el divisor de flujo de refrigerante (20) hacia la tubería de refrigerante líquido (31). En el transcurso de dicho flujo de refrigerante, el refrigerante irradia calor mediante el intercambio de calor con el aire exterior.
En el intercambiador de calor (100), la sección de intercambio de calor de barlovento (11) y la sección de intercambio de calor de sotavento (12) de la parte de intercambio de calor (10) que forman respectivamente la pluralidad de (en esta realización, dos) hileras se dividen cada una en dos columnas superior e inferior, es decir, la subsección principal de intercambio de calor (11a), (12a) y la subsección subsidiaria de intercambio de calor (11b), (12b). Estas subsecciones de intercambio de calor principal y subsidiaria se comunican entre sí a través del colector intermedio (22) o de la tubería de comunicación intermedia (23), por ejemplo. Esta configuración es simplemente un ejemplo. Por ejemplo, la sección de intercambio de calor de barlovento (11) y la sección de intercambio de calor de sotavento (12) no tienen que estar divididas cada una en subsecciones superior e inferior. Esto elimina la necesidad del colector intermedio (22), la tubería de comunicación intermedia (23), y otros miembros similares.
En el intercambiador de calor (100), los tubos de transferencia de calor (13) dispuestos en múltiples columnas a lo largo de la dirección predeterminada de la columna de tubos (en esta realización, la dirección vertical) están dispuestos en dos hileras adyacentes entre sí de manera escalonada a lo largo de la dirección de la hilera de tubos (en esta realización, la dirección en la que pasa el aire exterior a través de la parte de intercambio de calor (10)) que intersecta cada una de la dirección de las columnas de tubos y la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). Esta configuración es simplemente un ejemplo. Los tubos de transferencia de calor (13) pueden estar dispuestos en tres o más hileras. En este caso, se necesita añadir un colector intermedio (22), un colector de conexión (24) y otros miembros similares según corresponda de acuerdo con la disposición de los tubos de transferencia de calor (13) y el recorrido de las trayectorias de los tubos de transferencia de calor (13), y cada uno de ellos debe estar conectado a las porciones de extremo longitudinal asociadas de los tubos de transferencia de calor (13).
<Configuración detallada del colector de conexión>
Las FIGS. 3, 4, 5 y 6 son respectivamente una vista en perspectiva ampliada, una vista en perspectiva despiezada, una vista en sección transversal plana y una vista en sección longitudinal del colector de conexión (24). La vista en sección longitudinal se toma a lo largo de la anchura del colector de conexión (24). La FIG. 5 es la vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea V-V en la FIG. 6. Las FIGS. 3 y 4 ilustran un estado en el que los tubos de transferencia de calor (13) no se han insertado en el colector de conexión (24). Las FIGS. 5 y 6 ilustran un estado en el que los tubos de transferencia de calor (13) se han insertado en el colector de conexión (24). En la siguiente descripción, una dirección perpendicular a la dirección longitudinal del colector de conexión (24) y también perpendicular a la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) se denomina "dirección de la anchura del colector de conexión (24)" (abreviada también como la "dirección de la anchura del colector").
Como se ilustra en las FIGS. 3 y 4, el colector de conexión (24) incluye un primer miembro (40), un segundo miembro (50), y un tercer miembro (60), que se apilan secuencialmente.
El primer miembro (40) incluye una porción de pared principal (41) que tiene una pluralidad de orificios pasantes (42) a través de cada uno de los cuales pasa la primera porción de extremo longitudinal de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13), y un par de placas laterales exteriores (43) que se extienden desde ambos extremos de la porción de pared principal (41) en la dirección de la anchura del colector hasta el tercer miembro (60) en la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). Los orificios pasantes (42) están dispuestos en una pluralidad de (p. ej., dos) hileras adyacentes entre sí de manera escalonada a lo largo de la dirección de la anchura del colector de acuerdo con la disposición de los tubos de transferencia de calor (13). Cada una de las porciones de extremo distales del par de placas laterales exteriores (43) tiene una pluralidad de garras de ajuste a presión (44). Las placas laterales exteriores (43), cada una de las cuales tiene las garras de ajuste a presión (44), se pueden integrar con la porción de pared principal (41) mediante presión, por ejemplo.
El segundo miembro (50) define una pluralidad de espacios de inserción (70), cada uno de los cuales se comunica con las primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor asociados (13).
Específicamente, el segundo miembro (50) incluye un par de placas laterales (51) que definen los espacios de inserción (70) entre sí en la dirección de la anchura del colector, y al menos una (en esta realización, una pluralidad de) placa divisoria (52) conectada al par de placas laterales (51) para separar los espacios de inserción (70) entre sí. Las placas laterales (51) y la al menos una placa divisoria (52) pueden integrarse entre sí mediante, por ejemplo, moldeado por extrusión, corte o procesamiento en 3D.
El tercer miembro (60) está configurado como una placa plana (61) orientada hacia las primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) que han pasado respectivamente a través de los orificios pasantes (42). En esta realización, el tercer miembro (60), es decir, la placa plana (61), cierra los lados de los espacios de inserción (70) alejados de la porción de pared principal (41) del primer miembro (40).
En esta realización, como se ilustra en la FIG. 5, el ajuste a presión de las garras de ajuste a presión (44) del primer miembro (40) a la superficie del tercer miembro (60) alejado del segundo miembro (50) permite que el colector de conexión (24) incluya el primer, segundo y tercer miembros apilados (40), (50) y (60) se fijen. Aquí, cada placa lateral (51) del segundo miembro (50) está cubierta con una asociada de las placas laterales exteriores (43) del primer miembro (40) desde el exterior en la dirección de la anchura del colector. Cada una de las placas laterales (51) y al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) tienen dos superficies de extremo que están respectivamente en contacto con la porción de pared principal (41) del primer miembro (40) y el tercer miembro (60) (la placa plana (61)).
En esta realización, como se ilustra en la FIG. 6, la al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) tiene un escalón (52a) adaptado a la disposición escalonada de los orificios pasantes (42) del primer miembro (40), es decir, los tubos de transferencia de calor (13). De este modo, cada uno de los espacios de inserción (70) se superpone a dos de los orificios pasantes (42) que están dispuestos uno al lado del otro en la dirección de la anchura del colector (dirección de la hilera de tubos) y que varían en sus posiciones en la dirección de las columnas de tubos. Dicho de otro modo, cada uno de los espacios de inserción (70) se comunica con las primeras porciones de extremo longitudinal de dos asociados de los tubos de transferencia de calor (13) que están dispuestos uno al lado del otro en la dirección de la hilera de tubos y que varían en sus posiciones en la dirección de las columnas de tubos.
<Configuración detallada del colector de entrada/salida>
Las FIGS. 7, 8, 9 y 10 son respectivamente una vista en perspectiva ampliada, una vista en perspectiva despiezada, una vista en sección transversal plana y una vista en sección longitudinal del colector de entrada/salida (21). La vista en sección longitudinal se toma a lo largo de la anchura del colector de entrada/salida (21). La FIG. 9 es la vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea IX-IX en la FIG. 10. Las FIGS. 7 y 8 ilustran un estado en el que los tubos de transferencia de calor (13) no se han insertado en el colector de entrada/salida (21). Las FIGS. 9 y 10 ilustran un estado en el que los tubos de transferencia de calor (13) se han insertado en el colector de entrada/salida (21). En la siguiente descripción, una dirección perpendicular a la dirección longitudinal del colector de entrada/salida (21) y también perpendicular a la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) se denomina "dirección de la anchura del colector de entrada/salida (21)" (abreviado también como "dirección de la anchura del colector").
Las FIGS. 7 a 10 ilustran la estructura de la parte inferior del colector de entrada/salida (21) conectado al divisor de flujo de refrigerante (20). El ajuste de la configuración de un canal principal (cuarto y quinto miembros (140) y (150) descritos a continuación), es decir, las posiciones, formas y otras características del canal principal y aberturas a través de la periferia del colector, permite que la parte superior del colector de entrada/salida (21) y el colector intermedio (22) también tengan básicamente la misma estructura que la ilustrada en las FIGS. 7 a 10.
Como se ilustra en las FIGS. 7 y 8, el colector de entrada/salida (21) incluye un primer miembro (110), un segundo miembro (120), un tercer miembro (130), un cuarto miembro (140), y un quinto miembro (150), que se apilan secuencialmente.
El primer miembro (110) incluye una porción de pared principal (111) que tiene una pluralidad de orificios pasantes (112) a través de cada uno de los cuales pasa la primera porción de extremo longitudinal de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13), y un par de placas laterales exteriores (113) que se extienden desde ambos extremos de la porción de pared principal (111) en la dirección de la anchura del colector hasta el quinto miembro (150) en la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). Los tubos de transferencia de calor (13) dispuestos en una hilera a lo largo de la dirección de las columnas de tubos se insertan respectivamente en los orificios pasantes (112). Cada una de las porciones de extremo distales del par de placas laterales exteriores (113) tiene una pluralidad de garras de ajuste a presión (114). Las placas laterales exteriores (113), cada una de las cuales tiene las garras de ajuste a presión (114), se pueden integrar con la porción de pared principal (111) mediante presión, por ejemplo.
El segundo miembro (120) define una pluralidad de espacios de inserción (160), cada uno de los cuales se comunica con la primera porción de extremo longitudinal de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13). Específicamente, el segundo miembro (120) incluye un par de placas laterales (121) que definen los espacios de inserción (160) entre sí en la dirección de la anchura del colector, y al menos una (en esta realización, una pluralidad de) placa divisoria (122) conectada al par de placas laterales (121) para separar los espacios de inserción (160) unos de otros. Las placas laterales (121) y la al menos una placa divisoria (122) pueden integrarse entre sí mediante, por ejemplo, moldeado por extrusión, corte o procesamiento en 3D.
El tercer miembro (130) está configurado como una placa plana (131) orientada hacia las primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) que han pasado respectivamente a través de los orificios pasantes (112). En esta realización, la placa plana (131) tiene una pluralidad de orificios (132) que se superponen respectivamente a los espacios de inserción (160).
El cuarto miembro (140) está configurado como una placa plana (141) dispuesta en el lado del tercer miembro (130) alejado de los tubos de transferencia de calor (13). En esta realización, la placa plana (141) tiene al menos un canal principal (142) que se superpone a los orificios (132) del tercer miembro (130), y al menos un orificio de conexión (143) conectado al canal principal (142). Aquí, en lugar de proporcionar un canal principal (142) común a todas las columnas, se puede disponer uno de una pluralidad de canales principales (142) y uno de una pluralidad de orificios de conexión (143) para cada número predeterminado de columnas (véase la FIG. 8).
El quinto miembro (150) está configurado como una placa plana (151) dispuesta en el lado del cuarto miembro (140) alejado de los tubos de transferencia de calor (13). En esta realización, la placa plana (151) tiene una pluralidad de aberturas (152) que se superponen respectivamente a los orificios de conexión (143) del cuarto miembro (140). Las aberturas (152) están conectadas respectivamente a porciones de extremo del divisor de flujo de refrigerante (20).
En esta realización, como se ilustra en la FIG. 9, el ajuste a presión de las garras de ajuste a presión (114) del primer miembro (110) a la superficie del quinto miembro (150) alejado del cuarto miembro (140) permite que el colector de entrada/salida (21) incluya el primer, segundo, tercer, cuarto y quinto miembros apilados (110), (120), (130), (140) y (150) se fijen. Aquí, cada placa lateral (121) del segundo miembro (120) está cubierta con una asociada de las placas laterales exteriores (113) del primer miembro (110) desde el exterior en la dirección de la anchura del colector. Cada una de las placas laterales (121) y al menos una placa divisoria (122) del segundo miembro (120) tienen dos superficies de extremo que están respectivamente en contacto con la porción de pared principal (111) del primer miembro (110) y el tercer miembro (130) (la placa plana (131)).
En esta realización, como se ilustra en la FIG. 10, los espacios de inserción (160) corresponden uno a uno a los orificios pasantes (112) del primer miembro (110). Dicho de otro modo, cada uno de los espacios de inserción (160) se comunica con la primera porción de extremo longitudinal de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13). De este modo, se puede intercambiar un refrigerante entre los tubos de transferencia de calor (13) y el divisor de flujo de refrigerante (20) a través de los espacios de inserción (160), los orificios (132) del tercer miembro (130), una combinación del al menos un canal principal (142) y el al menos un orificio de conexión (143) del cuarto miembro (140), y las aberturas (152) del quinto miembro (150).
-Ventajas de la realización-
El intercambiador de calor (100) de esta realización incluye los tubos de transferencia de calor (13) dispuestos en múltiples columnas a lo largo de una dirección predeterminada, y cada colector (21, 24) configurado para retener la primera o segunda porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13). Cada colector (21, 24) incluye el primer miembro (40, 110) que incluye la porción de pared principal (41, 111) que tiene los orificios pasantes (42, 112) a través de cada uno de los cuales pasa la porción de extremo longitudinal asociada de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13), definiendo el segundo miembro (50, 120) los espacios de inserción (70, 160), cada uno de los cuales se comunica con la(s) porción(es) de extremo longitudinal asociada(s) del(los) tubo(s) de transferencia de calor (13) asociado(s), y el tercer miembro (60, 130) enfrentado a las porciones de extremo longitudinal asociadas de los tubos de transferencia de calor (13) que han pasado respectivamente a través de los orificios pasantes (42, 112). El segundo miembro (50, 120) incluye el par de placas laterales (51, 121) que definen los espacios de inserción (70, 160) entre ellas en la dirección de la anchura del colector (21,24), y la al menos una placa divisoria (52, 122) conectada al par de placas laterales (51, 121) para separar los espacios de inserción (70, 160) entre sí. Como puede verse, la al menos una placa divisoria (52, 122) del segundo miembro (50, 120) que separa los espacios de inserción (70, 160) entre sí está soportada por las placas laterales (51, 121) del segundo miembro (50, 120) desde ambos lados del colector (21, 24). Esto puede reducir la deformación de los miembros que se ajustan a presión. Esto dificulta formar un hueco entre el primer miembro (40, 110) en cada uno de los cuales se insertan las porciones de extremo asociadas de los tubos de transferencia de calor (13) y el segundo miembro (50, 120). Es decir, se puede conseguir una estructura que tenga los espacios de inserción (70, 160) separados entre sí.
En el intercambiador de calor (100) de esta realización, si no se utiliza como segundo miembro (50) un miembro disipador de calor extruido en la dirección del viento (en la dirección de la anchura de los tubos planos) como en la técnica conocida sino un miembro extruido en la dirección axial de los tubos de transferencia de calor (13) que forma parte del colector de conexión (24), los espacios de inserción (70) se pueden separar fácilmente entre sí para acomodar los tubos de transferencia de calor (13) dispuestos también de manera escalonada. Dicho de otro modo, la forma del segundo miembro (50) extruido se puede ajustar para adaptarse fácilmente a diversas disposiciones, como por ejemplo una disposición escalonada. Esto mejora el grado de flexibilidad en las características de las trayectorias (tales como el número de columnas de tubos y el número de tubos de transferencia de calor que se comunican con cada uno de los espacios de inserción (70)) y la facilidad de montaje del intercambiador de calor (100).
En el intercambiador de calor (100) de esta realización, la integración del par de placas laterales (51, 121) y al menos una placa divisoria (52, 122) del segundo miembro (50, 120) hace que sea más difícil que el segundo miembro (50, 120) se deforme.
En el intercambiador de calor (100) de esta realización, el tercer miembro (60) que forma parte del colector de conexión (24) cierra los lados de los espacios de inserción (70) alejados de la porción de pared principal (41) del primer miembro (40), y cada espacio de inserción (70) se comunica con las primeras porciones de extremo longitudinal de dos asociados de los tubos de transferencia de calor (13). De este modo, el colector de conexión (24) funciona como una parte de retorno de refrigerante entre hileras. En este caso, los tubos de transferencia de calor (13) están dispuestos en dos hileras de manera escalonada en la dirección de la anchura del colector (24). Esto puede mejorar el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor (100).
En el intercambiador de calor (100) de esta realización, el colector de entrada/salida (21) incluye además el cuarto miembro (140) dispuesto en el lado del tercer miembro (130) alejado de los tubos de transferencia de calor (13) y que define al menos un canal principal (142). El tercer miembro (130) tiene los orificios (132) que conectan los espacios de inserción (160) y al menos un canal principal (142) entre sí. De este modo, el colector de entrada/salida (21) funciona como una parte de entrada de refrigerante o una parte de salida de refrigerante.
En el intercambiador de calor (100) de esta realización, se proporciona cada par de placas laterales exteriores (43, 113) que cubren respectivamente las placas laterales (51, 121) del segundo miembro (50, 120) desde el exterior en la dirección de la anchura del colector. Esto hace que sea más difícil deformar el segundo miembro (50, 120). Aquí, cada una de las placas laterales exteriores (43, 113) tiene las garras de ajuste a presión (44, 114). De este modo, los miembros se pueden ajustar a presión usando las garras de ajuste a presión (44, 114). Además, la integración de las placas laterales exteriores (43, 113) como porciones del primer miembro (40, 110) con la porción de pared principal (41, 111) puede reducir el número de miembros constituyentes del colector.
De forma adicional, en el intercambiador de calor (100) de esta realización, los tubos de transferencia de calor (13) configurados como tubos planos pueden aumentar las áreas de transferencia de calor de los tubos de transferencia de calor (13) para mejorar el rendimiento del intercambio de calor.
<Ejemplo comparativo>
La FIG. 11 es una vista en sección transversal plana de un colector de conexión de acuerdo con un ejemplo comparativo. La FIG. 12 es una vista en sección longitudinal del colector de conexión de acuerdo con el ejemplo comparativo, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión. La FIG. 13 es una vista en sección longitudinal de un miembro del colector de conexión del ejemplo comparativo que define espacios de inserción, estando la vista tomada a lo largo de la dirección longitudinal de los tubos de transferencia de calor. Debe observarse que, en las FIGS. 11 y 12, se utilizan los mismos caracteres de referencia para designar los mismos elementos que los de la realización ilustrada en las FIGS. 5 y 6.
El colector de conexión del ejemplo comparativo ilustrado en las FIGS. 11 a 13 es distinto del colector de conexión (24) ilustrado en las FIGS. 5 y 6 en que en lugar del segundo y tercer miembros (50) y (60) de la realización, se utiliza un miembro disipador de calor (80) como miembro que define los espacios de inserción (70). Específicamente, el miembro disipador de calor (80) incluye una porción de placa plana (81) que cierra los lados de los espacios de inserción (70) alejados de una porción de pared principal (41) de un primer miembro (40), y al menos una (en este ejemplo comparativo, una pluralidad de) placa divisoria (82) que se extiende desde la porción de placa plana (81) hasta la porción de pared principal (41) del primer miembro (40) para separar los espacios de inserción (70) entre sí.
En este ejemplo comparativo, cuando las garras de ajuste a presión (44) del primer miembro (40) se ajustan a presión a la superficie posterior del miembro disipador de calor (80) (la porción de placa plana (81)) para formar el colector de conexión, se deforma la porción de placa plana (81). Como resultado, la placa divisoria (82) no puede entrar en contacto adecuado con la porción de pared principal (41) del primer miembro (40). Dicho de otro modo, se forma un hueco entre el miembro disipador de calor (80) y el primer miembro (40). Esto dificulta la separación de los espacios de inserción (70) entre sí.
En este ejemplo comparativo, el miembro disipador de calor (80) se extruye en la dirección de la anchura del colector (dirección del viento). Dicho de otro modo, la placa divisoria (82) se extruye en la dirección de la hilera de tubos. Esto dificulta acomodar disposiciones en columnas separadas entre sí en posiciones que varían entre hileras, como una disposición escalonada, en mecanizado de gran volumen.
<Variaciones>
Cada una de las FIGS. 14 a 19 es una vista en sección longitudinal de un colector de conexión de acuerdo con una variación, estando la vista tomada a lo largo de la anchura del colector de conexión. Debe observarse que, en las FIGS. 14 al 19, se utilizan los mismos caracteres de referencia para designar los mismos elementos que los de la realización ilustrada en la FIG. 6.
En el colector de conexión (24) de la realización ilustrada en la FIG. 6, el flujo de refrigerante se devuelve entre las dos hileras en las que los tubos de transferencia de calor (13) están dispuestos de manera escalonada a lo largo de la dirección de la anchura del colector. Sin embargo, esta configuración es simplemente un ejemplo. Por ejemplo, la configuración de un colector de conexión ilustrado en cada una de las FIGS. 14 a 19 también puede proporcionar las mismas ventajas que las de la realización anterior.
Específicamente, como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 14, el colector de conexión puede configurarse de manera que los tubos de transferencia de calor (13) estén dispuestos en una hilera en la dirección de las columnas de tubos y las porciones de extremo de dos de los tubos de transferencia de calor (13) adyacentes entre sí en la dirección de las columnas de tubos se comuniquen con el espacio de inserción asociado (70).
Como alternativa, como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 15, el colector de conexión puede configurarse de manera que los tubos de transferencia de calor (13) estén dispuestos en dos hileras en paralelo en la dirección de la anchura del colector y las porciones de extremo de dos de los tubos de transferencia de calor (13) adyacentes entre sí en la dirección de la anchura del colector se comuniquen con el espacio de inserción asociado (70).
Como alternativa adicional, como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 16, el colector de conexión puede configurarse de manera que los tubos de transferencia de calor (13) estén dispuestos en tres hileras en paralelo en la dirección de la anchura del colector y las porciones de extremo de tres de los tubos de transferencia de calor (13) adyacentes entre sí en la dirección de la anchura del colector se comuniquen con el espacio de inserción asociado (70). En este caso, un refrigerante que ha fluido hacia el colector de conexión a través de uno de los tres tubos de transferencia de calor (13) puede suministrarse a los otros dos tubos de transferencia de calor (13). Esto puede reducir la pérdida de presión.
La al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) del colector de conexión (24) de la realización ilustrada en la FIG. 6 tiene el escalón (52a) inclinado oblicuamente para adaptarse a la disposición escalonada de los tubos de transferencia de calor (13). Como alternativa, como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 17, la al menos una placa divisoria (52) puede tener un escalón perpendicular (52b). Esto puede reducir la dimensión del colector de conexión en la dirección de la anchura del colector.
Como alternativa adicional, como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 18, el colector de conexión puede configurarse de manera que los tubos de transferencia de calor (13) estén dispuestos en tres hileras de manera escalonada en la dirección de la anchura del colector y las porciones de extremo de tres de los tubos de transferencia de calor (13) adyacentes entre sí en la dirección de la anchura del colector se comuniquen con el espacio de inserción asociado (70). En este caso, un refrigerante que ha fluido hacia el colector de conexión a través de uno de los tres tubos de transferencia de calor (13) puede suministrarse a los otros dos tubos de transferencia de calor (13). Esto puede reducir la pérdida de presión. La al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) puede tener un escalón perpendicular (52b) adaptado a la disposición escalonada de los tubos de transferencia de calor (13). Esto puede reducir la dimensión del colector de conexión en la dirección de la anchura del colector.
Como alternativa adicional, como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 19, el colector de conexión puede configurarse de manera que los tubos de transferencia de calor (13) estén dispuestos en dos hileras de manera escalonada en la dirección de la anchura del colector y las porciones de extremo de tres de los tubos de transferencia de calor (13) adyacentes entre sí en la dirección de la anchura del colector se comuniquen con el espacio de inserción asociado (70). En este caso, un refrigerante que ha fluido hacia el colector de conexión a través de uno de los tres tubos de transferencia de calor (13) puede suministrarse a los otros dos tubos de transferencia de calor (13). Esto puede reducir la pérdida de presión. La al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) puede tener un escalón perpendicular (52b) adaptado a la disposición escalonada de los tubos de transferencia de calor (13). Esto puede reducir la dimensión del colector de conexión en la dirección de la anchura del colector.
<<Otras realizaciones»
En la realización anterior (incluidas las variaciones), el segundo miembro (50, 120) incluye el par de placas laterales (51, 121) que definen los espacios de inserción (70, 160) entre ellas en la dirección de la anchura del colector (21,24), y la al menos una placa divisoria (52, 122) que separa los espacios de inserción (70, 160) entre sí.
Sin embargo, por ejemplo, al igual que el colector de conexión (24) ilustrado en la FIG. 20, un segundo miembro (50) puede incluir una placa lateral (51) que define primeros lados (los lados izquierdos en este caso) de los espacios de inserción (70) en la dirección de la anchura del colector, y al menos una placa divisoria (52) que separa los espacios de inserción (70) entre sí. Una de las placas laterales exteriores (43) de un primer miembro (40) puede definir segundos lados (los lados derechos en este caso) de los espacios de inserción (70) en la dirección de la anchura del colector. Aquí, la placa lateral (51) y al menos una placa divisoria (52) pueden integrarse entre sí. Debe observarse que, en la FIG. 20, se utilizan los mismos caracteres de referencia para designar los mismos elementos que los de la realización ilustrada en la FIG. 6.
Como alternativa, por ejemplo, al igual que el colector de entrada/salida (21) ilustrado en la FIG. 21, un segundo miembro (120) puede incluir una placa lateral (121) que define primeros lados (los lados izquierdos en este caso) de los espacios de inserción (160) en la dirección de la anchura del colector, y al menos una placa divisoria (122) que separa los espacios de inserción (160) entre sí. Una de las placas laterales exteriores (113) de un primer miembro (110) puede definir segundos lados (los lados derechos en este caso) de los espacios de inserción (160) en la dirección de la anchura del colector. Aquí, la placa lateral (121) y al menos una placa divisoria (122) pueden integrarse entre sí. Debe observarse que, en la FIG. 21, se utilizan los mismos caracteres de referencia para designar los mismos elementos que los de la realización ilustrada en la FIG. 10.
En la realización anterior (incluidas las variaciones), el par de placas laterales (51, 121) y al menos una placa divisoria (52, 122) de cada colector (21, 24) están integradas entre sí. Como alternativa, las placas laterales (51, 121) y la al menos una placa divisoria (52, 122) pueden configurarse como miembros separados, que luego pueden unirse.
En la realización anterior (incluidas las variaciones), el par de placas laterales (51, 121) de cada colector (21,24) están cubiertas con el par de placas laterales exteriores (43, 113) desde el exterior en la dirección de la anchura del colector. Como alternativa, no es necesario proporcionar el par de placas laterales exteriores (43, 113).
En la realización anterior (incluidas las variaciones), el par de placas laterales exteriores (43, 113) de cada colector (21, 24) tiene cada una las garras de ajuste a presión (44, 114). Como alternativa, otro de los miembros de colector puede tener garras de ajuste a presión.
En la realización anterior (incluidas las variaciones), el par de placas laterales exteriores (43, 113) de cada colector (21, 24) están integradas, como porciones del primer miembro (40, 110), con la porción de pared principal (41, 111). Como alternativa, el par de placas laterales exteriores (43, 113) pueden estar separadas del primer miembro (40, 110).
En la realización anterior (incluidas las variaciones), se utilizan tubos planos como tubos de transferencia de calor (11). Como alternativa, se pueden usar otros tubos, tales como tubos circulares.
En la realización anterior (incluidas las variaciones), el tercer miembro (60, 130) y otros miembros similares de cada colector (21, 24) están configurados como placas planas. Sin embargo, las formas de los miembros del colector no deben limitarse específicamente. Cada colector (21, 24) puede dividirse en una pluralidad de bloques en la dirección de las columnas de tubos. Como se ilustra en, por ejemplo, la FIG. 22, el segundo miembro (50) del colector de conexión (24) puede incluir una pluralidad de bloques separados (en la FIG. 22, cuatro bloques 50a a 50d) unidos entre sí a lo largo de la dirección de las columnas de tubos. Como alternativa, como se ilustra en, por ejemplo, la FIG.
23, el segundo miembro (120) del colector de entrada/salida (21) puede incluir una pluralidad de bloques separados (en la FIG. 23, cuatro bloques 120a a 120d) unidos entre sí a lo largo de la dirección de la columna de tubos. Esto permite que el tamaño de una boquilla para su uso en extrusión sea más pequeño y permite que la longitud de una superficie de corte sea menor, si el segundo miembro (50, 120) de cada colector (21, 24) está mecanizado por, por ejemplo, moldeo por extrusión o corte, que si todo el segundo miembro (50, 120) está configurado como un miembro integral. Esto puede mejorar la facilidad de producción en volumen para reducir el coste del mecanizado. Aquí, el número de bloques que forman el segundo miembro (50, 120) no debe limitarse específicamente y simplemente debe coincidir con el tamaño del colector (21,24) en la dirección de las columnas de tubos.
En la realización anterior (incluidas las variaciones), el colector de entrada/salida (21) tiene la estructura ilustrada en las FIGS. 7 a 10. Un colector divisor de flujo o un colector de refrigerante de dióxido de carbono pueden tener la misma estructura.
En la realización anterior (incluidas las variaciones), las características de la presente invención son compartidas tanto por el colector de entrada/salida (21) como por el colector de conexión (24). Como alternativa, ya sea el colector de entrada/salida (21) o el colector de conexión (24) pueden tener las características de la presente invención.
En la realización anterior (incluidas las variaciones) se ha descrito una situación en la que la unidad exterior del acondicionador de aire incluye el intercambiador de calor (100) como intercambiador de calor exterior. Sin embargo, el tipo de intercambiador de calor al que se va a aplicar la presente invención, un lugar en el que está instalado el intercambiador de calor, y características adicionales no deben limitarse específicamente.
Aplicación industrial
La presente descripción es útil para un intercambiador de calor.
Descripción de los caracteres de referencia
10 Parte de intercambio de calor
11 Sección de intercambio de calor de barlovento
11 a Subsección principal de intercambio de calor de barlovento
11 b Subsección de intercambio de calor subsidiario de barlovento
12 Sección de intercambio de calor de sotavento
12a Subsección de intercambio de calor principal de sotavento
b Subsección de intercambio de calor subsidiaria de sotavento
Tubo de transferencia de calor
Superficie plana
Canal Interno
Aleta de transferencia de calor
Recorte
Divisor de flujo de refrigerante
Colector de entrada/salida
Colector intermedio
Tubería de comunicación intermedia
Colector de conexión
Tubería de refrigerante líquido
Tubería de refrigerante gaseoso
Primer miembro
Porción de pared principal
Orificio pasante
Placa lateral exterior
Garra de ajuste a presión
Segundo miembro
Placa lateral
Placa divisoria
Tercer miembro
Placa plana
Espacio de inserción
0 Intercambiador de calor
0 Primer miembro
1 Porción de pared principal
2 Orificio pasante
3 Placa lateral exterior
4 Garra de ajuste a presión
0 Segundo miembro
1 Placa lateral
2 Placa divisoria
0 Tercer miembro
1 Placa plana
2 Orificio
0 Cuarto miembro
141 Placa plana
142 Canal principal
143 Orificio de conexión
150 Quinto miembro
151 Placa plana
152 Abertura
160 Espacio de inserción
152 Abertura
160 Espacio de inserción

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un intercambiador de calor que comprende:
una pluralidad de tubos de transferencia de calor (13) dispuestos en múltiples columnas a lo largo de una dirección predeterminada; y
un colector (21,24) configurado para retener primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13),
incluyendo el colector (21,24):
un primer miembro (40, 110) que incluye una porción de pared principal (41, 111) que tiene una pluralidad de orificios pasantes (42, 112) a través de cada uno de los cuales pasa la primera porción de extremo longitudinal de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13);
un segundo miembro (50, 120) que define una pluralidad de espacios de inserción (70, 160) que comunican cada uno con la primera porción de extremo longitudinal de al menos uno de los tubos de transferencia de calor (13); y un tercer miembro (60, 130) enfrentado a las primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) que han pasado respectivamente a través de los orificios pasantes (42, 112),
en donde el segundo miembro (50, 120) incluye:
un par de placas laterales (51, 121) que definen los espacios de inserción (70, 160) entre ellas en la dirección de la anchura del colector (21,24); y
al menos una placa divisoria (52, 122) conectada al par de placas laterales (51, 121) para separar los espacios de inserción (70, 160) entre sí,
caracterizado por que el par de placas laterales (51) y la al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) tienen cada una dos superficies de extremo que están respectivamente en contacto con la porción de pared principal (41) del primer miembro (40) y el tercer miembro (60).
2. El intercambiador de calor según la reivindicación 1, en donde
el par de placas laterales (51, 121) y la al menos una placa divisoria (52, 122) están integradas entre sí.
3. El intercambiador de calor según la reivindicación 1 o 2, en donde
el tercer miembro (60) cierra los lados de los espacios de inserción (70) alejados de la porción de pared principal (41), y
cada uno de los espacios de inserción (70) se comunica con las primeras porciones de extremo longitudinal de al menos dos de los tubos de transferencia de calor (13).
4. El intercambiador de calor según la reivindicación 3, en donde
los tubos de transferencia de calor (13) están dispuestos en dos o más hileras de manera escalonada en la dirección de la anchura del colector (24).
5. El intercambiador de calor según la reivindicación 1 o 2, en donde
el colector (21) incluye además un cuarto miembro (140) dispuesto en un lado del tercer miembro (130) alejado de los tubos de transferencia de calor (13) y que define un canal principal (142), y
el tercer miembro (130) tiene una pluralidad de orificios (132), cada uno de los cuales conecta uno asociado de los espacios de inserción (160) y el canal principal (142) entre sí.
6. El intercambiador de calor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que además comprende:
un par de placas laterales exteriores (43, 113) que cubren respectivamente el par de placas laterales (51, 121) desde el exterior en la dirección de la anchura del colector (21,24).
7. El intercambiador de calor según la reivindicación 6, en donde
el par de placas laterales exteriores (43, 113) tienen garras de ajuste a presión (44, 114).
8. El intercambiador de calor según la reivindicación 6 o 7, en donde
el par de placas laterales exteriores (43, 113) están integradas, como porciones del primer miembro (40, 110), con la porción de pared principal (41, 111).
9. Un intercambiador de calor que comprende:
una pluralidad de tubos de transferencia de calor (13) dispuestos en múltiples columnas a lo largo de una dirección predeterminada; y
un colector (21,24) configurado para retener primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13),
incluyendo el colector (21, 24):
un primer miembro (40, 110) que incluye una porción de pared principal (41, 111) que tiene una pluralidad de orificios pasantes (42, 112) a través de cada uno de los cuales pasa la primera porción de extremo longitudinal de uno asociado de los tubos de transferencia de calor (13);
un segundo miembro (50, 120) que define una pluralidad de espacios de inserción (70, 160) que comunican cada uno con la primera porción de extremo longitudinal de al menos uno de los tubos de transferencia de calor (13); y un tercer miembro (60, 130) enfrentado a las primeras porciones de extremo longitudinal de los tubos de transferencia de calor (13) que han pasado respectivamente a través de los orificios pasantes (42, 112),
en donde el segundo miembro (50, 120) incluye:
una placa lateral (51, 121) que define primeros lados de los espacios de inserción (70, 160) en una dirección de la anchura del colector (21,24); y
al menos una placa divisoria (52, 122) conectada a la placa lateral (51, 121) para separar los espacios de inserción (70, 160) entre sí,
caracterizado por que la placa lateral (51) y la al menos una placa divisoria (52) del segundo miembro (50) tienen cada una dos superficies de extremo que están respectivamente en contacto con la porción de pared principal (41) del primer miembro (40) y el tercer miembro (60), y por que
el intercambiador de calor comprende además: una placa lateral exterior (43, 113) que define segundos lados de los espacios de inserción (70, 160) en la dirección de la anchura del colector (21,24).
10. El intercambiador de calor según la reivindicación 9, en donde
la placa lateral (51, 121) y la al menos una placa divisoria (52, 122) están integradas entre sí.
11. El intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde los tubos de transferencia de calor (13) están configurados como tubos planos.
12. El intercambiador de calor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde
el segundo miembro (50, 120) incluye una pluralidad de bloques separados (50a a 50d, 120a a 120d) unidos a lo largo de la dirección predeterminada.
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