ES3057514T3

ES3057514T3 - Heat exchanger

Info

Publication number: ES3057514T3
Application number: ES23179834T
Authority: ES
Inventors: Shohei Nakata; Masatoshi Watanabe; Yoshinari Maema; Ryo Takaoka; Daiki Shimano; Kotaro Oka
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2026-03-03
Anticipated expiration: 2040-01-29
Also published as: AU2020240412B2; EP3943836A4; JP6750700B1; AU2020240412A1; EP4249841A3; EP3943836B1; EP3943836A1; CN113631875B; CN113631875A; PL3943836T3; PL4249841T3; WO2020189040A1; JP2020153599A; EP4249841B1; US20220243990A1; US12092402B2; EP4249841A2; ES2984303T3

Abstract

Un intercambiador de calor (23), que incluye un módulo de división de flujo (40) que divide el refrigerante de un módulo de intercambio de calor de primera fila (50a) a un módulo de intercambio de calor de segunda fila (50b) y un módulo de intercambio de calor de tercera fila (50c). El módulo de división de flujo (40) divide el refrigerante de tal manera que la cantidad de refrigerante que fluye hacia el módulo de intercambio de calor de segunda fila (50b), dispuesto en un lado de barlovento en la dirección de ventilación, es mayor que la cantidad de refrigerante que fluye hacia el módulo de intercambio de calor de tercera fila (50c), dispuesto en un lado de sotavento en la dirección de ventilación del módulo de intercambio de calor de segunda fila (50b). El módulo de división de flujo (40) incluye una cuarta cámara de división de flujo (40b2) que comunica los módulos de intercambio de calor de primera fila (50a) y segunda fila (50b), y una quinta cámara de división de flujo (40c2) que comunica los módulos de intercambio de calor de primera fila. (50a) y el módulo de intercambio de calor de tercera fila (50c), y un diámetro (W3) de un tercer puerto de entrada (43) que conecta el módulo de intercambio de calor de primera fila (50a) y la cuarta cámara de división de flujo (40b2) entre sí es mayor que un diámetro (W4) de un cuarto puerto de entrada (44) que conecta el módulo de intercambio de calor de primera fila (50a) y la quinta cámara de división de flujo (40c2) entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Intercambiador de calor

[0003] Campo

[0004] La presente invención se refiere a un intercambiador de calor.

[0005] Antecedentes

[0006] Convencionalmente, existe una unidad exterior de un aparato de aire acondicionado en la que los módulos de intercambio de calor que tienen tubos planos están conectados entre sí en tres filas (véase, por ejemplo, la bibliografía de patente 1).

[0007] Como se ilustra en la FIG.8, en la bibliografía de patente 1, con el fin de lograr la uniformidad de la temperatura del aire de salida, un módulo de intercambio de calor de la primera fila constituye una primera trayectoria de avance de un refrigerante, un módulo de intercambio de calor de la segunda fila constituye una primera trayectoria de retroceso y una segunda trayectoria de avance correspondiente al refrigerante que se ha dividido, y un módulo de intercambio de calor de la tercera fila constituye una segunda trayectoria de retroceso del refrigerante que se ha unido. Obsérvese que una tubería de entrada del refrigerante conectado al módulo de intercambio de calor de la primera fila y una tubería de salida del refrigerante conectado al módulo de intercambio de calor de la tercera fila se extraen de un colector situado en el mismo lado con el fin de acortar la longitud de una tubería conectada a la tubería de entrada o a la tubería de salida, teniendo en cuenta el ahorro de espacio.

[0008] Sin embargo, el control según la técnica convencional tiene el problema de que el refrigerante recorre recíprocamente dos veces las trayectorias de flujo con respecto a los módulos de intercambio de calor dispuestos en tres filas, lo que da lugar a un aumento de la longitud de la trayectoria de flujo y a un aumento de la pérdida de presión. Además, el módulo de intercambio de calor de la segunda fila incluye una primera trayectoria de retorno y una segunda trayectoria de avance. La diferencia de estado y temperatura del refrigerante en flujo entre la primera trayectoria de retroceso y la segunda trayectoria de avance provoca una desviación en la cantidad de intercambio de calor con el aire, lo que da lugar a un problema de deterioro del rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor. La bibliografía de patente 2 describe un intercambiador de calor que comprende múltiples filas de unidades de intercambio de calor en las que múltiples tuberías planas con múltiples orificios se extienden desde un primer extremo hasta un segundo extremo y están dispuestas unas al lado de las otras en dirección vertical. La bibliografía de patente 3 divulga un intercambiador de calor adecuado para utilizar como intercambiador de calor en un sistema de calefacción de automóviles. La bibliografía de patente 4 divulga un dispositivo de pulverización que forma una película delgada de metal de forma continua y uniforme sobre el sustrato de la película sin causar curvaturas ni deformaciones.

[0009] Lista de citas

[0010] Bibliografía de patentes

[0011] Bibliografía de patente 1: JP 2016-125671 A

[0012] Bibliografía de patente 2: WO 2018/180934 A1

[0013] Bibliografía de patente 3: JP S5428160 U

[0014] Bibliografía de patente 4: JP S56112471 A

[0015] Sumario

[0016] Problema técnico

[0017] La presente invención resuelve los problemas descritos anteriormente, y el objeto de la presente invención es proporcionar un intercambiador de calor capaz de suprimir la pérdida de presión aunque los módulos de intercambio de calor estén dispuestos en tres filas y descargar un refrigerante en un estado uniforme en la salida de cada fila.

[0018] Solución al problema

[0019] Según un aspecto de una realización, un intercambiador de calor incluye un módulo de intercambio de calor de la primera fila a través del cual se introduce un refrigerante desde el exterior, un módulo de intercambio de calor de la segunda fila a través del cual se descarga el refrigerante al exterior, un módulo de intercambio de calor de la tercera fila a través del cual se descarga el refrigerante al exterior, el módulo de intercambio de calor de la primera fila, el módulo de intercambio de calor de la segunda fila y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila están apilados en una dirección de ventilación, y un módulo de división de flujo que divide el refrigerante introducido desde el módulo de intercambio de calor de la primera fila en el módulo de intercambio de calor de la segunda fila y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila, en donde el refrigerante recorre recíprocamente una vez una trayectoria de flujo entre una entrada, a través de la cual se introduce el refrigerante, y una salida, a través de la cual se descarga el refrigerante, el módulo de intercambio de calor de la primera fila constituye una trayectoria de avance de la trayectoria de flujo, y tanto el módulo de intercambio de calor de la segunda fila como el módulo de intercambio de calor de la tercera fila constituyen una trayectoria de retroceso de la trayectoria de flujo. El módulo de división de flujo divide el refrigerante de tal manera que la cantidad de refrigerante que fluye hacia el módulo de intercambio de calor de la segunda fila dispuesto en el lado de barlovento en la dirección de ventilación es mayor que la cantidad de refrigerante que fluye hacia el módulo de intercambio de calor de la tercera fila dispuesto en el lado de sotavento en la dirección de ventilación del módulo de intercambio de calor de la segunda fila, en donde el módulo de división de flujo incluye una cámara de división de flujo que comunica el módulo de intercambio de calor de la primera y el módulo de intercambio de calor de la segunda fila, y otra cámara de división de flujo que comunica el módulo de intercambio de calor de la primera fila y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila, y el diámetro de un puerto de entrada que conecta el módulo de intercambio de calor de la primera fila y la cámara de división de flujo entre sí es mayor que el diámetro de otro puerto de entrada que conecta el módulo de intercambio de calor de la primera fila y la otra cámara de división de flujo entre sí.

[0020] Efectos ventajosos de la invención

[0021] Según la presente invención, es posible proporcionar un intercambiador de calor capaz de suprimir la pérdida de presión aunque los módulos de intercambio de calor estén dispuestos en tres filas y descargar un refrigerante en un estado uniforme en una salida de cada fila.

[0022] Breve descripción de los dibujos

[0023] La FIG.1A, que es un diagrama para explicar un aparato de aire acondicionado según una realización de la presente invención, es un diagrama del circuito de refrigerante que ilustra un circuito de refrigerante del aparato de aire acondicionado.

[0024] La FIG.1B es un diagrama de bloques que ilustra un medio de control de la unidad exterior.

[0025] La FIG. 2 es una vista en perspectiva que ilustra un intercambiador de calor según la realización de la presente invención.

[0026] La FIG.3 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente las trayectorias de flujo a lo largo de las cuales un refrigerante se desplaza recíprocamente una vez en un intercambiador de calor de tres filas. La FIG.4 es una vista que ilustra un aspecto de un módulo de división de flujo que no entra en el ámbito de protección.

[0027] La FIG.5 es una vista que ilustra otro aspecto del módulo de división de flujo según la invención.

[0028] La FIG.6 es una vista que ilustra otro aspecto del módulo de división de flujo.

[0029] La FIG.7 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente las trayectorias de flujo a lo largo de las cuales un refrigerante se desplaza recíprocamente dos veces en un intercambiador de calor de tres filas.

[0030] La FIG.8 es una vista en perspectiva que ilustra un intercambiador de calor de tres filas según la técnica convencional. Descripción de las realizaciones

[0031] (Realización)

[0032] En lo sucesivo en el presente documento, se describirá detalladamente una realización de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos. Obsérvese que la presente invención no se limita a la siguiente realización, y que se pueden realizar diversas modificaciones sin alejarse de la esencia de la presente invención.

[0033] <Configuración del circuito de refrigerante>

[0034] En primer lugar, se describirá un circuito refrigerante de un aparato de aire acondicionado 1 que incluye una unidad exterior 2 con referencia a la FIG.1A. Como se ilustra en la FIG.1A, el aparato de aire acondicionado 1 en la presente realización incluye una unidad exterior 2 instalada en el exterior y una unidad interior 3 instalada en el interior y conectada a la unidad exterior 2 mediante una tubería de líquido 4 y una tubería de gas 5. Concretamente, una válvula de cierre del lado del líquido 25 de la unidad exterior 2 y una parte de conexión de la tubería de líquido 33 de la unidad interior 3 están conectadas entre sí por la tubería de líquido 4. Además, una válvula de cierre del lado del gas 26 de la unidad exterior 2 y una parte de conexión de la tubería de gas 34 de la unidad interior 3 están conectadas entre sí por la tubería de gas 5. Como se ha descrito anteriormente, se forma un circuito de refrigerante 10 del aparato de aire acondicionado 1.

[0035] <<Circuito de refrigerante de la unidad exterior>>

[0036] En primer lugar, se describirá la unidad exterior 2. La unidad exterior 2 incluye un compresor 21, una válvula de cuatro vías 22, un intercambiador de calor exterior 23, una válvula de expansión 24, una válvula de cierre del lado del líquido 25 a la que está conectada la tubería de líquido 4, una válvula de cierre del lado del gas 26 a la que está conectada la tubería de gas 5 y un ventilador exterior 27. Estos dispositivos, excepto el ventilador exterior 27, están conectados entre sí por tuberías de refrigerante, que se describirán más adelante, para formar un circuito de refrigerante de la unidad exterior 10a que constituye una parte del circuito de refrigerante 10. Obsérvese que se puede proporcionar un acumulador (no ilustrado) en el lado de aspiración de refrigerante del compresor 21.

[0037] El compresor 21 es un compresor de capacidad variable cuya velocidad de rotación puede controlarse mediante un inversor, no ilustrado, para cambiar la capacidad operativa. El lado de descarga de refrigerante del compresor 21 está conectado a un puerto a de la válvula de cuatro vías 22 mediante una tubería de descarga 61. Además, el lado de aspiración de refrigerante del compresor 21 está conectado a un puerto c de la válvula de cuatro vías 22 mediante una tubería de aspiración 66.

[0038] La válvula de cuatro vías 22 es una válvula para cambiar la dirección del flujo de refrigerante e incluye cuatro puertos a, b, c y d. Como se ha descrito anteriormente, el puerto a está conectado al lado de descarga de refrigerante del compresor 21 mediante la tubería de descarga 61. El puerto b está conectado a uno de los puertos de entrada/salida de refrigerante del intercambiador de calor exterior 23 mediante una tubería de refrigerante 62. Como se ha descrito anteriormente, el puerto c está conectado al lado de aspiración de refrigerante del compresor 21 mediante la tubería de aspiración 66. El puerto d está conectado a la válvula de cierre del lado del gas 26 mediante una tubería de refrigerante 64.

[0039] El intercambiador de calor exterior 23 intercambia el calor del aire exterior introducido en la unidad exterior 2 a medida que gira el ventilador exterior 27, que se describirá más adelante, con el del refrigerante. Uno de los puertos de entrada/salida de refrigerante del intercambiador de calor exterior 23 está conectado al puerto b de la válvula de cuatro vías 22 mediante la tubería de refrigerante 62, como se ha descrito anteriormente, y el otro puerto de entrada/salida de refrigerante del intercambiador de calor exterior 23 está conectado a la válvula de cierre del lado del líquido 25 mediante una tubería de refrigerante 63. El intercambiador de calor exterior 23 funciona como condensador durante una operación de refrigeración y como evaporador durante una operación de calefacción mediante el cambio de la válvula de cuatro vías 22, que se describirá más adelante.

[0040] La válvula de expansión 24 es una válvula de expansión electrónica accionada por un motor de impulsos, no ilustrado. Concretamente, el grado de apertura se ajusta según el número de impulsos aplicados al motor de impulsos. El grado de apertura de la válvula de expansión 24 se ajusta de manera que la temperatura de descarga, que es la temperatura del refrigerante descargado del compresor 21, alcance una temperatura diana predeterminada durante la operación de calefacción.

[0041] El ventilador exterior 27 está fabricado con un material de resina y está dispuesto cerca del intercambiador de calor exterior 23. Una parte central del ventilador exterior 27 está conectada a un eje de rotación de un motor del ventilador, no ilustrado. El motor del ventilador gira para hacer girar el ventilador exterior 27. Mediante la rotación del ventilador exterior 27, el aire exterior se introduce en la unidad exterior 2 a través de un puerto de aspiración, no ilustrado, de la unidad exterior 2, y se produce la liberación del aire exterior que ha intercambiado calor con el refrigerante en el intercambiador de calor exterior 23 al exterior de la unidad exterior 2 a través de un puerto de salida, no ilustrado, de la unidad exterior 2.

[0042] Además de la configuración descrita anteriormente, se proporcionan varios sensores en la unidad exterior 2. Como se ilustra en la FIG.1A, se proporcionan en la tubería de descarga 61 un sensor de presión de descarga 71, que detecta la presión del refrigerante descargado del compresor 21, y un sensor de temperatura de descarga 73, que detecta la temperatura del refrigerante descargado del compresor 21 (la temperatura de descarga descrita anteriormente). En la tubería de aspiración 66 se proporcionan un sensor de presión de aspiración 72, que detecta la presión del refrigerante aspirado por el compresor 21, y un sensor de temperatura de aspiración 74, que detecta la temperatura del refrigerante aspirado por el compresor 21.

[0043] Se proporciona un sensor de temperatura de intercambio de calor 75 que detecta una temperatura de intercambio de calor exterior, que es una temperatura del intercambiador de calor exterior 23, en una parte sustancialmente central de una trayectoria de refrigerante, no ilustrada, del intercambiador de calor exterior 23. Además, se proporciona un sensor de temperatura del aire exterior 76 que detecta la temperatura del aire exterior introducido en la unidad exterior 2, es decir, la temperatura del aire exterior, cerca del puerto de aspiración, no ilustrado, de la unidad exterior 2.

[0044] Además, la unidad exterior 2 incluye un medio de control de la unidad exterior 200. El medio de control de la unidad exterior 200 está montado en una placa de control alojada en una caja de componentes eléctricos, no ilustrada, de la unidad exterior 2. Como se ilustra en la FIG. 1B, el medio de control de la unidad exterior 200 incluye una CPU 210, una unidad de almacenamiento 220, una unidad de comunicación 230 y una unidad de entrada de sensores 240 (obsérvese que, en la presente memoria descriptiva, el medio de control de la unidad exterior 200 puede denominarse simplemente 'medio de control').

[0045] La unidad de almacenamiento 220 incluye una memoria flash y almacena un programa para controlar la unidad exterior 2, valores de detección correspondientes a señales de detección de los distintos sensores, estados en los que se controlan el compresor 21, el ventilador exterior 27 y similares, etc. Además, aunque no ilustrada, la unidad de almacenamiento 220 almacena, por adelantado, una tabla de velocidades de rotación en la que se define la velocidad de rotación del compresor 21 en función de la capacidad demandada que se recibirá de la unidad interior 3.

[0046] La unidad de comunicación 230 es una interfaz para la comunicación con la unidad interior 3. La unidad de entrada del sensor 240 recibe los resultados de detección de los distintos sensores de la unidad exterior 2 y envía los resultados de detección a la CPU 210.

[0047] La CPU 210 recibe los respectivos resultados de detección de los sensores descritos anteriormente de la unidad exterior 2 a través de la unidad de entrada del sensor 240. Además, la CPU 210 recibe una señal de control transmitida desde la unidad interior 3 a través de la unidad de comunicación 230. La CPU 210 controla el funcionamiento del compresor 21 y del ventilador exterior 27 basándose en los resultados de detección recibidos, la señal de control y similares. Además, la CPU 210 controla la conmutación de la válvula de cuatro vías 22 basándose en los resultados de detección recibidos y la señal de control. Además, la CPU 210 ajusta el grado de apertura de la válvula de expansión 24 basándose en los resultados de detección recibidos y la señal de control.

[0048] <<Circuito de refrigerante de la unidad interior>>

[0049] A continuación, se describirá la unidad interior 3 con referencia a la FIG. 1A. La unidad interior 3 incluye un intercambiador de calor interior 31, un ventilador interior 32, una parte de conexión de tubería de líquido 33 a la que está conectado el otro extremo de la tubería de líquido 4, y una parte de conexión de tubería de gas 34 a la que está conectado el otro extremo de la tubería de gas 5. Estos dispositivos, excepto el ventilador interior 32, están conectados entre sí por tuberías de refrigerante, que se describirán en detalle más adelante, para formar un circuito de refrigerante de la unidad interior 10b que constituye una parte del circuito de refrigerante 10.

[0050] El intercambiador de calor interior 31 intercambia el calor del aire interior introducido en la unidad interior 3 desde un puerto de aspiración, no ilustrado, de la unidad interior 3 a medida que gira el ventilador interior 32, que se describirá más adelante, con el del refrigerante. Un puerto de entrada/salida de refrigerante del intercambiador de calor interior 31 está conectado a la parte de conexión de la tubería de líquido 33 mediante una tubería de líquido de la unidad interior 67. El otro puerto de entrada/salida de refrigerante del intercambiador de calor interior 31 está conectado a la parte de conexión de la tubería de gas 34 mediante una tubería de gas de la unidad interior 68. El intercambiador de calor interior 31 funciona como evaporador cuando la unidad interior 3 realiza la operación de refrigeración, y funciona como condensador cuando la unidad interior 3 realiza la operación de calefacción.

[0051] El ventilador interior 32 está fabricado con un material de resina y está dispuesto cerca del intercambiador de calor interior 31. El ventilador interior 32 gira gracias a un motor del ventilador, no ilustrado, para introducir el aire interior en la unidad interior 3 a través del puerto de aspiración, no ilustrado, de la unidad interior 3, y para la liberación del aire interior que ha intercambiado calor con el refrigerante en el intercambiador de calor interior 31 en un espacio interior a través de un puerto de salida, no ilustrado, de la unidad interior 3.

[0052] Además de la configuración descrita anteriormente, se proporcionan varios sensores en la unidad interior 3. Se proporciona un sensor de temperatura del lado del líquido 77 que detecta la temperatura del refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor interior 31 o que fluye hacia el intercambiador de calor interior 31 en la tubería de líquido de la unidad interior 67. En la tubería de gas de la unidad interior 68 se proporciona un sensor de temperatura del lado del gas 78 que detecta la temperatura del refrigerante que fluye del intercambiador de calor interior 31 o que fluye hacia el intercambiador de calor interior 31. Además, se proporciona un sensor de temperatura ambiente 79 que detecta la temperatura del aire interior en flujo hacia la unidad interior 3, es decir, la temperatura ambiente, cerca del puerto de aspiración, no ilustrado, de la unidad interior 3.

[0053] <Funcionamiento del circuito de refrigerante>

[0054] A continuación, se describirá el flujo de refrigerante y el funcionamiento de cada unidad del circuito de refrigerante 10 durante el funcionamiento del aparato de aire acondicionado 1 en la presente realización, con referencia a la FIG.1A. En lo sucesivo en el presente documento, se proporcionará la descripción, suponiendo que la unidad interior 3 realiza una operación de calefacción basada en un flujo del refrigerante indicado por una línea continua en el dibujo. Obsérvese que un flujo del refrigerante indicado por una línea discontinua representa una operación de refrigeración.

[0055] Cuando la unidad interior 3 realiza la operación de calefacción, la CPU 210 cambia la válvula de cuatro vías 22 a un estado indicado por la línea continua, tal y como se ilustra en la FIG.1A, es decir, de manera que el puerto a y el puerto d de la válvula de cuatro vías 22 se comunican entre sí, y el puerto b y el puerto c de la válvula de cuatro vías 22 se comunican entre sí. Como resultado, el refrigerante circula por el circuito de refrigerante 10 en la dirección indicada por las flechas continuas para un ciclo de calefacción en el que el intercambiador de calor exterior 23 funciona como evaporador y el intercambiador de calor interior 31 funciona como condensador. El flujo de refrigerante a alta presión descargado del compresor 21 fluye a través de la tubería de descarga 61 hacia la válvula de cuatro vías 22. El flujo de refrigerante que fluye hacia el puerto a de la válvula de cuatro vías 22 fluye hacia la tubería de refrigerante 64 a través del puerto d de la válvula de cuatro vías 22 y, a continuación, fluye hacia la tubería de gas 5 a través de la válvula de cierre del lado del gas 26. El flujo del refrigerante que fluye a través de la tubería de gas 5 fluye hacia la unidad interior 3 a través de la parte de conexión de la tubería de gas 34.

[0056] El flujo del refrigerante introducido en la unidad interior 3 fluye a través de la tubería de gas de la unidad interior 68 hacia el intercambiador de calor interior 31 para intercambiar calor con el aire interior introducido en la unidad interior 3 mientras gira el ventilador interior 32, de modo que el refrigerante se condensa. Como se ha descrito anteriormente, el intercambiador de calor interior 31 funciona como un condensador, y el aire interior que ha intercambiado calor con el refrigerante en el intercambiador de calor interior 31 se sopla al espacio interior desde el puerto de salida, no ilustrado, calentando así el espacio interior en el que está instalada la unidad interior 3.

[0057] El flujo del refrigerante descargado del intercambiador de calor interior 31 se dirige a través de la tubería de líquido de la unidad interior 67 hacia la tubería de líquido 4 a través de la parte de conexión de la tubería de líquido 33. El refrigerante introducido en la unidad exterior 2 a través de la válvula de cierre del lado del líquido 25 después de fluir a través de la tubería de líquido 4 se descomprime al pasar por la válvula de expansión 24 mientras fluye a través de la tubería de refrigerante 63. Como se ha descrito anteriormente, el grado de apertura de la válvula de expansión 24 durante la operación de calefacción se ajusta de manera que la temperatura de descarga del compresor 21 alcance la temperatura diana predeterminada.

[0058] El refrigerante introducido en el intercambiador de calor exterior 23 después de pasar por la válvula de expansión 24 intercambia calor con el aire exterior introducido en la unidad exterior 2 a medida que gira el ventilador exterior 27, de modo que el refrigerante se evapora. El flujo del refrigerante descargado del intercambiador de calor exterior 23 en la tubería de refrigerante 62, que ocurre a través del puerto b y el puerto c de la válvula de cuatro vías 22 y de la tubería de aspiración 66, es aspirado por el compresor 21 para que el refrigerante se comprima de nuevo.

[0059] <Intercambiador de calor y trayectorias del refrigerante>

[0060] En el intercambiador de calor exterior 23 (denominado, en lo sucesivo en el presente documento intercambiador de calor 23) según la presente realización, se proporcionan módulos de intercambio de calor 50 que incluyen tubos planos (tubos de transferencia de calor) en tres filas.

[0061] En lo sucesivo en el presente documento, se describirán el intercambiador de calor 23 y las trayectorias de flujo de refrigerante en el mismo con referencia a las FIGS. 2 a 8, comparándolos con un intercambiador de calor convencional.

[0062] En primer lugar, se describirá un intercambiador de calor convencional 23 con referencia a la FIG.8. Como se ilustra en la FIG.8, el intercambiador de calor 23 incluye tres filas de módulos de intercambio de calor 50 (50a, 50b y 50c). Se proporcionan un colector superior 81 (81a, 81b u 81c) y un colector inferior 82 (82a, 82b u 82c) en ambos extremos de cada fila, respectivamente. Una tubería de refrigerante 63 (denominada, en lo sucesivo en el presente documento, tubería de entrada 63), a través de la cual se introduce el refrigerante desde el exterior, está conectada al primer colector superior 81c, y una tubería de refrigerante 62 (denominada, en lo sucesivo en el presente documento, tubería de salida 62), a través de la cual se descarga el refrigerante al exterior, se proporciona en el tercer colector superior 81a. El lado de barlovento en la dirección de ventilación se configura en el lado del módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a. En el lado de sotavento del módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a, se dispone en orden el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c. Obsérvese que los sufijos "a", "b" y "c" se asignan en orden según se ve desde el lado de barlovento en la dirección de ventilación.

[0063] La FIG. 7 ilustra esquemáticamente una trayectoria de flujo de refrigerante en el intercambiador de calor convencional 23 de la FIG. 8 (se omiten los colectores 81 y 82 en ambos extremos de la FIG. 8). Es decir, el refrigerante introducido desde la tubería de entrada 63 en el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c fluye desde el primer colector superior 81c hacia el primer colector inferior 82c a través de una primera trayectoria de avance 50cD. El flujo del refrigerante introducido en el primer colector inferior 82c fluye hacia el segundo colector inferior 82b y, a continuación, fluye hacia el segundo colector superior 81b a través de una primera trayectoria de retroceso 50bU dispuesta en una parte central del módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b. El flujo del refrigerante dividido en el segundo colector superior 81b fluye hacia el segundo colector inferior 82b a través de segundas trayectorias de avance 50bD dispuestas a ambos lados de la primera trayectoria de retroceso 50bU del módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b. A continuación, el refrigerante que se une en el tercer colector inferior 82a fluye hacia el tercer colector superior 81a a través de una segunda trayectoria de retorno 50aU en los módulos de intercambio de calor de la primera fila 50a, y luego se descarga desde el tercer colector superior 81a al exterior a través de la tubería de salida 62.

[0065] De esta manera, en las trayectorias de flujo de refrigerante del intercambiador de calor convencional 23, el refrigerante realiza el recorrido alternativamente dos veces para fluir a través de las tres filas de módulos de intercambio de calor 50c, 50b y 50a, dividiendo el refrigerante en el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b, es decir, en un módulo de intercambio de calor 50. Por lo tanto, dado que el refrigerante se desplaza recíprocamente un gran número de veces, no es posible reducir la pérdida de presión.

[0067] En este punto, en el intercambiador de calor 23 según la presente realización, un módulo de división de flujo 40, que se describirá más adelante, permite que el refrigerante se desplace recíprocamente una vez para fluir a través de las tres filas de módulos de intercambio de calor 50c, 50b y 50a entre la entrada, a través de la cual se introduce el refrigerante, y la salida, a través de la cual se descarga el refrigerante, del intercambiador de calor 23, reduciendo así la pérdida de presión. En primer lugar, se describirá un intercambiador de calor 23 según la presente realización con referencia a la FIG.2. Las mismas configuraciones que las del intercambiador de calor convencional 23 de la FIG. 8 se indican con los mismos signos de referencia. Como se ilustra en la FIG.2, en el intercambiador de calor 23, tres filas de módulos de intercambio de calor 50 (50a, 50b y 50c) están apiladas en la dirección de ventilación. Se proporcionan un colector trasero 83 (83a, 83b u 83c) y un colector delantero 84 (un módulo de división de flujo 40 que se describirá más adelante) en ambos extremos de cada fila, respectivamente. Una tubería de entrada 63, a través de la cual se introduce el refrigerante desde el exterior, está conectada al primer colector trasero 83a, y las tuberías de salida 62, a través de las cuales se descarga el refrigerante al exterior, se proporcionan en el segundo colector trasero 83b y el tercer colector trasero 83c, respectivamente. El lado de barlovento en la dirección de ventilación se configura en el lado del módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a. Obsérvese que los sufijos "a", "b" y "c" se asignan en orden según se ve desde el lado de barlovento en la dirección de ventilación.

[0069] En el intercambiador de calor 23 de la presente realización, tal y como se ilustra en la FIG.3 (para los colectores omitidos 83 y 84 proporcionados en ambos extremos, véase la FIG.2), el refrigerante recorre recíprocamente una vez las trayectorias de flujo de refrigerante para fluir a través de las tres filas de módulos de intercambio de calor 50a, 50b y 50c. Es decir, el refrigerante introducido en los módulos de intercambio de calor de la primera fila 50a a través de la tubería de entrada 63 fluye a través de una trayectoria delantera 50aD hacia delante desde el primer colector trasero 83a. El refrigerante dividido por el módulo de división de flujo 40, que se describirá más adelante, en el colector delantero 84 fluye hacia el segundo colector trasero 83b a través de una primera trayectoria de retroceso 50bU correspondiente al módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b, y, al mismo tiempo, fluye hacia el tercer colector trasero 83c a través de una segunda trayectoria de retroceso 50cU correspondiente al módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c. A continuación, el primero se descarga desde el segundo colector trasero 83b al exterior a través de una tubería de salida 62, y el segundo se descarga desde el tercer colector trasero 83c al exterior a través de la otra tubería de salida 62.

[0070] De esta manera, en las trayectorias de flujo de refrigerante del intercambiador de calor 23 según la presente realización, el refrigerante se desplaza recíprocamente una vez para lograr el flujo a través de las tres filas de módulos de intercambio de calor 50a, 50b y 50c, dividiendo el refrigerante en el módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a, el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c. Por lo tanto, dado que se reduce el número de veces que el refrigerante se desplaza recíprocamente y se acorta la longitud de la trayectoria de flujo, es posible suprimir la pérdida de presión.

[0071] Además, cuando el refrigerante fluye en un solo desplazamiento recíproco en comparación con los dos desplazamientos recíprocos convencionales, la cantidad de intercambio de calor no se reduce, mientras que se acorta la longitud de la trayectoria del flujo. Esto se debe a que la velocidad de flujo del refrigerante es menor cuando este fluye a través de dos filas de módulos de intercambio de calor 50 como trayectorias de retroceso en paralelo que cuando el refrigerante se divide dentro de una fila de módulos de intercambio de calor 50 en la técnica convencional. De este modo, la presente invención no difiere de la técnica convencional en cuanto al tiempo durante el cual el refrigerante está en contacto con el aire, es decir, el tiempo durante el cual el refrigerante fluye a través de los tubos planos (tubos de transferencia de calor), por lo que no afecta a la cantidad de intercambio de calor.

[0073] <<Módulo de división del flujo>>

[0075] A continuación, se describirá un medio para dividir el refrigerante que se va a devolver en las dos filas de módulos de intercambio de calor 50b y 50c, que son trayectorias de retorno, en el colector delantero 84. Cuando el número de filas de módulos de intercambio de calor 50 es tres, con el fin de aumentar la cantidad de intercambio de calor, las temperaturas del aire que pasa a través del módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b y del módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c, dispuestos en la disposición paralela, respectivamente, son diferentes entre sí. Concretamente, el aire que ha pasado por el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b pasa por el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c situado en el lado de sotavento en la dirección de ventilación. Por lo tanto, en el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c, la diferencia de temperatura entre el aire y el refrigerante es relativamente pequeña, lo que provoca una diferencia en la cantidad de intercambio de calor.

[0077] Cuando la misma cantidad de refrigerante fluye hacia el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c, que son diferentes en cuanto a la cantidad de intercambio de calor, se produce una desviación en el estado del refrigerante entre las salidas de los dos módulos de intercambio de calor. En lo sucesivo en el presente documento, se ejemplificará un caso en el que el presente intercambiador de calor 23 se utiliza como condensador. Dado que el refrigerante que fluye a través del módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b situado en el lado de barlovento tiene una gran diferencia de temperatura con respecto al aire, la cantidad de intercambio de calor aumenta, lo que da lugar a un aumento del grado de sobreenfriamiento del refrigerante en la salida. Por otro lado, el refrigerante que fluye a través del módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c situado en el lado de sotavento intercambia calor con el aire que ha pasado a través del módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b. Es decir, dado que el refrigerante que fluye a través del módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c presenta una pequeña diferencia de temperatura con respecto al aire, la cantidad de intercambio de calor disminuye, lo que da lugar a una disminución del grado de sobreenfriamiento del refrigerante en la salida, o a un estado bifásico gas-líquido del refrigerante en lugar de estar sobreenfriado. Como resultado, en el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b, se amplía una región líquida monofásica que tiene una pequeña contribución al intercambio de calor entre el refrigerante y el aire, lo que da lugar a un deterioro del rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor 23. En este punto, con el fin de uniformizar el estado del refrigerante entre las salidas del módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c, en la presente realización, se proporciona el módulo de división de flujo 40 en el colector delantero 84 para ajustar una cantidad de división del refrigerante de tal manera que el refrigerante fluya en una mayor cantidad en el lado de barlovento que en el lado de sotavento.

[0079] La FIG. 4 ilustra un ejemplo del módulo de división de flujo 40 que no entra en el ámbito de protección. El módulo de división de flujo 40 incluye una primera cámara de división de flujo 40a, una segunda cámara de división de flujo 40b y una tercera cámara de división de flujo 40c que se comunican con el módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a, el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c, respectivamente. Además, el diámetro W1 de un primer puerto de entrada 41 que conecta la primera cámara de división de flujo 40a y la segunda cámara de división de flujo 40b entre sí se configura para que sea mayor que el diámetro W2 de un segundo puerto de entrada 42 que conecta la primera cámara de división de flujo 40a y la tercera cámara de división de flujo 40c entre sí. Como resultado, el refrigerante que ha fluido desde la trayectoria de avance 50aD se divide de tal manera que la cantidad de refrigerante que fluye hacia la primera trayectoria de retroceso 50bU es mayor que la del refrigerante que fluye hacia la segunda trayectoria de retroceso 50cU.

[0081] La FIG. 5 ilustra otro ejemplo del módulo de división de flujo 40. El módulo de división de flujo 40 incluye una cámara de división de flujo 40b2 que permite la comunicación entre el módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a y el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b, y otra cámara de división de flujo 40c2 que permite la comunicación entre el módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c. Además, el diámetro W3 de un puerto de entrada 43 que conecta el módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a y la cámara de división de flujo 40b2 entre sí se configura para que sea mayor que el diámetro W4 de otro puerto de entrada 44 que conecta el módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a y la otra cámara de división de flujo 40c2. Como resultado, el refrigerante que ha fluido desde la trayectoria de avance 50aD se divide de tal manera que la cantidad de refrigerante que fluye hacia la primera trayectoria de retroceso 50bU es mayor que la del refrigerante que fluye hacia la segunda trayectoria de retroceso 50cU.

[0083] En las FIGS.4 y 5, el módulo de división de flujo 40 se ilustra como una carcasa, pero su aspecto no se limita a este. Por ejemplo, como se ilustra esquemáticamente en la FIG.6, se pueden proporcionar la primera cámara de división de flujo 40a, la segunda cámara de división de flujo 40b y la tercera cámara de división de flujo 40c en un primer colector delantero 84a, un segundo colector delantero 84b y un tercer colector delantero 84c correspondientes al módulo de intercambio de calor de la primera fila 50a, el módulo de intercambio de calor de la segunda fila 50b y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila 50c, respectivamente, y el diámetro de una tubería que conecta la primera cámara de división de flujo 40a con la segunda cámara de división de flujo 40b puede configurarse para que sea mayor que el de una tubería que conecta la primera cámara de división de flujo 40a con la tercera cámara de división de flujo 40c.

[0084] Lista de signos de referencia

[0086] 1 APARATO DE AIRE ACONDICIONADO

[0087] 2 UNIDAD EXTERIOR

[0088] 3 UNIDAD INTERIOR

[0089] 4 TUBERÍA DE LÍQUIDO

[0090] 5 TUBERÍA DE GAS

[0091] 10 CIRCUITO DE REFRIGERANTE

[0092] 10a CIRCUITO DE REFRIGERANTE DE LA UNIDAD EXTERIOR

[0093] 10b CIRCUITO DE REFRIGERANTE DE LA UNIDAD INTERIOR

[0094] 21 COMPRESOR

[0095] 22 VÁLVULA DE CUATRO VÍAS

[0096] 23 INTERCAMBIADOR DE CALOR EXTERIOR

[0097] 24 VÁLVULA DE EXPANSIÓN

[0098] 25 VÁLVULA DE CIERRE DEL LADO DEL LÍQUIDO

[0099] 26 VÁLVULA DE CIERRE DEL LADO DEL GAS

[0100] 27 VENTILADOR EXTERIOR

[0101] 31 INTERCAMBIADOR DE CALOR INTERIOR

[0102] 32 VENTILADOR INTERIOR

[0103] 33 PARTE DE CONEXIÓN DE LA TUBERÍA DE LÍQUIDO

[0104] 34 PARTE DE CONEXIÓN DE LA TUBERÍA DE GAS

[0105] 40 MÓDULO DE DIVISIÓN DE FLUJO

[0106] 50 MÓDULO DE INTERCAMBIO DE CALOR

[0107] 61 TUBERÍA DE DESCARGA

[0108] 62 TUBERÍA DE REFRIGERANTE (TUBERÍA DE SALIDA)

[0109] 63 TUBERÍA DE REFRIGERANTE (TUBERÍA DE ENTRADA)

[0110] 64 TUBERÍA DE REFRIGERANTE

[0111] 66 TUBERÍA DE ASPIRACIÓN

[0112] 67 TUBERÍA DE LÍQUIDO DE LA UNIDAD INTERIOR

[0113] 68 TUBERÍA DE GAS DE LA UNIDAD INTERIOR

[0114] 71 SENSOR DE PRESIÓN DE DESCARGA

[0115] 72 SENSOR DE PRESIÓN DE ASPIRACIÓN

[0116] 73 SENSOR DE TEMPERATURA DE DESCARGA

[0117] 74 SENSOR DE TEMPERATURA DE ASPIRACIÓN

[0118] 75 SENSOR DE TEMPERATURA DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR 76 SENSOR DE TEMPERATURA DEL AIRE EXTERIOR

[0119] 77 SENSOR DE TEMPERATURA DEL LADO DEL LÍQUIDO

[0120] 78 SENSOR DE TEMPERATURA DEL LADO DEL GAS

[0121] 79 SENSOR DE TEMPERATURA AMBIENTAL

[0122] 81 COLECTOR SUPERIOR

[0123] 82 COLECTOR INFERIOR

[0124] 200 MEDIOS DE CONTROL DE LA UNIDAD EXTERIOR

[0125] 210 CPU

[0126] 220 UNIDAD DE ALMACENAMIENTO

[0127] 230 UNIDAD DE COMUNICACIÓN

[0128] 240 UNIDAD DE ENTRADA DEL SENSOR

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un intercambiador de calor (23) que comprende:

un módulo de intercambio de calor de la primera fila (50a) a través del cual se introduce un refrigerante desde el exterior;

un módulo de intercambio de calor de la segunda fila (50b) a través del cual se descarga el refrigerante al exterior;

un módulo de intercambio de calor de la tercera fila (50c) a través del cual se descarga el refrigerante al exterior, el módulo de intercambio de calor de la primera fila (50a), el módulo de intercambio de calor de la segunda fila (50b) y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila (50c) están apilados en una dirección de ventilación; y

un módulo de división de flujo (40) que divide el refrigerante introducido desde el módulo de intercambio de calor de la primera fila (50a) en el módulo de intercambio de calor de la segunda fila (50b) y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila (50c), en donde

el refrigerante recorre recíprocamente una vez una trayectoria de flujo entre una entrada, a través de la cual se introduce el refrigerante, y una salida, a través de la cual se descarga el refrigerante, el módulo de intercambio de calor de la primera fila (50a) constituye una trayectoria de avance (50aD) de la trayectoria de flujo, y tanto el módulo de intercambio de calor de la segunda fila (50b) como el módulo de intercambio de calor de la tercera fila (50c) constituyen una trayectoria de retroceso (50bU, 50cU) de la trayectoria de flujo, caracterizado por que el módulo de división de flujo (40) divide el refrigerante de tal manera que la cantidad de refrigerante que fluye hacia el módulo de intercambio de calor de la segunda fila (50b), dispuesto en la disposición de barlovento en la dirección de ventilación, es mayor que la cantidad de refrigerante que fluye hacia el módulo de intercambio de calor de la tercera fila (50c) en un lado de sotavento dispuesto en la dirección de ventilación del módulo de intercambio de calor de la segunda fila (50b), en donde el módulo de división de flujo (40) incluye una cámara de división de flujo (40b2) que comunica el módulo de intercambio de calor de la primera fila (50a) y el módulo de intercambio de calor de la segunda fila (50b), y otra cámara de división de flujo (40c2) que comunica el módulo de intercambio de calor de la primera fila (50a) y el módulo de intercambio de calor de la tercera fila (50c), y un diámetro (W3) de un puerto de entrada (43) que conecta el módulo de intercambio de calor de la primera fila (50a) y la cámara de división de flujo (40b2) entre sí es mayor que el diámetro (W4) de otro puerto de entrada (44) que conecta el módulo de intercambio de calor de la primera fila (50a) y la otra cámara de división de flujo (40c2) entre sí.