ES2969072T3

ES2969072T3 - Unidad de intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración

Info

Publication number: ES2969072T3
Application number: ES19957371T
Authority: ES
Inventors: Tsuyoshi Maeda; Akira Yatsuyanagi; Akira Ishibashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: JPWO2021130910A1; EP4083557A1; JP7370393B2; WO2021130910A1; EP4083557B1; EP4083557A4

Abstract

El propósito de la presente invención es proporcionar una unidad intercambiadora de calor y un dispositivo de ciclo de refrigeración que pueda suprimir la atenuación del flujo de vórtice cuando el aire pasa entre los miembros de transferencia de calor de un intercambiador de calor. La unidad intercambiadora de calor y el dispositivo de ciclo de refrigeración están provistos de un intercambiador de calor, un soplador que suministra aire al intercambiador de calor y un dispositivo generador de flujo de vórtice que está dispuesto aguas arriba del intercambiador de calor en la dirección del flujo del aire y que hace el aire en un flujo de vórtice. El intercambiador de calor está provisto de una pluralidad de miembros de transferencia de calor que están dispuestos con un espacio entre ellos en una primera dirección. Cada uno de la pluralidad de miembros de transferencia de calor está provisto en su interior de una parte de circulación de refrigerante que hace que un refrigerante circule en una segunda dirección cruzando la primera dirección, y una parte de aleta que está provista para sobresalir de la parte de circulación de refrigerante hacia el flujo de vórtice. dispositivo generador. Cuando se define una línea imaginaria que pasa a través del centro a lo ancho de la parte de circulación de refrigerante en la primera dirección y se extiende en una tercera dirección que cruza la primera dirección y la segunda dirección, la parte de aleta se proporciona en una posición que se superpone a la línea imaginaria. . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad de intercambiador de calor y dispositivo de ciclo de refrigeración

Campo técnico

La presente divulgación se refiere a una unidad de intercambiador de calor que comprende un generador de vórtice y un aparato de ciclo de refrigeración que incluye el intercambiador de calor.

Técnica anterior

Algunos aparatos de ciclo de refrigeración divulgados incluyen un generador de vórtice ubicado aguas arriba de un intercambiador de calor para compensar la insuficiencia en el área de transferencia de calor del intercambiador de calor. El generador de vórtice genera flujos de vórtice a partir del aire que fluye hacia los intercambiadores de calor (véanse las literaturas patente 1 y 2, por ejemplo).

Un aparato de ciclo de refrigeración divulgado en la literatura patente 1 incluye un generador de vórtice configurado para cambiar el flujo de aire que viaja hacia un intercambiador de calor de flujos laminares a flujos de vórtice (flujos turbulentos). Los flujos de aire vórtices producen grandes efectos de transporte y difusión de calor y, por lo tanto, mejoran el rendimiento de transferencia de calor del intercambiador de calor más que los flujos de aire laminares. En consecuencia, la capacidad de intercambio de calor del intercambiador de calor aumenta por el efecto de los vórtices.

El documento EP 3524917 A1 divulga una unidad de intercambio de calor de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y describe un aparato de ciclo de refrigeración que comprende: un evaporador que incluye tubos de transferencia de calor a través de los cuales fluye el refrigerante y aletas de transferencia de calor conectadas a los tubos de transferencia de calor, el evaporador estando configurado para enfriar aire con el refrigerante; un ventilador configurado para suministrar aire al evaporador; y un generador de vórtice formado independientemente del evaporador y dispuesto aguas arriba del evaporador en una dirección de flujo del aire. El documento US 2013/206376 A1 divulga un intercambiador de calor que usa un primer medio de intercambio de calor que fluye a través de una pluralidad de tubos del intercambiador de calor y un segundo medio de intercambio de calor que fluye entre la pluralidad de tubos del intercambiador de calor en una dirección ortogonal al flujo del primer medio de intercambio de calor.

El documento JP S53162945 U divulga un tubo de aletas que constituye un intercambiador de calor.

Lista de citas

Literatura patente

Literatura patente 1: Publicación internacional n.° 2018/066066

Literatura patente 2: Publicación internacional n.° 2018/066067

Sumario de la invención

Problema técnico

Los intercambiadores de calor divulgados en las literaturas patente 1 y 2 tienen el problema de que la capacidad de intercambio de calor no aumenta satisfactoriamente porque los flujos de vórtice se atenúan mientras los flujos de vórtice pasan a través de espacios entre partes de transferencia de calor tales como tubos planos.

La presente divulgación tiene como objetivo resolver el problema anterior y proporcionar una unidad de intercambiador de calor y un aparato de ciclo de refrigeración, cada uno de ellos configurado para reducir la atenuación de los flujos de aire de vórtice que se produce cuando el aire pasa a través de espacios entre las partes de transferencia de calor de un intercambiador de calor.

Solución al problema

La invención se expone en el juego de reivindicaciones adjunto.

Efectos ventajosos de la invención

De acuerdo con una realización de la presente divulgación, dado que la pluralidad de partes de transferencia de calor del intercambiador de calor están provistas cada una de la porción de aleta, el intercambiador de calor tiene un área de transferencia de calor aumentada. Además, los pasos de aire proporcionados entre las adyacentes de las partes de transferencia de calor tienen todos una forma uniforme. Por lo tanto, incluso cuando los pasos de aire son largos, el flujo de aire se estabiliza. En consecuencia, se reduce la atenuación del flujo de vórtice que viaja hacia el intercambiador de calor. Además, dado que las porciones de aleta del intercambiador de calor se extienden hacia el generador de vórtice, se proporcionan entradas anchas para el aire que fluye hacia el intercambiador de calor. Tal configuración reduce la atenuación del flujo de vórtice que se produce cuando el flujo de aire choca con el intercambiador de calor.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es un diagrama de circuito de refrigerante que ilustra una configuración de un aparato 100 de ciclo de refrigeración que incluye un intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1.

[Figura 2] La figura 2 es una vista en perspectiva esquemática que ilustra una configuración del intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1.

[Figura 3] La figura 3 es una vista lateral conceptual del intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1.

[Figura 4] La figura 4 es una vista en corte de una de las partes 10 de transferencia de calor ilustradas en la figura 3.

[Figura 5] La figura 5 es una vista lateral del intercambiador 50 de calor y un generador 80 de vórtice incluidos en el aparato 100 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la realización 1, que ilustra la relación posicional entre los dos.

[Figura 6] La figura 6 es un diagrama esquemático del intercambiador 50 de calor y el generador 80 de vórtice ilustrados en la figura 5, que ilustra sus secciones perpendiculares a la dirección y.

[Figura 7] La figura 7 es una vista en corte de una parte 10a de transferencia de calor que es una modificación de la parte 10 de transferencia de calor de acuerdo con la realización 1.

[Figura 8] La figura 8 es una vista en corte de una parte 10b de transferencia de calor que es una modificación de la parte 10 de transferencia de calor de acuerdo con la realización 1.

[Figura 9] La figura 9 es una vista en corte de una parte 10c de transferencia de calor que es una modificación de la parte 10 de transferencia de calor de acuerdo con la realización 1.

[Figura 10] La figura 10 describe la realización 2 y la invención con un diagrama esquemático de un intercambiador 250 de calor y el generador 80 de vórtice incluido en un aparato 200 de ciclo de refrigeración, que ilustra la relación posicional entre los dos.

[Figura 11] La figura 11 es un diagrama esquemático de un intercambiador 350 de calor y el generador 80 de vórtice incluidos en un aparato 300 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la realización 3, que ilustra la relación posicional entre los dos.

[Figura 12] La figura 12 es una ampliación de una parte 310 de transferencia de calor proporcionada en una segunda sección 352 de intercambiador de calor incluida en el intercambiador 350 de calor de acuerdo con la realización 3.

[Figura 13] La figura 13 es una vista en corte esquemática de una de las porciones 330 de aleta ilustradas en la figura 12, tomada a lo largo de la línea B-B.

[Figura 14] La figura 14 es una vista en corte esquemática de una de las porciones 330 de aleta ilustradas en la figura 12, tomada a lo largo de la línea C-C.

[Figura 15] La figura 15 es una ampliación de una de las porciones 330 de aleta incluidas en la parte 310 de transferencia de calor ilustrada en la figura12.

[Figura 16] La figura 16 es una vista en corte esquemática que ilustra una configuración de las porciones 330 de aleta ilustradas en la figura 15, tomada a lo largo de la línea D-D.

[Figura 17] La figura 17 es una vista en corte esquemática que ilustra la configuración de las porciones 330 de aleta ilustradas en las figuras 15 y 16, tomada a lo largo de la línea E-E.

Descripción de realizaciones

A continuación un intercambiador de calor, una unidad de intercambiador de calor, un aparato de ciclo de refrigeración y un método para fabricar una parte de intercambiador de calor de acuerdo con la realización 1 se describirán con referencia a los dibujos y materiales relevantes. En los dibujos, incluida la figura 1, a los que se hará referencia a continuación, factores tales como tamaños y formas relativos de elementos individuales pueden ser diferentes de los de los elementos reales. En los dibujos a los que se hará referencia a continuación, los mismos signos de referencia indican elementos iguales o equivalentes, lo que se aplica en toda esta memoria descriptiva. Para facilitar la comprensión, los términos que indican direcciones (tales como "superior", "inferior", "derecha", "izquierda", "delantera" y "trasera") se usarán en consecuencia. Sin embargo, dichos términos son sólo para facilitar la descripción y no limitan las disposiciones u orientaciones del aparato y los elementos. En esta memoria descriptiva, la relación posicional entre los elementos, las direcciones en las que se extienden los elementos y las direcciones en las que se disponen los elementos son aquellas en un estado en el que el intercambiador de calor está instalado de forma utilizable.

Realización 1

(Aparato 100 de ciclo de refrigeración)

La figura 1 es un diagrama de circuito de refrigerante que ilustra una configuración de un aparato 100 de ciclo de refrigeración que incluye un intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1. En la figura 1, las flechas de línea de puntos representan una dirección en la que fluye el refrigerante en un circuito 110 de refrigerante en una operación de enfriamiento, y las flechas de línea continua representan una dirección en la que fluye el refrigerante en una operación de calentamiento. En primer lugar, con referencia a la figura 1, se describirá el aparato 100 de ciclo de refrigeración que incluye el intercambiador 50 de calor. La realización 1 se refiere a un caso en el que el aparato 100 de ciclo de refrigeración sirve como aparato de acondicionamiento de aire. El aparato 100 de ciclo de refrigeración también es aplicable a aparatos destinados a usos de refrigeración o acondicionamiento de aire: tales como un refrigerador, un congelador, una máquina expendedora, un aparato de acondicionamiento de aire, un aparato de congelación y un calentador de agua. El circuito 110 de refrigerante ilustrado en la figura 1 es sólo un ejemplo. La configuración y otros factores relevantes de los elementos del circuito no se limitan a los que se describirán en las siguientes realizaciones y pueden cambiarse adecuadamente dentro del alcance técnico de las realizaciones.

El aparato 100 de ciclo de refrigeración incluye un compresor 101, un dispositivo 102 de conmutación de flujo, un intercambiador 103 de calor de interiores, un descompresor 104 y un intercambiador 105 de calor de exteriores, que están todos conectados entre sí mediante tubos de refrigerante para formar un bucle que sirve como circuito 110 de refrigerante. Al menos uno del intercambiador 105 de calor de exteriores y el intercambiador 103 de calor de interiores está provisto del intercambiador 50 de calor que se describirá a continuación. El aparato 100 de ciclo de refrigeración incluye una unidad 106 de exteriores y una unidad 107 de interiores. Un dispositivo, tal como la unidad 106 de exteriores y la unidad 107 de interiores, que tiene un intercambiador de calor dentro del dispositivo puede denominarse unidad de intercambio de calor. La unidad 106 de exteriores alberga el compresor 101, el dispositivo 102 de conmutación de flujo, el intercambiador 105 de calor de exteriores, el descompresor 104 y un ventilador 108 de exteriores. El ventilador 108 de exteriores suministra aire de exteriores al intercambiador 105 de calor de exteriores. La unidad 107 de interiores alberga el intercambiador 103 de calor de interiores y un ventilador 109 de interiores. El ventilador 109 de interiores suministra aire al intercambiador 103 de calor de interiores. La unidad 106 de exteriores y la unidad 107 de interiores están conectadas entre sí mediante un tubo 111 de extensión y un tubo 112 de extensión, que son dos de los tubos de refrigerante.

El compresor 101 es una máquina de fluido que comprime el refrigerante aspirado y descarga el refrigerante comprimido. El dispositivo 102 de conmutación de flujo es, por ejemplo, una válvula de cuatro vías y está configurada para conmutar los flujos de refrigerante entre uno para la operación de enfriamiento y otro para la operación de calentamiento bajo el control de un controlador (no ilustrado).

El intercambiador 103 de calor de interiores hace que el refrigerante que fluye a través de su interior y el aire de interiores suministrado por el ventilador 109 de interiores intercambien calor entre sí. El intercambiador 103 de calor de interiores sirve como condensador en la operación de calentamiento y como evaporador en la operación de enfriamiento.

El descompresor 104 es, por ejemplo, una válvula de expansión y descomprime el refrigerante. El descompresor 104 puede ser una válvula de expansión eléctrica cuyo grado de apertura se regula bajo el control del controlador.

El intercambiador 105 de calor de exteriores hace que el refrigerante que fluye a través de su interior y el aire suministrado por el ventilador 108 de exteriores intercambien calor entre sí. El intercambiador 105 de calor de exteriores sirve como evaporador en la operación de calentamiento y como condensador en la operación de enfriamiento.

(Funcionamiento del aparato 100 de ciclo de refrigeración)

A continuación se describirá un funcionamiento de ejemplo del aparato 100 de ciclo de refrigeración con referencia a la figura 1. En la operación de calentamiento del aparato 100 de ciclo de refrigeración, el refrigerante se descarga del compresor 101 en forma de gas que tiene una alta presión y una alta temperatura y fluye a través del dispositivo 102 de conmutación de flujo hacia el intercambiador 103 de calor de interiores, donde el refrigerante intercambia calor con el aire suministrado por el ventilador 109 de interiores y así se condensa. El refrigerante condensado toma la forma de un líquido que tiene alta presión y sale del intercambiador 103 de calor de interiores. Luego, el refrigerante es descomprimido por el descompresor 104 en refrigerante de dos fases gaslíquido que tiene una baja presión. El refrigerante de dos fases gas-líquido que tiene una baja presión fluye hacia el intercambiador 105 de calor de exteriores, donde el refrigerante intercambia calor con el aire suministrado por el ventilador 108 de exteriores y así se evapora. El refrigerante evaporado toma la forma de un gas que tiene una baja presión y es aspirado hacia el compresor 101.

En la operación de enfriamiento del aparato 100 de ciclo de refrigeración, el refrigerante fluye a través del circuito 110 de refrigerante en una dirección opuesta a la dirección en la operación de calentamiento. Específicamente, en la operación de enfriamiento del aparato 100 de ciclo de refrigeración, el refrigerante se descarga del compresor 101 en forma de gas que tiene una alta presión y una alta temperatura y fluye a través del dispositivo 102 de conmutación de flujo hacia el intercambiador 105 de calor de exteriores, donde el refrigerante intercambia calor con el aire suministrado por el ventilador 108 de exteriores y así se condensa. El refrigerante condensado toma la forma de un líquido que tiene alta presión y sale del intercambiador 105 de calor de exteriores. Luego, el refrigerante es descomprimido por el descompresor 104 en refrigerante de dos fases gas-líquido que tiene una baja presión. El refrigerante de dos fases gas-líquido que tiene una baja presión fluye hacia el intercambiador 103 de calor de interiores, donde el refrigerante intercambia calor con el aire suministrado por el ventilador 109 de interiores y así se evapora. El refrigerante evaporado toma la forma de un gas que tiene una baja presión y es aspirado hacia el compresor 101.

(Intercambiador 50 de calor)

La figura 2 es una vista en perspectiva esquemática que ilustra una configuración del intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1. La figura 3 es una vista lateral conceptual del intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1. Con referencia a las figuras 2 y 3, a continuación se describirá el intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1. El eje X en los dibujos representa una primera dirección en la que están dispuestas una pluralidad de partes 10 de transferencia de calor. El eje Y representa una segunda dirección, en la que, en la realización 1, se extiende un eje central C (véase la figura 5) de cada una de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor. El eje Z representa una tercera dirección que es ortogonal a la primera dirección y a la segunda dirección.

Como se ilustra en la figura 3, el intercambiador 50 de calor incluye una pluralidad de cabeceros 70 y la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor. Las partes 10 de transferencia de calor están proporcionadas entre y conectadas a la pluralidad de cabeceros 70.

(Cabeceros 70)

Los cabeceros 70 están conectados a la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor en los extremos de las partes 10 de transferencia de calor en una dirección en la que las partes 10 de transferencia de calor se alargan. Los cabeceros 70 se alargan en una primera dirección en la que están dispuestas la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor. Los cabeceros 70 del intercambiador 50 de calor sirven como un mecanismo de distribución de fluido que distribuye el refrigerante que fluye hacia el intercambiador 50 de calor a la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor. Los cabeceros 70 del intercambiador 50 de calor también sirven como un mecanismo de fusión de fluidos en el que porciones distribuidas del refrigerante que salen de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor se fusionan para salir del intercambiador 50 de calor.

Los cabeceros 70 son un primer cabecero 71 y un segundo cabecero 72. Uno del primer cabecero 71 y el segundo cabecero 72 sirve como mecanismo de distribución de fluido, y el otro sirve como mecanismo de fusión de fluido. El primer cabecero 71 está conectado a cada una de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor en un extremo de la parte 10 de transferencia de calor en una dirección alargada de la parte 10 de transferencia de calor. El segundo cabecero 72 está conectado a cada una de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor en el otro extremo de la parte 10 de transferencia de calor en la dirección alargada de la parte 10 de transferencia de calor. Es decir, el primer cabecero 71 y el segundo cabecero 72 están unidos a la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor en dos extremos respectivos en la dirección del eje y, en los que las partes 10 de transferencia de calor se alargan. En otras palabras, los cabeceros 70 están conectados a la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor en los extremos de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor en la dirección (dirección del eje y) en la que los ejes centrales de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor se extienden, los ejes centrales intersecan con la primera dirección (la dirección del eje x). Más específicamente, el primer cabecero 71 y el segundo cabecero 72 están unidos a cada una de las porciones 20 de paso de refrigerante, que están incluidas en la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor, en dos extremos respectivos en una dirección en la que se extienden las porciones 20 de paso de refrigerante. El primer cabecero 71 y el segundo cabecero 72 están conectados a las porciones 20 de paso de refrigerante de las partes 10 de transferencia de calor de manera que el interior de cada uno de los cabeceros 70 se comunica con el interior de las porciones 20 de paso de refrigerante.

Los cabeceros 70 ilustrados en las figuras 2 y 3 tienen cada uno una forma cúbica alargada en una dirección de disposición de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor. La forma del cabecero 70 no se limita a una forma cúbica y puede tener otra forma tal como una forma cilíndrica circular.

El primer cabecero 71 tiene entradas (no ilustradas) a través de las cuales fluye el refrigerante hacia el primer cabecero 71, o salidas (no ilustradas) a través de las cuales el refrigerante fluye hacia afuera desde el primer cabecero 71. Asimismo, el segundo cabecero 72 tiene entradas (no ilustradas) a través de las cuales fluye el refrigerante hacia el segundo cabecero 72, o salidas (no ilustradas) a través de las cuales el refrigerante sale del segundo cabecero 72.

(Partes 10 de transferencia de calor)

La figura 4 es una vista en corte de una de las partes 10 de transferencia de calor ilustradas en la figura 3. Cada una de las partes 10 de transferencia de calor hace que el aire que fluye a lo largo de la parte 10 de transferencia de calor y el refrigerante que fluye dentro de la parte 10 de transferencia de calor intercambien calor entre sí. La pluralidad de partes 10 de transferencia de calor están dispuestas espaciadas entre sí y paralelas entre sí en la primera dirección (dirección del eje x). La pluralidad de partes 10 de transferencia de calor están dispuestas a intervalos predeterminados en una dirección del lado largo (dirección del eje x) de los cabeceros 70. Cada una de las partes 10 de transferencia de calor incluye la porción 20 de paso de refrigerante, que se alarga en la segunda dirección (dirección del eje y). Cada una de las partes 10 de transferencia de calor incluye porciones 30 de aleta. Cada una de las porciones 30 de aleta se extiende en la tercera dirección (dirección del eje z) desde la correspondiente de una primera porción 20a de extremo lateral y una segunda porción 20b de extremo lateral de la porción 20 de paso de refrigerante. La primera porción 20a de extremo lateral y la segunda porción 20b de extremo lateral están en los extremos respectivos de la porción 20 de paso de refrigerante en la tercera dirección (dirección del eje z), que intersecan un plano paralelo a la primera dirección (dirección del eje x) y la segunda dirección (dirección del eje y).

(Porciones 20 de paso de refrigerante)

Cada una de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante permite que el refrigerante fluya a través de su interior. La pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante se extiende cada una entre el primer cabecero 71 y el segundo cabecero 72. La pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante están dispuestas a intervalos entre sí y en paralelo entre sí en una dirección axial, o una dirección alargada, de los cabeceros 70. La pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante están orientadas una frente a otra. Cada dos adyacentes de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante están orientadas una hacia la otra con un espacio interpuesto entre las dos. El espacio sirve como paso para el aire.

El intercambiador 50 de calor está orientado de manera que la primera dirección en la que están dispuestas la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante coincida con la dirección horizontal. Obsérvese que la primera dirección en la que están dispuestas la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante no se limita a la dirección horizontal y puede ser la dirección vertical o una dirección inclinada hacia la dirección vertical. Además, el intercambiador 50 de calor está orientado de manera que una dirección alargada de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante coincida con la dirección vertical. Obsérvese que la dirección alargada de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante no se limita a la dirección vertical y puede ser la dirección horizontal o una dirección inclinada hacia la dirección vertical.

Las adyacentes de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante no están conectadas entre sí mediante ningún promotor de transferencia de calor. El promotor de la transferencia de calor es, por ejemplo, una porción de aleta de placa o una porción de aleta corrugada.

Cuando el intercambiador 50 de calor sirve como evaporador del aparato 100 de ciclo de refrigeración, el refrigerante fluye a través del interior de cada una de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante desde un extremo al otro extremo en la dirección alargada de las porciones 20 de paso de refrigerante, es decir, en la dirección del eje y. Cuando el intercambiador 50 de calor sirve como condensador del aparato 100 de ciclo de refrigeración, el refrigerante fluye a través del interior de cada una de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante desde el otro extremo hasta un extremo en la dirección alargada de las porciones 20 de paso de refrigerante.

Como se ilustra en la figura 4, las porciones 20 de paso de refrigerante son cada una de ellas un tubo plano que tiene una forma de sección elíptica. Específicamente, el contorno de la porción 20 de paso de refrigerante en una sección perpendicular a un eje central de la porción 20 de paso de refrigerante es plano. La forma de la porción 20 de paso de refrigerante no está limitada. Por ejemplo, la porción 20 de paso de refrigerante puede ser un tubo plano que tiene una forma de sección rectangular u otra forma de sección que sea plana en una dirección. La porción 20 de paso de refrigerante tiene un par de la primera porción 20a de extremo lateral y la segunda porción 20b de extremo lateral, y un par de una superficie plana 11a y una superficie plana 11b. En la sección ilustrada en la figura 4, la primera porción 20a de extremo lateral y la segunda porción 20b de extremo lateral se extienden cada una entre un extremo de la superficie plana 11a y el extremo correspondiente de la superficie plana 11b y cada una está curvada hacia afuera. La forma de la primera porción 20a de extremo lateral y la forma de la segunda porción 20b de extremo lateral no se limitan a dicha forma. Por ejemplo, la primera porción 20a de extremo lateral se extiende plana entre un extremo de la superficie plana 11a y el extremo correspondiente de la superficie plana 11b. En la sección anterior, la segunda porción 20b de extremo lateral se extiende plana entre el otro extremo de la superficie plana 11a y el extremo correspondiente de la superficie plana 11 b.

La primera porción 20a de extremo lateral está ubicada aguas arriba en una dirección en la que el aire fluye a través del intercambiador 50 de calor, es decir, en el extremo delantero. La segunda porción 20b de extremo lateral está ubicada aguas abajo en la dirección en la que fluye el aire a través del intercambiador 50 de calor, es decir, en el extremo posterior. En lo sucesivo, una dirección que es perpendicular a la dirección alargada de la porción 20 de paso de refrigerante y paralela a la superficie plana 11a y la superficie plana 11b puede denominarse dirección del eje mayor de la porción 20 de paso de refrigerante. En la figura 4, la dirección del eje mayor de la porción 20 de paso de refrigerante coincide con una dirección de lado a lado, y una dirección del eje menor coincide con una dirección de arriba hacia abajo. La dirección del eje mayor de la porción 20 de paso de refrigerante es la tercera dirección.

La porción 20 de paso de refrigerante tiene una pluralidad de pasos 22 de refrigerante, que están dispuestos en la dirección del eje mayor entre la primera porción 20a de extremo lateral y la segunda porción 20b de extremo lateral. La porción 20 de paso de refrigerante es un tubo perforado plano en el que la pluralidad de pasos 22 de refrigerante a través de cuyo interior fluye el refrigerante están dispuestos en la dirección del flujo de aire. Cada uno de la pluralidad de pasos 22 de refrigerante se extiende paralelo a la segunda dirección, que es la dirección alargada de la porción 20 de paso de refrigerante. Se proporciona una partición 23 entre los adyacentes de los pasos 22 de refrigerante y cada una de las particiones 23 se extiende continuamente de un extremo a otro en la dirección alargada de la porción 20 de paso de refrigerante. La forma en sección de cada paso 22 de refrigerante y el número de pasos 22 de refrigerante no se limitan a los ilustrados para la realización 1. Por ejemplo, la forma en sección del paso 22 de refrigerante puede ser cualquiera de otras formas, tales como una forma circular y una forma triangular. El número de pasos 22 de refrigerante puede ser uno o varios.

(Porciones 30 de aleta)

En una sección perpendicular a la segunda dirección, las porciones 30 de aleta se extienden desde los respectivos extremos de la porción 20 de paso de refrigerante en la dirección del eje mayor. Las porciones 30 de aleta son placas respectivas que se extienden desde la primera porción 20a de extremo lateral y la segunda porción 20b de extremo lateral en la dirección del eje mayor de cada una de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante. Las porciones 30 de aleta no se limitan a aquellas que se extienden en la dirección del eje mayor de la porción 20 de paso de refrigerante. Por ejemplo, las porciones 30 de aleta pueden extenderse en un ángulo predeterminado hacia la dirección del eje mayor de modo que las porciones 30 de aleta estén inclinadas hacia una dirección de disposición de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante. Las porciones 30 de aleta pueden estar unidas a la porción 20 de paso de refrigerante o pueden integrarse con la porción 20 de paso de refrigerante. Como se describió anteriormente, las adyacentes de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante no están conectadas entre sí mediante ningún promotor de transferencia de calor. Es decir, cada una de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante no está conectada por las porciones 30 de aleta a otra porción 20 de paso de refrigerante adyacente a una de la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante.

La figura 5 es una vista lateral del intercambiador 50 de calor y un generador 80 de vórtice incluidos en el aparato 100 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la realización 1, que ilustra la relación posicional entre los dos. La figura 6 es un diagrama esquemático que ilustra una sección perpendicular a la dirección del eje y ilustrada en la figura 5. La figura 6 ilustra esquemáticamente flujos de vórtice (flujos turbulentos) que ocurren aguas abajo del generador 80 de vórtice. La siguiente descripción se refiere a un caso en el que el intercambiador 50 de calor y el generador 80 de vórtice están incluidos en la unidad 106 de exteriores del aparato 100 de ciclo de refrigeración ilustrado en la figura 1. Obsérvese que el intercambiador 50 de calor y el generador 80 de vórtice no se limitan a los incluidos en la unidad 106 de exteriores y pueden incluirse en la unidad 107 de interiores.

El generador 80 de vórtice permite que el aire suministrado desde el ventilador 108 pase a través del generador 80 de vórtice. El aire forma flujos laminares antes de que el aire pase a través del generador 80 de vórtice y cambia su forma en flujos de vórtice (flujos turbulentos) después de que el aire pase a través del generador 80 de vórtice. Es decir, como se ilustra en la figura 6, el aire que ha pasado a través del generador 80 de vórtice toma la forma de flujos de vórtice (flujos turbulentos). El generador 80 de vórtice está hecho de resina o metal.

El flujo de aire en el intercambiador 50 de calor se describirá a continuación. Cuando el ventilador 108 gira, se suministra aire al intercambiador 50 de calor. El aire pasa a través del generador 80 de vórtice antes de que el aire fluya hacia el intercambiador 50 de calor. El generador 80 de vórtices perturba los flujos laminares del aire y, por tanto, transforma los flujos laminares en flujos de vórtices (flujos turbulentos). Los flujos de vórtice (flujos turbulentos) del aire producen grandes efectos de transporte y difusión de calor y, por lo tanto, mejoran el rendimiento de transferencia de calor del intercambiador 50 de calor más que los flujos laminares de aire. Es decir, el intercambio de calor en el intercambiador 50 de calor se ve favorecido por el efecto de los vórtices.

Con el generador 80 de vórtice dispuesto aguas arriba del intercambiador 50 de calor, se generan flujos de aire de vórtice (flujos turbulentos) en una región a barlovento del intercambiador 50 de calor. Por lo tanto, se promueve el intercambio de calor entre el aire y la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor del intercambiador 50 de calor. En consecuencia, se mejora el rendimiento del intercambio de calor. El intercambiador 50 de calor y el generador 80 de vórtice pueden integrarse en una unidad que se proporcionará dentro, por ejemplo, de la unidad 106 de exteriores del aparato 100 de ciclo de refrigeración o pueden instalarse individualmente como unidades separadas.

Se desea que el intercambiador 50 de calor y el generador 80 de vórtice estén ubicados lo más cerca posible entre sí, manteniéndose las porciones 30 de aleta de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor fuera de contacto con el generador 80 de vórtice. Como se ilustra en la figura 5, el cabecero 71 del intercambiador 50 de calor está en contacto con una parte 91 de contacto, que está en contacto con el generador 80 de vórtice. Además, el cabecero 72 está en contacto con una parte 92 de contacto, que está en contacto con el generador 80 de vórtice. Por lo tanto, las puntas de las porciones 30 de aleta y el generador 80 de vórtice están posicionadas relativamente. La parte 91 de contacto y la parte 92 de contacto pueden integrarse con el cabecero 71 y el cabecero 72, respectivamente. Alternativamente, las partes 91 y 92 de contacto pueden integrarse con el generador 80 de vórtice.

Como se ilustra en la figura 6, la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor están provistas cada una de la porción 20 de paso de refrigerante a través de la cual fluye el refrigerante a través de su interior, y una porción 30a de aleta, que se extiende desde la porción 20 de paso de refrigerante hacia el generador 80 de vórtice. En la realización 1, como se ilustra en la figura 4, la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor incluye cada una además una porción 30b de aleta, que se extiende desde la porción 20 de paso de refrigerante en una dirección que se aleja del generador 80 de vórtice. Una línea virtual CL pasa por el centro del ancho de la porción 20 de paso de refrigerante en la primera dirección (eje x) y se extiende en la tercera dirección que es ortogonal a la primera dirección (eje x) y a la segunda dirección (eje y). La línea virtual CL pasa a través de la porción 30a de aleta en un área definida por el grosor de la porción 30a de aleta en la primera dirección. Es decir, la porción 30a de aleta se superpone a la línea virtual CL. El grosor de la porción 30a de aleta en la primera dirección se refiere al ancho de la porción 30a de aleta en la dirección del eje x representada en las figuras 7 a 9. En particular, en la figura 4, la línea virtual CL coincide con el centro del grosor de la porción 30a de aleta.

En tal configuración, se proporciona un paso 55 de aire entre las adyacentes de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor ilustradas en la figura 6, y la pluralidad de pasos 55 de aire tiene cada uno una forma uniforme. Además, cada dos adyacentes de los dos pasos 55 de aire tienen formas simétricas alrededor de la línea virtual CL. De este modo, se estabilizan los flujos de aire que pasan a través de los pasos 55 de aire. En consecuencia, es menos probable que los flujos de vórtice (flujos turbulentos) generados por el generador 80 de vórtice se atenúen en los pasos 55 de aire. Las porciones 30a de aleta son más delgadas que la porción 20 de paso de refrigerante en la primera dirección, con las puntas 33a de las porciones 30a de aleta orientadas hacia el generador 80 de vórtice. Por lo tanto, el área de colisión del aire que fluye desde el generador 80 de vórtice hacia el intercambiador 50 de calor con el intercambiador 50 de calor es pequeña. Tal configuración reduce la atenuación de los flujos de vórtice (flujos turbulentos).

(Modificaciones de una pluralidad de partes 10 de transferencia de calor)

La figura 7 es una vista en corte de una parte 10a de transferencia de calor que es una modificación de la parte 10 de transferencia de calor de acuerdo con la realización 1. En la parte 10a de transferencia de calor de acuerdo con la presente modificación, las porciones 12 de conexión en las que la porción 20 de paso de refrigerante está conectada a las respectivas porciones 30 de aleta tienen cada una una superficie suavemente curvada. Tal forma reduce la atenuación de los vórtices causada por la diferencia de grosor cuando el flujo de aire pasa a lo largo de la primera porción 20a de extremo lateral de la porción 20 de paso de refrigerante. La primera porción 20a de extremo lateral también se denomina extremo delantero.

La figura 8 es una vista en corte de una parte 10b de transferencia de calor que es una modificación de la parte 10 de transferencia de calor de acuerdo con la realización 1. En la parte 10a de transferencia de calor, la porción 20 de paso de refrigerante y las porciones 30 de aleta están integradas entre sí. En la parte 10b de transferencia de calor de acuerdo con la presente modificación, la porción 20 de paso de refrigerante se sujeta entre las placas 31a y 31b, que están dispuestas sobre respectivas superficies planas 21a y 21b y forman las porciones 30 de aleta. Las porciones 30a y 30b de aleta se formaron de manera que las porciones de extremo opuestas de la placa 31a se pongan en contacto y se unan a las porciones de extremo opuestas de la placa 32a, que están orientadas hacia las porciones de extremo opuestas de la placa 31a. La parte 10b de transferencia de calor configurada como anteriormente también produce los efectos ventajosos producidos por la parte 10a de transferencia de calor. Dado que la parte 10b de transferencia de calor se obtiene uniendo las placas 31a y 31b a la porción 20 de paso de refrigerante en forma de un tubo plano, se permite diseñar la forma de las porciones 30 de aleta más libremente que en el caso de la parte 10 de transferencia de calor, que se obtiene mediante un método tal como moldeo por extrusión. La parte 10b de transferencia de calor ilustrada en la figura 8 se obtiene de manera que la porción 20 de paso de refrigerante se sujeta entre las dos placas 31a y 31b. Alternativamente, por ejemplo, sólo la placa 31a puede estar unida a la porción 20 de paso de refrigerante. En tal caso, las porciones 30a y 30b de aleta están hechas únicamente de la placa 31a, y la línea virtual CL preferiblemente se superpone a la porción 30a de aleta que está hecha de la placa 31a.

La figura 9 es una vista en corte de una parte 10c de transferencia de calor que es una modificación de la parte 10 de transferencia de calor de acuerdo con la realización 1. La porción 30a de aleta de la parte 10c de transferencia de calor tiene superficies ahusadas 32. Con las superficies ahusadas 32, el ancho de la porción 30a de aleta en la primera dirección aumenta desde la punta 33a de la porción 30a de aleta hacia la porción 20 de paso de refrigerante. Es decir, el grosor de la porción 30a de aleta aumenta gradualmente hacia la porción 20 de paso de refrigerante. Tal forma de la parte 10c de transferencia de calor reduce la atenuación de los vórtices causada por la diferencia de grosor cuando el flujo de aire pasa a lo largo de la primera porción 20a de extremo lateral de la porción 20 de paso de refrigerante.

Realización 2

A continuación se describirá un aparato 200 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la invención y la realización 2. El aparato 200 de ciclo de refrigeración se obtiene cambiando la configuración del intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1. Los elementos que tienen las mismas funciones y efectos que los descritos en la realización 1 se indican mediante los correspondientes de los signos de referencia usados en la realización 1, y se omite la descripción de tales elementos.

La figura 10 es un diagrama esquemático de un intercambiador 250 de calor y el generador 80 de vórtice incluidos en un aparato 200 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la realización 2, que ilustra la relación posicional entre los dos. El aparato 200 de ciclo de refrigeración tiene la misma configuración de circuito que el aparato 100 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la realización 1. El intercambiador 250 de calor del aparato 200 de ciclo de refrigeración incluye dos secciones 51 y 52 de intercambiador de calor. La sección 51 de intercambiador de calor ubicada adyacente al generador 80 de vórtice se denomina primera sección 51 de intercambiador de calor. La sección 52 de intercambiador de calor ubicada aguas abajo en la dirección del flujo de aire que pasa a través de la primera sección 51 de intercambiador de calor se denomina segunda sección 52 de intercambiador de calor.

Al igual que con el intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1, la primera sección 51 de intercambiador de calor y la segunda sección 52 de intercambiador de calor incluyen cada una una pluralidad de cabeceros 70 y una pluralidad de partes 10 de transferencia de calor. Las partes 10 de transferencia de calor están proporcionadas entre ellas y conectadas a la pluralidad de cabeceros 70. La primera sección 51 de intercambiador de calor y la segunda sección 52 de intercambiador de calor están dispuestas en serie en una dirección del flujo de aire que viaja desde el generador 80 de vórtice y cada una hace que el refrigerante que fluye a través de su interior y los flujos de aire intercambien calor entre sí.

En la primera sección 51 de intercambiador de calor ubicada aguas arriba en la dirección del flujo de aire, el intervalo entre cada dos adyacentes de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor es mayor que el intervalo entre la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la segunda sección 52 de intercambiador de calor. Tal configuración reduce la atenuación de los vórtices en el flujo de aire que viaja hacia la primera sección 51 de intercambiador de calor ubicada aguas arriba. Aunque se reduce la atenuación de los vórtices en la primera sección 51 de intercambiador de calor, los vórtices en el flujo de aire se atenúan antes de que el aire llegue a la segunda sección 52 de intercambiador de calor. Aunque los vórtices se atenúan en la primera sección 51 de intercambiador de calor, se asegura una gran área de transferencia de calor en la segunda sección 52 de intercambiador de calor porque la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la segunda sección 52 de intercambiador de calor están dispuestas en intervalos más pequeñas. Por lo tanto, también se proporciona un rendimiento de intercambio de calor satisfactorio en la segunda sección 52 de intercambiador de calor. Además, es menos probable que se congele la segunda sección 52 de intercambiador de calor ubicada aguas abajo que la primera sección 51 de intercambiador de calor ubicada aguas arriba. Por lo tanto, en el intercambiador 250 de calor, se reduce la resistencia al flujo de aire causado por la congelación y se asegura un área satisfactoria de transferencia de calor.

Cuando el intercambiador 250 de calor de acuerdo con la realización 2 es vista en la tercera dirección desde el generador 80 de vórtice, la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la segunda sección 52 de intercambiador de calor incluye algunas de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor, cada una ubicada entre las dos adyacentes de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la primera sección 51 de intercambiador de calor en la primera dirección. Como se ilustra en la figura 10, algunas de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la segunda sección 52 de intercambiador de calor están ubicadas cada una aguas abajo de la correspondiente de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la primera sección 51 de intercambiador de calor. Además, la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la segunda sección 52 de intercambiador de calor incluye las partes 10 de transferencia de calor, cada una ubicada aguas abajo del correspondiente de una pluralidad de pasos 255a de aire, cada uno de los cuales está proporcionado entre las adyacentes de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la primera sección 51 de intercambiador de calor. En tal configuración, el flujo de aire que ha pasado a través de los pasos 255a de aire de la primera sección 51 de intercambiador de calor y ha alcanzado la segunda sección 52 de intercambiador de calor choca con las puntas 33a de las porciones 30 de aleta incluidas en la correspondiente de la pluralidad de partes 10 de transferencia de calor de la segunda sección 52 de intercambiador de calor. En el momento de la colisión, el flujo de aire tiende a alterarse, lo que promueve el intercambio de calor en la segunda sección 52 de intercambiador de calor.

Obsérvese que la segunda sección 52 de intercambiador de calor no necesita necesariamente incluir partes 10 de transferencia de calor ubicadas aguas abajo de los pasos 255a de aire de la primera sección 51 de intercambiador de calor. Además, la segunda sección 52 de intercambiador de calor no necesita necesariamente incluir partes 10 de transferencia de calor ubicadas aguas abajo de las partes 10 de transferencia de calor de la primera sección 51 de intercambiador de calor.

Realización 3

A continuación se describirá un aparato 300 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la realización 3. El aparato 300 de ciclo de refrigeración se obtiene cambiando la configuración del intercambiador 50 de calor de acuerdo con la realización 1. Los elementos que tienen las mismas funciones y efectos que los descritos en la realización 1 se indican mediante los correspondientes de los signos de referencia usados en la realización 1, y se omite la descripción de tales elementos.

La figura 11 es un diagrama esquemático de un intercambiador 350 de calor y el generador 80 de vórtice incluidos en un aparato 300 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la realización 3, que ilustra la relación posicional entre los dos. El aparato 300 de ciclo de refrigeración tiene la misma configuración de circuito que el aparato 100 de ciclo de refrigeración de acuerdo con la realización 1. El intercambiador 350 de calor del aparato 300 de ciclo de refrigeración incluye dos secciones 51 y 352 de intercambiador de calor. La sección 51 de intercambiador de calor ubicada adyacente al generador 80 de vórtice se denomina primera sección 51 de intercambiador de calor. La sección 352 de intercambiador de calor ubicada aguas abajo en la dirección del flujo de aire que pasa a través de la primera sección 51 de intercambiador de calor se denomina segunda sección 352 de intercambiador de calor.

La segunda sección 352 de intercambiador de calor incluye una pluralidad de partes 310 de transferencia de calor, que están dispuestas de la misma manera que las de la primera sección 51 de intercambiador de calor. Sin embargo, las porciones 330 de aleta aguas arriba de la pluralidad de partes 310 de transferencia de calor incluidas en la segunda sección 352 de intercambiador de calor tienen partes 40 de generación de vórtice.

Las partes 40 de generación de vórtice sobresalen en la primera dirección desde las superficies de las porciones 330 de aleta. Es decir, cada una de las porciones 330 de aleta no es una placa plana sino que tiene irregularidades superficiales.

La figura 12 es una ampliación de una de las partes 310 de transferencia de calor proporcionadas en la segunda sección 352 de intercambiador de calor incluida en el intercambiador 350 de calor de acuerdo con la realización 3. Cada una de las flechas ilustradas en la figura 12 representa el flujo de aire FL. La figura 12 es una vista en perspectiva de una porción relevante de la parte 310 de transferencia de calor, y las porciones irrelevantes de la parte 310 de transferencia de calor están simplificadas o no ilustradas. Con referencia a la figura 12, la configuración de la porción 330 de aleta se describirá con más detalle. La porción 330 de aleta tiene una pluralidad de partes 40 de generación de vórtice que se proyectan en la primera dirección (dirección del eje x) desde la superficie de la porción 330 de aleta. Cada una de las partes 40 de generación de vórtice tiene forma de pirámide cuadrangular. La forma de las partes 40 de generación de vórtice no se limita a una forma de pirámide cuadrangular. Por ejemplo, cada una de las partes 40 de generación de vórtice puede tener una forma semiesférica. Cuando se enfoca una única parte 40 de generación de vórtice, una superficie de la parte 40 de generación de vórtice se proyecta en la primera dirección (dirección del eje x) y la otra superficie es deprimida. Las partes 40 de generación de vórtice están dispuestas una al lado de otra en la segunda dirección (dirección del eje y) y unas al lado de la otra en la tercera dirección (dirección del eje z). La pluralidad de partes 40 de generación de vórtice están formadas de tal manera que las líneas 41 de cresta de las partes 40 de generación de vórtice se extienden continuamente entre sí en la segunda dirección (dirección del eje y) y en la tercera dirección (dirección del eje z).

La pluralidad de partes 40 de generación de vórtice incluye primeras partes 40a de generación de vórtices, que se proyectan desde una superficie en la primera dirección (dirección del eje x), y segundas partes 40b de generación de vórtices, que se proyectan desde la otra superficie en la primera dirección (dirección del eje x). Las primeras partes 40a de generación de vórtice están dispuestas una al lado de la otra en la dirección de un eje central (la dirección del eje y) y dispuestas una al lado de la otra en la tercera dirección (dirección del eje z). Asimismo, las segundas partes 40b de generación de vórtice están dispuestas una al lado de la otra en la segunda dirección (dirección del eje y) y dispuestas una al lado de la otra en la tercera dirección (dirección del eje z). La pluralidad de primeras partes 40a de generación de vórtice están formadas de tal manera que las líneas 41 de cresta de las primeras partes 40a de generación de vórtice se extienden continuamente entre sí en la tercera dirección (dirección del eje z). La pluralidad de segundas partes 40b de generación de vórtice están formadas de tal manera que las líneas 41 de cresta de las segundas partes 40b de generación de vórtice se extienden continuamente entre sí en la tercera dirección (dirección del eje z). La pluralidad de primeras partes 40a de generación de vórtice y la pluralidad de segundas partes 40b de generación de vórtice están ubicadas alternativamente en una dirección inclinada hacia la segunda dirección (dirección del eje y) y hacia la tercera dirección (dirección del eje z).

La figura 13 es una vista en corte esquemática de una de las porciones 330 de aleta ilustradas en la figura 12, tomada a lo largo de la línea B-B. La vista en corte tomada a lo largo de la línea B-B ilustra una sección de la porción 330 de aleta tomada en la tercera dirección (dirección del eje z) y vista en la segunda dirección (dirección del eje y). La figura 13 es una vista en corte de una porción relevante de la parte 310 de transferencia de calor, y no se ilustran porciones irrelevantes de la parte 310 de transferencia de calor. Como se ilustra en la figura 13, la pluralidad de primeras partes 40a de generación de vórtice de la porción 330 de aleta tiene cada una una pendiente 42, que está en un ángulo de pendiente a entre la pendiente 42 y la tercera dirección (dirección del eje z). La pendiente 42 está sobre una superficie desde la cual sobresale la parte 40 de generación de vórtices. La pendiente 42 está orientada aguas arriba en la dirección del flujo de aire.

La figura 14 es una vista en corte esquemática de una de las porciones 330 de aleta ilustradas en la figura 12, tomada a lo largo de la línea C-C. La vista en corte tomada a lo largo de la línea C-C ilustra una sección de la porción 330 de aleta tomada en la segunda dirección (dirección del eje y) y vista en la tercera dirección (dirección del eje z). La figura 14 es una vista en corte de una porción relevante de la parte 310 de transferencia de calor, y no se ilustran porciones irrelevantes de la parte 310 de transferencia de calor. Como se ilustra en la figura 14, la pluralidad de primeras partes 40a de generación de vórtice de la porción 330 de aleta tiene cada una una pendiente 43, que está en un ángulo de pendiente p entre la pendiente 43 y la segunda dirección (dirección del eje y).

[Funcionamiento de ejemplo del intercambiador 350 de calor]

A continuación se describirá un funcionamiento del intercambiador 350 de calor de acuerdo con la realización 3, tomando un caso de ejemplo en el que el intercambiador 350 de calor sirve como evaporador del aparato 300 de ciclo de refrigeración. El intercambiador 350 de calor que sirve como evaporador recibe refrigerante gas-líquido bifásico obtenido a través de la descompresión por el descompresor 104. El refrigerante de dos fases gas-líquido fluye hacia el primer cabecero 71 del intercambiador 350 de calor y se divide para distribuirse en caminos que están en el mismo número que la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante. Las porciones divididas del refrigerante fluyen a través de los pasos 22 de refrigerante proporcionados en la pluralidad de porciones 20 de paso de refrigerante, recibiendo de ese modo calor para ser evaporado. Luego, el refrigerante evaporado sale del segundo cabecero 72 y circula a través del circuito 110 de refrigerante.

[Efectos ventajosos del intercambiador 350 de calor]

La figura 15 es una ampliación de una de las porciones 330 de aleta incluidas en la parte 310 de transferencia de calor ilustrada en la figura 12. La figura 16 es una vista en corte esquemática que ilustra una configuración de las porciones 330 de aleta ilustradas en la figura 15, tomada a lo largo de la línea D-D. La figura 17 es una vista en corte esquemática que ilustra la configuración de las porciones 330 de aleta ilustradas en las figuras 15 y 16, tomada a lo largo de la línea E-E. Cada flecha ilustrada en las figuras 15 al 17 representa el flujo de aire FL. Las figuras 16 y 17 son cada una de ellas una vista en corte de una porción relevante de la parte 310 de transferencia de calor, y no se ilustran porciones irrelevantes de la parte 310 de transferencia de calor. En el intercambiador 350 de calor, el flujo de aire FL pasa a través de espacios entre la pluralidad de partes 310 de transferencia de calor. En el intercambiador 350 de calor, como se ilustra en la figura 15, el flujo de aire FL choca con las primeras partes 40a de generación de vórtice proporcionadas en la porción 330 de aleta. Por lo tanto, el flujo de aire FL no viaja linealmente sino que lo hace de tal manera que el flujo de aire FL forma vórtices. Más específicamente, el flujo de aire FL choca con las pendientes 42, ilustradas en la figura 13, de las primeras partes 40a de generación de vórtices, formando así vórtices que giran en la tercera dirección (dirección del eje z) como se ilustra en la figura 16. El flujo de aire FL que forma tales vórtices genera flujos de alta velocidad HL, que viajan a alta velocidad hacia los huecos HA, que están definidos entre las primeras partes 40a de generación de vórtices. Además, el flujo de aire FL choca con las pendientes 43, ilustradas en la figura 14, de las primeras partes 40a de generación de vórtices, generando así vórtices que giran en la segunda dirección (dirección del eje y) como se ilustra en la figura 17. Por lo tanto, las primeras partes 40a de generación de vórtices de la porción 330 de aleta hacen que el flujo de aire FL forme vórtices que se arremolinan en la segunda dirección y se arremolinan en la tercera dirección, agitando así el flujo de aire.

Como se describió anteriormente, la pluralidad de partes 40 de generación de vórtice tiene cada una una superficie que está en un ángulo de pendiente entre la pendiente y la segunda dirección (dirección del eje y) y una superficie que está en un ángulo de pendiente entre la pendiente y la tercera dirección (dirección del eje z). En el intercambiador 350 de calor, dado que el flujo de aire choca con las superficies que están inclinadas cada una hacia la segunda dirección (dirección del eje y) y la tercera dirección (dirección del eje z), el flujo de aire se agita. Por lo tanto, en el intercambiador 350 de calor, el aire fluye hacia las superficies de las porciones 30 de aleta aguas abajo de las porciones 20 de paso de refrigerante y, por lo tanto, aumenta la velocidad del flujo del aire en las proximidades de las superficies de las porciones 30 de aleta. En consecuencia, aumenta el coeficiente de transferencia de calor.

La pluralidad de primeras partes 40a de generación de vórtices tiene cada una forma de pirámide cuadrangular, y las líneas 41 de cresta de las primeras partes 40a de generación de vórtices se extienden continuamente entre sí en la tercera dirección (dirección del eje z). Por lo tanto, en el intercambiador 350 de calor, es más probable que el flujo de aire FL que forma vórtices en su conjunto viaje en la tercera dirección (dirección del eje z) a lo largo de las crestas de las líneas 41 de cresta.

La porción 330 de aleta tiene una superficie con la pluralidad de partes 40 de generación de vórtice. Por lo tanto, la porción 330 de aleta tiene un área superficial mayor que en un caso en el que no se proporcionan partes 40 de generación de vórtice en la porción de aleta. En consecuencia, la segunda sección 352 de intercambiador de calor tiene un rendimiento de transferencia de calor mejorado. En la segunda sección 352 de intercambiador de calor del intercambiador 350 de calor ilustrado en la figura 11, aunque los vórtices formados a partir del flujo de aire que ha pasado a través de los pasos 355a de aire en la primera sección 51 de intercambiador de calor se atenúan, la turbulencia del flujo de aire es aumentada por las partes 40 de generación de vórtice proporcionadas a unas de las porciones 330 de aleta de la segunda sección 352 de intercambiador de calor que están ubicadas más cerca del generador 80 de vórtice que las otras de las porciones 330 de aleta que están alejadas del generador 80 de vórtice. Por lo tanto, el aire que fluye hacia la segunda sección 352 de intercambiador 350 de calor forma flujos de vórtice (flujos turbulentos), que aumentan la eficiencia del intercambio de calor entre el refrigerante y el aire en la segunda sección 352 de intercambiador de calor.

Si bien las partes 40 de generación de vórtice de acuerdo con la realización 3 tienen cada una una forma de pirámide cuadrangular, la forma de las partes 40 de generación de vórtice no se limita a una forma de pirámide cuadrangular. Por ejemplo, las partes 40 de generación de vórtice pueden ser proyecciones que tienen cada una una forma de pirámide poligonal tal como una forma de pirámide pentagonal, proyecciones que tienen cada una una forma de sección semicilíndrica o cualquier otra forma.

Si bien la figura 12 ilustra un caso en el que, en cada una de la pluralidad de partes 310 de transferencia de calor, las porciones 330 de aleta ubicadas aguas arriba y aguas abajo en la dirección del flujo de aire tienen ambas partes 40 de generación de vórtice, las partes 40 de generación de vórtice sólo necesitan ser proporcionadas a al menos la porción 330 de aleta ubicada aguas arriba. Si bien la realización 3 se refiere a un caso en el que las partes 40 de generación de vórtice se proporcionan en las porciones 330 de aleta aguas arriba de la segunda sección 352 de intercambiador de calor, las partes 40 de generación de vórtice se pueden proporcionar en las porciones 30 de aleta de la primera sección 51 de intercambiador de calor. En tal caso, la primera sección 51 de intercambiador de calor incluye las partes 40 de generación de vórtice proporcionadas a las porciones 30 de aleta que se extienden hacia la segunda sección 352 de intercambiador de calor. También en tal configuración del intercambiador 350 de calor se promueve la formación de flujos de vórtice a partir del aire que fluye hacia la segunda sección 352 de intercambiador de calor. En consecuencia, aumenta la eficiencia del intercambio de calor. En resumen, las partes 40 de generación de vórtice solo necesitan estar ubicadas al menos entre un conjunto de porciones 20 de paso de refrigerante de la primera sección 51 de intercambiador de calor y un conjunto de porciones 20 de paso de refrigerante de la segunda sección 352 de intercambiador de calor.

Las realizaciones 1 a 3 descritas anteriormente se pueden combinar entre sí. Las configuraciones descritas en las realizaciones anteriores son sólo de ejemplo y pueden combinarse con cualquier otra técnica conocida. Algunas características de las configuraciones descritas anteriormente pueden omitirse o cambiarse sin apartarse de la esencia de las realizaciones anteriores. La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Lista de signos de referencia

10: parte de transferencia de calor, 10a: parte de transferencia de calor, 10b: parte de transferencia de calor, 10c: parte de transferencia de calor, 11a: superficie plana, 11b: superficie plana, 12: porción de conexión, 20: parte de paso de refrigerante, 20a: primera porción de extremo lateral, 20b: segunda porción de extremo lateral, 20c: superficie plana, 20d: superficie plana, 21a: superficie plana, 22: paso de refrigerante, 23: partición, 30: porción de aleta, 30a: porción de aleta, 30b: porción de aleta, 31a: placa, 32: superficie ahusada, 33a: punta, 40: parte de generación de vórtice, 40a: primera parte de generación de vórtice, 40b: segunda parte de generación de vórtice, 41: línea de cresta, 42: pendiente, 43: pendiente, 50: intercambiador de calor, 51: (primera) sección de intercambiador de calor, 52: (segunda) sección de intercambiador de calor, 55: paso de aire, 70: cabecero, 71: (primer) cabecero, 72: (segundo) cabecero, 80: generador de vórtice, 91: parte de contacto, 100: aparato de ciclo de refrigeración, 101: compresor, 102: dispositivo de conmutación de flujo, 103: intercambiador de calor de interiores, 104: descompresor, 105: intercambiador de calor de exteriores, 106: unidad de exteriores, 107: unidad de interiores, 108: ventilador (de exteriores), 109: ventilador de interiores, 110: circuito de refrigerante, 111: tubo de extensión, 112: tubo de extensión, 200: aparato de ciclo de refrigeración, 250: intercambiador de calor, 255a: paso de aire, 300: aparato de ciclo de refrigeración, 310: parte de transferencia de calor, 330: porción de aleta, 350: intercambiador de calor, 352: (segunda) sección de intercambiador de calor, 355a: paso de aire, CL: línea virtual, FL: flujo de aire, HA: hueco, HL: flujo de alta velocidad, a: ángulo de pendiente, p: ángulo de pendiente

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Una unidad de intercambio de calor, que comprende:

un intercambiador (50, 250, 350) de calor;

un ventilador (108) configurado para suministrar aire al intercambiador (50, 250, 350) de calor; y

un generador (80) de vórtice ubicado aguas arriba del intercambiador (50, 250, 350) de calor en una dirección en la que fluye el aire y configurado para generar un flujo de vórtice del aire, estando provisto el intercambiador (50, 250, 350) de calor de

una primera sección (51) de intercambiador de calor que incluye una pluralidad de partes (10, 10a, 10b, 10c) de transferencia de calor que están dispuestas a intervalos en una primera dirección; y

una segunda sección (52, 352) de intercambiador de calor que incluye una pluralidad de partes (10, 10a, 10b, 10c, 310) de transferencia de calor que están dispuestas a intervalos en la primera dirección,

estando ubicada la primera sección (51) de intercambiador de calor más cerca del generador (80) de vórtice que la segunda sección (52, 352) de intercambiador de calor,

caracterizada porque

cada uno de los intervalos en la primera dirección entre la pluralidad de partes (10, 10a, 10b, 10c) de transferencia de calor de la primera sección (51) de intercambiador de calor es mayor que cada uno de los intervalos en la primera dirección entre la pluralidad de partes (10, 10a, 10b, 10c, 310) de transferencia de calor de la segunda sección (52, 352) de intercambiador de calor,

estando provista cada una de la pluralidad de partes (10, 10a, 10b, 10c, 310) de transferencia de calor de una porción (20) de paso de refrigerante a través de la cual el refrigerante fluye dentro de la porción (20) de paso de refrigerante en una segunda dirección que interseca la primera dirección, y

una porción (30, 30a, 330) de aleta que se extiende desde la porción (20) de paso de refrigerante hacia el generador (80) de vórtice,

donde una línea virtual (CL) pasa a través de un centro de un ancho de la porción (20) de paso de refrigerante en la primera dirección y se extiende en una tercera dirección que es ortogonal a la primera dirección y a la segunda dirección, superponiéndose la porción (30, 30a, 30b, 330) de aleta a la línea virtual (CL) en posición.

2. - La unidad de intercambio de calor de la reivindicación 1, en la que la línea virtual (CL) coincide con un centro de un grosor de la porción (30) de aleta cuando la línea virtual (CL) es vista en la tercera dirección.

3. - La unidad de intercambio de calor de la reivindicación 1 o 2, en la que la porción (30) de aleta y la porción (20) de paso de refrigerante están conectadas entre sí en una porción (12) de conexión que tiene una superficie que está curvada en una sección perpendicular a la segunda dirección.

4. - La unidad de intercambio de calor de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el grosor de la porción (30) de aleta en la primera dirección aumenta gradualmente en una dirección desde el generador (80) de vórtice hacia la porción (20) de paso de refrigerante.

5. - La unidad de intercambio de calor de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que un contorno de la porción (20) de paso de refrigerante en una sección perpendicular a la segunda dirección es plano.

6. - La unidad de intercambiador de calor de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la pluralidad de partes (10) de transferencia de calor de la segunda sección (52) de intercambiador de calor incluye la pluralidad de partes (10) de transferencia de calor que están ubicadas cada una, cuando la unidad de intercambiador de calor es vista en la tercera dirección, entre dos adyacentes de la pluralidad de partes (10) de transferencia de calor de la primera sección (51) de intercambiador de calor en la primera dirección.

7. - La unidad de intercambiador de calor de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que las porciones (30) de aleta ubicadas entre un conjunto de porciones (20) de paso de refrigerante de la pluralidad de partes (10) de transferencia de calor de la primera sección (51) de intercambiador de calor y un conjunto de porciones (20) de paso de refrigerante de la pluralidad de partes (10) de transferencia de calor de la segunda sección (352) de intercambiador de calor tienen cada una una parte (40) de generación de vórtice configurada para generar un flujo de vórtice del aire que pasa a lo largo de las porciones (30) de aleta.

8. - La unidad de intercambio de calor de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,

en la que el intercambiador (50) de calor incluye un cabecero (70) al que se conectan los extremos de la pluralidad de partes (10) de transferencia de calor en una dirección en la que la pluralidad de partes (10) de transferencia de calor se alargan,

en la que el cabecero (70) está provisto de una parte (91) de contacto que está en contacto con el generador (80) de vórtice, y

en la que una punta (33a) de la porción (30) de aleta está separada del generador (80) de vórtice.

9. - Un aparato (100) de ciclo de refrigeración que comprende la unidad de intercambio de calor de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.