BR102016009741A2

BR102016009741A2 - Trocador de calor de líquido para refrigerante e método de operação do mesmo

Info

Publication number: BR102016009741A2
Application number: BR102016009741-0A
Authority: BR
Inventors: Braun Jason; Grotophorst Thomas; Barfknecht Robert; EKLUND Michael; HANSON Jeffrey; Lysoivanov Jean; Shisler Kyle
Original assignee: Modine Manufacturing Company
Priority date: 2015-05-01
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2018-05-02
Also published as: US20160320141A1; DE102016001607A1; CN106091482A; US10408543B2; MX2016005660A

Abstract

trocador de calor de liquido par ref-2igerante e método de operação do mesmo um trocador de calor de líquido para refrigerante é fornecido tendo uma pilha de placas aninhadas com passagens de fluxo de fluido definidas entre=,as placas. a pilha inclui uma porção de condensador e uma porção de sub- refrigerador. uma placa de base a uma extremidade inferior da pilha tem uma porta de saída de refrigerante e um frasco receptor associado a ele. uma trajetória de fluxo do receptor estende-se através de uma conexão estrutural ligando o frasco receptor da placa de base para permitir o escoamento de fluido entre um volume interno do frasco receptor e a porção do condensador. outra trajetória do fluxo do receptor estende- se através de outra conexão estrutural para permitir o fluxo de fluido entre um volume interno do frasco receptor e da porção de sub-refrigerador.

Description

(54) Título: TROCADOR DE CALOR DE LÍQUIDO PARA REFRIGERANTE E MÉTODO DE OPERAÇÃO DO MESMO (51) Int. Cl.: F28D 9/00; F25B 39/04 (30) Prioridade Unionista: 01/05/2015 US 62/155,809 (73) Titular(es): MODINE MANUFACTURING COMPANY (72) Inventor(es): JASON BRAUN; THOMAS GROTOPHORST; ROBERT BARFKNECHT; MICHAEL EKLUND; JEFFREY HANSON; JEAN LYSOIVANOV; KYLE SHISLER (74) Procurador(es): FLÁVIA SALIM LOPES (57) Resumo: TROCADOR DE CALOR DE LIQUIDO PAR REF-2IGERANTE E MÉTODO DE OPERAÇÃO DO MESMO Um trocador de calor de líquido para refrigerante é fornecido tendo uma pilha de placas aninhadas com passagens de fluxo de fluido definidas entre=,as placas. A pilha inclui uma porção de condensador e uma porção de sub- refrigerador. Uma placa de base a uma extremidade inferior da pilha tem uma porta de saída de refrigerante e um frasco receptor associado a ele. Uma trajetória de fluxo do receptor estende-se através de uma conexão estrutural ligando o frasco receptor da placa de base para permitir o escoamento de fluido entre um volume interno do frasco receptor e a porção do condensador. Outra trajetória do fluxo do receptor estende- se através de outra conexão estrutural para permitir o fluxo de fluido entre um volume interno do frasco receptor e da porção de sub-refrigerador.

FIG. 1

1/27

TROCADOR DE CALOR DE LÍQUIDO PARA REFRIGERANTE E MÉTODO DE OPERAÇÃO DO MESMO

ANTECEDENTES [001] Sabe-se que os trocadores de calor de líquido para refrigerante são usados para transferir energia térmica entre um fluxo de refrigerante e um fluxo de fluido de arrefecimento líquido. Tal trocador de calor pode ser usado como um trocador de calor resfriador, em que o calor de um fluxo de fluido de arrefecimento líquido é transferido para um refrigerante para, desse modo, vaporizar o refrigerante, resultando em um fluxo resfriado de fluido de arrefecimento líquido que sai do trocador de calor. Alternativamente, tais trocadores de calor podem ser usados como um condensador, em que o calor de um fluxo de refrigerante superaquecido é transferido para um ciclo de fluido de arrefecimento líquido para, desse modo, resfriar e condensar o refrigerante.

[002] Sistemas de refrigeração e ar condicionado veicular usam, tradicionalmente, condensadores resfriados por ar para realizar e o resfriamento e condensação do refrigerante superaquecido que sai do compressor do sistema de refrigerante. Tal condensador resfriado por ar é disposto, tipicamente, na parte frontal do veículo a fim de receber o fluxo de ar necessário, que pode ser fornecido pela propulsão do veículo em si, ou por um dispositivo de movimentação de ar, ou por ambos. Certas vantagens podem ser obtidas, no entanto, usando-se, em vez disso, um condensador resfriado por líquido para realizar essa tarefa. A título de exemplo, o acondicionamento de compartimento de motor pode ser simplificado removendo-se o

2/27 condensador da extremidade frontal do veículo.

[003] Desafios são também associados à implantação de um condensador de refrigerante resfriado por líquido em tal aplicação, no entanto. A temperatura do ciclo de fluido de arrefecimento líquido em um veículo é necessariamente mais alta do que a temperatura de ar ambiente, de modo que a pressão de cabeça do compressor de refrigerante precise ser aumentada a fim de se alcançar a mesma quantidade de subresfriamento do refrigerante conforme foi alcançado anteriormente com o uso de um condensador resfriado por ar. 0 sub-resfriamento adequado é importante na redução do consumo de energia total de tal sistema, visto que o mesmo aumenta a entalpia específica disponível do fluxo de refrigerante no evaporador do sistema.

[004] Um desafio adicional é encontrado na implantação de um receptor integrado dentro do condensador do sistema. Um receptor está situado, tipicamente, ao longo da trajetória de fluxo de refrigerante entre uma seção de condensador e uma seção de sub-refrigerador do condensador, e funciona para assegurar que apenas o refrigerante líquido seja fornecido ao dispositivo de expansão que é disposto, tipicamente, diretamente a montante de um evaporador do sistema. O refrigerante em excesso é armazenado dentro do receptor tanto em um estado líquido quanto em um estado de vapor, impedindo, desse modo, o transbordamento do condensador com refrigerante líquido em excesso, que pode reduzir a eficiência de operação. Conforme mostrado e descrito na patente US n° 5,934,102, de DeKuester et al., tal receptor é prontamente integrado em um condensador resfriado por ar como uma estrutura cilíndrica adicional

3/27 disposta de modo adjacente a um dos depósitos de refrigerante cilíndricos.

[005] Tal integração do receptor é mais difícil com um condensador resfriado por líquido construído como um trocador de calor do estilo placa. O pedido de patente publicado US n° US2014/Q224455 e o pedido de patente internacional publicado US n° WO2014/085588 (ambos do presente requerente) mostram modalidades de um trocador de calor de líquido para refrigerante com tal receptor integrado. Nessas aplicações, uma linha de refrigerante separada se estende da seção de condensador do trocador de calor para o receptor. Essa linha de refrigerante separada pode adicionar custo de fabricação e complexidade. Portanto, ainda há espaço para aprimoramentos.

DESCRIÇÃO RESUMIDA [006] De acordo com uma modalidade da invenção, um trocador de calor de líquido para refrigerante inclui uma pilha de placas aninhadas com passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas. Ά pilha de placas aninhadas se estende em uma direção de empilhamento entre uma extremidade de topo e uma extremidade de fundo da pilha, com um primeiro subconjunto da pilha adjacente à extremidade de topo que define uma porção de condensador, e um segundo subconjunto da pilha adjacente à extremidade de fundo que define uma porção de sub-refrigerador. Uma placa de cobertura é unida à extremidade de topo da pilha e tem uma porta de entrada de refrigerante unida à mesma para receber um fluxo de refrigerante na porção de condensador. Uma placa de base é unida à extremidade de fundo da pilha e tem uma porta de saída de refrigerante unida à mesma no

4/27 lado oposto à pilha de placas aninhadas. Um frasco receptor também é unido à placa de base no lado oposto da pilha. Pelo menos uma primeira e uma segunda conexões estruturais unem o frasco receptor à placa de base. Uma primeira trajetória de fluxo de receptor se estende através da primeira conexão estrutural para permitir o fluxo de fluido entre um volume interno do frasco receptor e a porção de condensador. Uma segunda trajetória de fluxo de receptor se estende através da segunda conexão estrutural para permitir o fluxo de fluido entre um volume interno do frasco receptor e a porção de sub-refrigerador.

[007] Em algumas modalidades, o trocador de calor de liquido para refrigerante inclui um coletor de refrigerante que se estende através da porção de sub-refrigerador e é hidraulicamente isolado da mesma. O coletor de refrigerante fornece uma porção da primeira trajetória de fluxo de receptor.

[008] Em algumas modalidades, o trocador de calor inclui um primeiro, segundo e terceiro coletor de refrigerante. O primeiro coletor de refrigerante é disposto em um primeiro canto da pilha de placas aninhadas, se estende através de apenas a porção de condensador, e é acoplado de modo fluido à porta de entrada de refrigerante para receber o fluxo de refrigerante. O segundo coletor de refrigerante é disposto em um segundo canto da pilha, se estende através de apenas a porção de condensador, e é conectado ao primeiro coletor de refrigerante por algumas das passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas da porção de condensador. 0 terceiro coletor de refrigerante se estende através da porção de sub5/27 refrigerador e é hidraulicamente isolado da mesma, e fornece uma porção da primeira trajetória de fluxo de receptor.

[009] Em algumas tais modalidades, um primeiro coletor de líquido é disposto em um terceiro canto da pilha, e um segundo coletor de líquido é disposto em um quarto canto da pilha. Os primeiro e segundo coletores de líquido são conectados por algumas das passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas tanto na porção de condensador quanto na porção de sub-refrigerador. Em algumas tais modalidades, o terceiro coletor de refrigerante é deslocado dos primeiro, segundo, terceiro e quarto cantos.

[010] Em algumas modalidades, uma placa de transferência de fluido é fornecida no espaço entre uma primeira dentre as placas aninhadas e uma segunda adjacente dentre as placas aninhadas. A primeira dentre as placas aninhadas define uma extremidade da porção de condensador e a segunda dentre as placas aninhadas define uma extremidade da porção de sub-refrigerador. Um conduto de transferência de fluido dentro da placa de transferência de fluido se estende entre os segundo e terceiro coletores de refrigerante para fornecer uma porção da primeira trajetória de fluxo de receptor.

[011] Em algumas tais modalidades, o trocador de calor inclui adicionalmente um quarto e um quinto coletor de refrigerante. O quarto coletor de refrigerante é disposto no primeiro canto da pilha de placas aninhadas, se estende através de apenas a porção de sub-refrigerador, e se acopla de modo fluido à segunda trajetória de fluxo de receptor para receber o fluxo de refrigerante. O quinto coletor de

6/27 refrigerante é disposto no primeiro canto da pilha de placas aninhadas, se estende através de apenas a porção de sub-refrigerador, e se acopla de modo fluido à porta de saída de refrigerante para entregar o fluxo de refrigerante. Os quarto e quinto coletores de refrigerante são conectados por algumas das passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas na porção de sub-refrigerador. Em algumas tais modalidades, o segundo e o quinto coletores de refrigerante são isolados de modo fluido um do outro pela segunda dentre as placas aninhadas.

[012] Em algumas modalidades, o trocador de calor de líquido para refrigerante inclui uma pluralidade de elementos de inserção disposto entre pelo menos algumas das placas aninhadas na porção de sub-refrigerador para definir pelo menos parcialmente o terceiro coletor de refrigerante.

[013] De acordo com outra modalidade da invenção, um método de operação de um trocador de calor de líquido para refrigerante para resfriar e condensar um refrigerante gasoso inclui receber um fluxo de fluido de arrefecimento líquido no trocador de calor, direcionar uma primeira porção do fluxo através de uma seção de condensador do trocador de calor, e direcionar uma segunda porção do fluxo através de uma seção de sub-refrigerador do trocador de calor paralelamente à primeira porção. 0 refrigerante gasoso é recebido no trocador de calor e é direcionado através da seção de condensador a fim de resfriar e condensar pelo menos parcialmente o refrigerante gasoso através de transferência de calor para a primeira porção do fluxo de fluido de arrefecimento líquido. 0 refrigerante pelo menos parcialmente condensado é conduzido para um

7/27 frasco receptor integrado ao trocador de calor de líquido para refrigerante transportando-se o refrigerante através de um conduto de fluxo disposto pelo menos parcialmente dentro da seção de sub-refrigerador. O refrigerante pelo menos parcialmente condensado é separado em uma porção de refrigerante de fase líquida e uma porção de refrigerante de fase gasosa. A porção de refrigerante de fase líquida é direcionada através da seção de sub-refrigerador a fim de resfriar adicionalmente o refrigerante de fase líquida através de transferência de calor para a segunda porção do fluxo de fluido de arrefecimento líquido. 0 refrigerante de fase líquida é removido do trocador de calor, e as primeira e segunda porções do fluido de arrefecimento líquido são recombinadas e removidas do trocador de calor.

[014] Em algumas modalidades, conduzir o refrigerante pelo menos parcialmente condensado para um frasco receptor inclui, primeiramente, direcionar o refrigerante através de uma primeira porção do conduto de fluxo disposta entre a seção de condensador e a seção de sub-ref rigerador e, em seguida, direcionar o refrigerante através de uma segunda porção do conduto de fluxo. Em algumas tais modalidades, o refrigerante é direcionado através de uma terceira porção do conduto de fluxo que se estende através de uma conexão estrutural do frasco receptor após ter sido direcionado através das primeira e segunda porções do conduto de fluxo.

[015] De acordo com outra modalidade da invenção, um trocador de calor de líquido para refrigerante inclui uma pilha de placas aninhadas com passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas. Cada uma das placas tem um formato, de modo geral, retangular, e cada uma das placas é

8/27 dotada de aberturas de canto em pelo menos alguns dos cantos. Um primeiro coletor de líquido que se estende na altura da pilha é definido por aberturas de canto alinhadas em um primeiro canto das placas, e se encontra em comunicação fluida com uma primeira porta de líquido disposta em uma primeira extremidade da pilha. Um segundo coletor de líquido que se estende na altura da pilha é definido por aberturas de canto alinhadas em um segundo canto das placas, e se encontra em comunicação fluida com uma segunda porta de líquido na primeira extremidade da pilha. Um primeiro coletor de refrigerante que se estende sobre uma primeira porção da pilha a partir da primeira extremidade é definido por aberturas de canto alinhadas em um terceiro canto da pilha, e se encontra em comunicação fluida com uma porta de entrada de refrigerante na primeira extremidade da pilha. Um segundo coletor de refrigerante que se estende sobre a primeira porção da pilha a partir da primeira extremidade é definido por aberturas de canto alinhadas em um quarto canto da pilha. Um terceiro coletor de refrigerante que se estende sobre uma segunda porção da pilha a partir de uma segunda extremidade da pilha oposta à primeira extremidade é definido por aberturas de canto alinhadas no terceiro canto. A segunda porção da pilha não é coextensiva à primeira porção da pilha. Um quarto coletor de refrigerante se estende sobre a segunda porção da pilha a partir da segunda extremidade, e é definido por aberturas de canto alinhadas no quarto canto. Uma porta de saída de refrigerante é disposta na segunda extremidade da pilha, e se encontra em comunicação fluida com o quarto coletor de refrigerante. Um quinto coletor de refrigerante se estende

9/27 sobre a segunda porção da pilha, e é deslocado a partir de cada um dentre os primeiro, segundo, terceiro e quarto cantos.

[016] Em algumas modalidades, as passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas incluem uma primeira, uma segunda, uma terceira e uma quarta pluralidade de passagens de fluxo. A primeira pluralidade se estende entre as primeira e segunda passagens de refrigerante, e a segunda pluralidade se estende entre os terceiro e quarto coletores de refrigerante. A terceira pluralidade é intercalada com a primeira pluralidade e se estende entre os primeiro e segundo coletores de líquido, e a quarta pluralidade é intercalada com a segunda pluralidade e também se estende entre os primeiro e segundo coletores de líquido. Em algumas tais modalidades, o quinto coletor de refrigerante se estende através de tanto a segunda quanto a quarta pluralidade de passagens de fluxo de fluido, e permanece isolado de modo fluido dessas passagens de fluxo.

[017] Em algumas modalidades a placa de transferência de fluido é fornecida no espaço entre uma primeira dentre as placas aninhadas e uma segunda adjacente dentre as placas aninhadas. A primeira placa aninhada define parcialmente uma passagem de fluxo de fluido de tanto a primeira quanto a terceira pluralidade de passagens de fluxo de fluido, e a segunda placa aninhada define parcialmente uma passagem de fluxo de fluido de tanto a segunda quanto a quarta pluralidade de passagens de fluxo de fluido, üm conduto de transferência de fluido dentro da placa de transferência de fluido fornece comunicação fluida entre o segundo e o quinto coletores de refrigerante. Em

10/27 algumas tais modalidades, a segunda dentre as placas é desprovida de uma abertura de canto no quarto canto da placa e, desse modo, isola o segundo e o quarto coletores de refrigerante um do outro.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [018] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com uma modalidade da invenção.

[019] A Figura 2 é uma vista de topo do trocador de calor de líquido para refrigerante da Figura 1.

[020] As Figuras 3A-3B são vistas laterais seccionais do trocador de calor de líquido para refrigerante da Figura 1, tomadas ao longo da linha III-III da Figura 2.

[021] A Figura 4 é uma vista lateral seccional do trocador de calor de líquido para refrigerante da Figura 1, tomada ao longo da linha IV-IV da Figura 2.

[022] A	Figura 5	é uma vista em	perspectiva
parcialmente	explodida do	trocador de calor de	líquido para
refrigerante	da Figura 1.
[023] A	Figura 6 é	uma vista parcial	que mostra
componentes	selecionados	da vista explodida da	Figura 5.
[024] A	Figura 7 é	uma vista em corte	parcial do

trocador de calor de líquido para refrigerante da Figura 1.

[025] A Figura 8 é uma vista em corte parcial de uma modalidade alternativa do trocador de calor de líquido para refrigerante da Figura 1.

[026] A Figura 9 é uma vista em corte parcial de outra modalidade alternativa do trocador de calor de líquido para refrigerante da Figura 1.

[027] A Figura 10 é uma vista em perspectiva parcial de

11/27 uma folha de aleta lancetada e deslocada para uso em algumas modalidades da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [028] Antes de qualquer modalidade da invenção ser explicada em detalhes, deve-se compreender que a invenção não se limita, em sua aplicação, aos detalhes de construção e da disposição dos componentes estabelecidos na descrição a seguir ou ilustrados nos desenhos em anexo. A invenção pode compreender outras modalidades e pode ser praticada ou realizada de várias maneiras. Deve-se compreender também que a fraseologia e terminologia usadas na presente invenção têm o propósito de descrição e não devem ser consideradas limitadoras. 0 uso de que inclui, que compreende, ou que tem e variações dos mesmos no presente documento tem como objetivo abranger os itens listados desde então e equivalentes dos mesmos, bem como itens adicionais. A menos que seja especificado ou limitado de outra forma, os termos montado, conectado, sustentado, e acoplado e variações dos mesmos são usados de maneira ampla e abrangem montagens, conexões, suportes e acoplamentos tanto diretos quanto indiretos. Além disso, conectado e acoplado não são restritos a conexões ou acoplamentos físicos ou mecânicos.

[029] Um trocador de calor de líquido para refrigerante 1, de acordo com algumas modalidades da invenção, é mostrado nas Figuras 1 a 5. 0 trocador de calor 1 pode ser especialmente adequado para rejeitar o calor de uma corrente de refrigerante na porção de pressão alta de um circuito de refrigerante de compressão de vapor através da condensação e do sub-resfriamento do refrigerante de alta

12/27 pressão entre um compressor e um expansor de tal sistema. 0 trocador de calor 1 pode ter utilidade específica em sistemas de condicionamento de clima encontrados em automóveis e outros veículos de transporte através da transferência de maneira compacta e eficiente do calor residual do refrigerante para um ciclo de fluido de arrefecimento líquido tradicionalmente encontrado em tais veículos.

[030] 0 trocador de calor 1 é construído para incluir uma pilha 2 de placas aninhadas ou revestimentos 3 formados a partir de material de folha metálica (por exemplo, alumínio). Tal construção pode produzir um trocador de calor compacto e peso relativamente leve, enquanto que ainda permite a eficiência de transferência de calor e robustez estrutural exigidas necessárias para resistir às pressões extremas que podem ser associadas com o lado de alta pressão do circuito de refrigerante.

[031] A pilha 2 de placas aninhadas 3 é unida por placas terminais 14 dispostas em qualquer extremidade da pilha 2. As placas terminais 14 são, de modo geral, de uma construção semelhante a outras placas aninhadas 3, com recursos de aninhamento semelhantes conforme será descrito, mas podem ser construídas com uma espessura de material maior a fim de fornecer suporte estrutural e funcionalidade de pressão suficientes. Uma placa de cobertura 13 é unida à placa terminal de lado de topo 14, e uma placa de base 4 é unido à placa terminal de lado de fundo 14. Note que, embora seja feita referência, no presente documento, a um lado de topo e lado de fundo para facilitar a descrição, o trocador de calor 1 não é limitado a uma

13/27 orientação de instalação em que a pilha 2 é disposta verticalmente com o chamado lado de topo localizado acima do chamado lado de fundo. 0 trocador de calor 1 pode, alternativamente, ser operado em outras orientações, tais como com a placa de pilha 2 se estendendo horizontalmente, por exemplo.

[032] As primeira e segunda portas de liquido 12 são unidas à placa de cobertura 13 em cantos opostos da pilha 2, e fornecem uma entrada e uma saida para um fluxo de fluido de arrefecimento liquido para ser usado como um meio de transferência de calor no trocador de calor 1. Adicionalmente, um encaixe de refrigerante 6 é unido à placa de cobertura 13 em um terceiro canto da pilha 2. A placa de cobertura 13 da modalidade exemplificadora é uma placa separada que é unida à placa terminal de lado de topo 14, mas, em algumas modalidades, a placa de cobertura 13 pode ser integral a essa placa terminal 14. Em qualquer caso, aberturas para receber (e/ou se comunicar de modo fluido com) as portas de líquido 12 e o encaixe de refrigerante 6 são fornecidas na placa de cobertura 13.

[033] A placa terminal de lado de fundo é montada e unida à placa de base 4, que é construída como uma placa plana que tem uma periferia externa que é um tanto maior do que a periferia externa da placa terminal 14. Na modalidade exemplificadora, a placa de base 4 é construída a partir de duas placas unidas 4a e 4b, embora, em outras modalidades, a placa de base 4 possa ser construída a partir de uma única placa.

[034] Um frasco receptor 5 é unido à placa de base 4 no lado oposto à pilha 2. 0 frasco receptor 5 tem um formado,

14/27 de modo geral, cilíndrico, se estendendo longitudinalmente em paralelo à placa de base 4. Uma cobertura removível 28 é fornecida em uma extremidade aberta do frasco receptor para fornecer um volume interno encerrado 47 no mesmo. Durante a operação do sistema, o refrigerante que é condensado dentro do trocador de calor 1 é recebido e armazenado dentro do volume interno 47, com o refrigerante sendo contido dentro do mesmo, de modo gerai, em um estado saturado. 0 refrigerante de fase líquida é extraído do frasco receptor 5 e sub-resfriado dentro do trocador de calor 1 antes de ser entregue a uma válvula de expansão do circuito de refrigerante. Embora não seja mostrado, um material dessecante pode ser opcionalmente fornecido dentro do volume interno 47 para remover a umidade do refrigerante.

[035] Um segundo encaixe de refrigerante 6 também é unido à placa de base 4 no lado oposto à pilha 2. Esse segundo encaixe de refrigerante 6 fornece uma porta de saída 8 para o refrigerante, enquanto que o primeiro encaixe de refrigerante 6 mencionado anteriormente (unido à placa de cobertura 13) fornece uma porta de entrada 7 para o refrigerante (melhor observado nas Figuras 3A e 3B). Quando instaladas em um sistema de refrigerante, linhas de refrigerante 11 equipadas com garras 9 são unidas, de modo vedante, aos encaixes 6 com o uso de parafusos de preensão 10 a fim de unir o trocador de calor de líquido para refrigerante a um circuito de refrigerante de uma maneira vedada e, de modo geral, isenta de vazamentos.

[036] As placas aninhadas 3 tem um projeto, de modo geral, retangular, e o frasco receptor 5 é orientado de modo que a direção axial do frasco 5 se estenda

15/27 paralelamente às bordas longas das placas retangulares 3. O eixo central do frasco 5 é disposto de modo a estar diretamente embaixo da porta de entrada de refrigerante 7 e de uma dentre as portas de líquido 12, sendo que aquela uma dentre as portas de líquido 12 está localizada ao longo de uma borda longa comum das placas 3 com a porta de entrada de refrigerante 7. Portanto, um espaço é fornecido para o encaixe de refrigerante 6 que contém a porta de saída de refrigerante 8 para ser disposto ao lado do frasco receptor 5 em uma localização que corresponde àquele canto da pilha 2 que é diagonalmente oposto ao canto onde a porta de entrada de refrigerante 7 está localizada.

[037] Voltando-se, agora, para as Figuras 5 e 6, os recursos das placas aninhadas 3 e da placa de pilha 2 serão descritos em maiores detalhes.

[038] Cada uma das placas aninhadas 3 é unida por uma aba de borda voltada para cima contínua 38 disposta em um ângulo ligeiramente obtuso em relação à base plana da placa. Essas abas de borda 38 permitem que as placas adjacentes sejam aninhadas a fim de se criar um perímetro vedado ao longo das superfícies externas da pilha 2, com as porções planas das placas 3 espaçadas para definir passagens de fluxo de fluido entre as mesmas. As passagens de refrigerante e de fluido de arrefecimento líquido são entrelaçadas de maneira alternada, conforme será descrito.

[039] Com certas exceções que serão descritas em detalhes posteriormente, as placas aninhadas 3 são todas fornecidas com aberturas 39 dispostas em cada um dos quatro cantos da placa. As aberturas de canto 39 são circunscritas por uma borda formada 40 que se estende na direção oposta à

16/27 superfície plana da placa, com duas aberturas diagonalmente opostas 39 que têm a borda formada 40 se estendendo para cima na mesma direção da aba de borda voltada para cima 38, e em que as duas aberturas díagonalmente opostas restantes 39 de cada placa 3 têm a borda formada 40 se estendendo na direção oposta. As alturas das bordas formadas 40 são de tal modo que uma borda formada 40 de uma primeira dentre as placas 3 se engatará a uma borda formada 40 de uma segunda adjacente dentre as placas 3 em dois dos cantos, fornecendo, desse modo, juntas vedadas dentro da passagem de fluxo entre as duas placas nesses dois cantos. As aberturas 39 nos dois cantos restante são deixadas abertas para a passagem de fluxo. As juntas vedadas estão localizadas nos cantos alternados nas passagens de fluxo adjacentes.

[040] Conforme mostrado nas Figuras 5 e 6, duas placas aninhadas adjacentes 3a e 3b são fornecidas em uma localização específica dentro da pilha 2 e servem para dividir a pilha 2 em uma primeira porção 16 e uma segunda porção 17. A primeira porção 16 se estende da placa terminal de topo 14 para a placa 3a, enquanto que a segunda porção 17 se estende da placa terminal de fundo 14 para a placa 3b. Na modalidade exemplificadora, a primeira porção 16 opera como um condensador, e a segunda porção 17 opera como um sub-refrigerador.

[041] Conforme melhor visto na Figura 6, certas umas dentre as aberturas de canto 39 estão ausentes nas placas 3a e 3b. Especificamente, não há abertura de canto 39 na placa 3a no canto que corresponde à localização da porta de entrada de refrigerante 7, e não há aberturas de canto 39

17/27 na placa 3b nos cantos que correspondem às localizações tanto da porta de entrada de refrigerante 7 quanto da porta de saida de refrigerante 8. Além disso, a abertura de canto 39 da placa 3a no canto que corresponde à localização da porta de saida de refrigerante 8 é fornecida sem a borda formada correspondente 40.

[042] Uma placa de transferência de fluido 36 é fornecida no espaço entre as placas aninhadas 3a e 3b. Aberturas de canto equiparadas 39 são fornecidas na placa de transferência de fluido 36 em pelo menos os cantos que correspondem às localizações das portas de líquido 12 e da porta de saída de refrigerante 8. Um conduto de transferência de fluido 37 se estende a partir da abertura 39 no canto da porta de saída de refrigerante 8 para uma localização central dentro da placa de transferência de fluido 36.

[043] As aberturas de canto alinhadas 39 cooperam para definir coletores de fluido em cada um dos cantos da pilha 2. Na modalidade exemplificadora do trocador de calor de líquido para refrigerante, um total de seis tais coletores de canto estão presentes. Os primeiro e segundo coletores 20 se estendem em cantos opostos da pilha 2 por toda a altura entre as placas terminais 14, conforme se pode observar melhor na Figura 4. Cada um dos coletores 20 é disposto em um canto diretamente embaixo de uma das portas de líquido 12, e se encontra em comunicação fluida com as mesmas. Um dos coletores de líquido 20 funciona como um coletor de entrada para receber um fluxo de fluido de arrefecimento líquido 49 no trocador de calor de líquido para refrigerante 1 através de uma das portas 12, e entrega

18/27 esse fluxo para passagens de fluxo de líquido 27 dispostas entre algumas das placas aninhadas 3. 0 outro dentre os coletores de líquido 20 funciona como um coletor de saída para coletar o fluxo de fluido de arrefecimento líquido a partir das passagens de fluxo 27, e direciona o fluido de arrefecimento líquido para fora do trocador de calor 1 através da outra porta 12.

[044] Um terceiro coletor 21 se estende através da seção 16 da pilha 2 no canto que corresponde à localização do encaixe de entrada de refrigerante 6. Conforme melhor visto na Figura 3A, o coletor 21 se encontra em comunicação fluida direta com a porta de entrada de refrigerante 6, e funciona como um coletor de entrada de refrigerante para receber um fluxo de refrigerante 31 através da porta de entrada de refrigerante 6 e para distribuir esse fluxo de refrigerante para as passagens de fluxo de refrigerante 25 dispostas entre algumas das placas aninhadas 3 na seção 16 da pilha 2. As passagens de fluxo de refrigerante 25 são intercaladas com aquelas dentre as passagens de fluxo de líquido 27 localizadas dentro da seção 16, de modo que uma transferência de calor eficiente entre o refrigerante e o fluido de arrefecimento líquido que flui nessas passagens possa ser alcançado.

[045] Um quarto coletor 22 se estende através da seção 16 no canto diagonalmente oposto ao coletor 21, e se encontra em comunicação fluida com as passagens de fluxo 25 para receber o fluxo de refrigerante 31 a partir das mesmas. 0 quarto coletor se encontra, adicionalmente, em comunicação fluida com o conduto de transferência de fluido 37 fornecido na placa de transferência de fluido 36.

19/27 [046] Um quinto coletor 23 se estende através da seção 17 da pilha 2 e é alinhado ao coletor 21, e um sexto coletor 24 se estende através da seção 17 e é alinhado ao coletor 22. A ausência de aberturas de canto nas placas aninhadas 3a e 3b, assim como na placa de transferência de fluido 36, no canto que corresponde aos coletores 23, 21 fornece o isolamento fluido desses coletores, uns dos outros. Deve-se compreender, no entanto, que tal isolamento pode ser alcançado, de modo semelhante, pela ausência da abertura de canto em qualquer uma dentre essas três placas. De um modo semelhante, a ausência de uma abertura de canto na placa 3b no canto que corresponde aos coletores 22, 24 fornece o isolamento fluido desses coletores, uns dos outros.

[047] Os coletores 23, 24 são conectados por passagens de fluxo 26 dispostas entre algumas das placas aninhadas 3 na seção 17, sendo que essas passagens de fluxo 26 são intercaladas com aquelas dentre as passagens de fluxo de liquido 27 localizadas dentro da seção 17. Um fluxo de refrigerante 32 pode ser recebido no coletor 23 a partir do frasco receptor 5 através de uma trajetória de fluxo de receptor 19, de modo que o refrigerante 32 seja colocado em relação de troca de calor com o fluido de arrefecimento liquido que passa através dessas passagens de fluxo 25 conforme o mesmo passa através das passagens de fluxo de refrigerante 26. 0 coletor 24 se encontra em comunicação fluida com a porta de salda de refrigerante 8, de modo que o fluxo de refrigerante 32 possa ser removido do trocador de calor 1 após ter passado através da seção 17.

[048] Folhas de fluxo permeáveis a fluidos, embora não

20/27 sejam mostradas nas Figuras 1 a 6, podem ser incluídas entre as placas aninhadas 3 para fornecer uma transferência de calor aumentada indo e vindo dos fluidos nas passagens de fluxo 25, 26 e 27. Um exemplo preferencial de tal folha de fluxo é uma folha de aleta lancetada e deslocada 33, mostrada na Figura 10. A folha de aleta lancetada e deslocada 33 é formada a partir de uma folha de metal fina que é perfurada e formada para criar convoluções 34 de uma altura que corresponde ao espaçamento entre as placas aninhadas 3. As aberturas 35 são formadas em paredes das corrugações 34 para fornecer tanto uma tubulação aumentada do fluxo quanto permitir o fluxo de fluido em uma direção perpendicular às corrugações. As aberturas (não mostrado) podem ser formadas nas folhas 33 em localizações que correspondem às aberturas de canto 39 para evitar interferência com as bordas formadas engatadas 40, e para permitir o fluxo de fluido desobstruído através dos coletores de canto.

[049] Um coletor de refrigerante adicional 50 se estende através da seção 27 em uma localização que não se encontra em um canto da pilha 2, mas, em vez disso, está localizada de uma maneira mais central dentro das placas 3 dessa porção do trocador de calor 1. O coletor 50 é disposto ao longo de uma linha reta imaginária entre o coletor 21 e o coletor oposto 20. As aberturas 41 naquelas dentre as placas aninhadas 3 na seção 17 da pilha 2, juntas, definem pelo menos parcialmente o coletor 50. O isolamento fluido do coletor 50 das passagens de fluxo 26 e 27 pode ser alcançado por um relevo formado 42 que circunda a abertura 41 em algumas das placas aninhadas 3, e por

21/27 elementos de inserção formados 43 dispostos entre as placas 3 em camadas adjacentes, conforme mostrado nas Figuras 6 e

7. As folhas de aleta 33 na seção 17 podem ser liberadas na localização que corresponde ao coletor 50, conforme mostrado na Figura 7.

[050] Em algumas modalidades altamente preferenciais, muitos dos componentes do trocador de calor de líquido para refrigerante são construídos a partir de uma liga de alumínio soldável, e são unidos em uma operação de brasagem em fornalha. Pode ser particularmente econômico para a pilha 2 de placas aninhadas 3, a placa de cobertura 13, a placa de base 4, os encaixes 6, as portas 12 e o frasco receptor 5 serem unidos em uma única operação de brasagem.

[051] O volume interno 47 do frasco receptor 5 se encontra em comunicação fluida tanto com o coletor 50 quanto com o coletor 23 por meio de aberturas de fluxo 48 que se estendem através de pelo menos uma parte do suporte estrutural 15 que une o frasco receptor 5 à placa de base 4. Conforme se pode observar melhor na vista parcialmente explodida da Figura 5, o frasco receptor 5 inclui três suportes estruturais integrais 15 que se estendem da superfície exterior do frasco 5 para uma superfície plana comum. Na modalidade exemplificadora, a placa de base 4 é construída a partir de uma primeira placa, 4a, unida a uma segunda placa, 4b. Tal disposição pode ser especificamente preferencial pelo fato de que cavidades 51 podem ser fornecidas na placa 4b para localizar e receber os suportes estruturais 15, assegurando, desse modo, que o frasco receptor 5 seja localizado de maneira adequada em relação à placa de base 4. Resultados semelhantes podem ser

22/27 alcançados com uma placa de base de peça única 4 em que as cavidades se estendem apenas parcialmente através da espessura da placa de base, mas tal disposição irá, provavelmente, ocasionar custos de fabricação adicionais.

[052] O conduto de transferência de fluido 37 descrito anteriormente na placa de transferência de fluido 36 se estende entre o coletor 22 e o coletor 50, e estabelece uma primeira trajetória de fluxo de receptor 18 (mostrado na Figura 3A) para entregar o refrigerante que passou através das passagens de fluxo 25 ao volume interno 47 do frasco receptor 5. A primeira trajetória de fluxo de receptor inclui, portanto, o conduto de transferência de fluido 37, o coletor 50, e uma das aberturas 48. Uma segunda trajetória de fluxo de receptor 19 (mostrado na Figura 3B) inclui a outra abertura 48 e o coletor 23. Um fluxo de refrigerante 32 é extraído a partir do volume interno 47 do frasco receptor 5 por meio da trajetória de fluxo 19, e é direcionado ao longo das passagens de fluxo 26 antes de ser coletado no coletor 24 e removido do trocador de calor 1 por meio da porta de saída de refrigerante 8.

[053] Em uma modalidade altamente preferencial, a primeira seção 16 do trocador de calor de líquido para refrigerante 1 funciona como uma seção de condensador para resfriar e condensar substancialmente o refrigerante 31. O refrigerante 31 é coletado no coletor 22 e é direcionado por meio da trajetória de fluxo de receptor 18 para o volume interno 47 do frasco receptor. Em certas condições de operação, o refrigerante 31 pode ser completamente condensado, de modo que o refrigerante 31 entre no volume 47 em um estado líquido saturado ou ligeiramente sub23/27 resfriado. Em outras condições de operação, o refrigerante 31 pode ser predominantemente condensado em um estado líquido, mas ainda pode ter alguma qualidade de vapor remanescente, de modo que o mesmo entre no volume 47 em um estado de duas fases (líquido e vapor).

[054] Transferindo-se o refrigerante da seção de condensador 16 para o frasco receptor 5 por meio da trajetória de fluxo localizada internamente 18, qualquer necessidade de se conduzir o refrigerante externo à pilha 2 é evitada. Isso pode evitar, de modo benéfico, custos excessivos associados a tal condução de fluido, assim como a complexidade que é associado à fabricação de um trocador de calor que utiliza tal condução externa.

[055] A função primária do frasco receptor 5 dentro do sistema é de fornecer uma capacidade de armazenamento de carga dentro do volume interno 47. O volume interno 47 conterá, de modo geral, refrigerante tanto em um estado líquido quanto em um estado de vapor, em proporções variadas que são determinadas, principalmente, pela quantidade de carga contida dentro do sistema de refrigerante e as condições de operação imediatas. A inclusão do receptor 5 evita o acúmulo índesejado de carga

excessiva c	jentro da seção	de condensador em	si,
aprimorando,	desse modo, o	desempenho de	operação	do
trocador de	calor 1.
[056] A	eficiência de	desempenho do	sistema	de
refrigerante	é adicionalmente otimizada	pelo sub-
resfriamento	do refrigerante	liquido para	um estado	de

entalpia mais baixa antes de se entregar o refrigerante para um dispositivo de expansão do sistema. Em uma

24/27 modalidade altamente preferencial, a seção 17 do trocador de calor de líquido para refrigerante 1 é uma seção de subrefrigerador, e o fluxo de refrigerante 32 é um fluxo de refrigerante líquido que é recebido a partir do volume 47 e é sub-resfriado conforme o mesmo passa através dos canais de fluxo 26 através de transferência de calor para o fluxo de fluido de arrefecimento líquido que passa através da seção de sub-refrigerador 17 . A separação adequada do refrigerante dentro do volume 47 em uma porção líquida e uma porção de vapor (com o uso, por exemplo, de efeitos de gravidade) pode assegurar que o fluxo de refrigerante introduzido nas passagens de fluxo 26 através da trajetória de fluxo 19 esteja em um estado completamente líquido.

[057] Voltando-se, agora, para o projeto do coletor 50, conforme se pode observar melhor na Figura 7, pode ser visto que, em cada placa intercalada dentre as placas 3 dentro da seção 17, o relevo 42 é formado na direção oposta à superfície plana da placa 3 para uma altura que é aproximadamente igual ao espaço entre placas adjacentes dentre as placas aninhadas 3. Um assentamento plano que circunda o orifício 41 nessas placas, faz contanto, portanto, com a superfície plana da placa adjacente, de modo que uma vedação entre as placas possa ser criada na localização, por exemplo, por brasagem. Os elementos de inserção 43 são colocados entre as placas em camadas adjacentes para fornecer o suporte estrutural e a vedação do coletor 50 das trajetórias de fluxo nessas camadas. Os elementos de inserção 43 são formados a partir de folhas metal planas para um formato que tem uma altura aproximadamente igual ao espaço entre placas adjacentes, e

25/27 são fornecidos com uma superfície de assentamento plano em ambas as extremidades da altura a fim de se obter vedação contra ambas as placas 3 que definem a camada de fluxo dentro das quais o inserto 43 é colocado. Uma abertura 44 é fornecida em cada um dos elementos de inserção 43, e se encontra em alinhamento direto com a abertura 41 da placa adjacente. As juntas entre o inserto 42 e as superfícies planas das placas podem ser produzidas ao mesmo tempo que as juntas entre os relevos 43 e suas placas adjacentes, por exemplo, por brasagem.

[058] A disposição alternada de relevos 42 e elementos de inserção 43 pode fornecer, de modo benéfico, uma coluna estruturalmente robusta e isenta de vazamentos que circunda o coletor 50 de modo que o fluxo de refrigerante possa ser transportado de modo eficiente da seção de condensador do trocador de calor de líquido para refrigerante 1 para o receptor sem a necessidade de condução do fluido externo para o trocador de calor 1. Em certa aplicação, outras modalidades de trocador de calor 1 com projetos de coletores variados podem ser preferenciais e foram contempladas pelos inventores. Em um tal projeto, os elementos de inserção 43 são formados a partir de uma peça plana de material que tem uma espessura aproximadamente igual ao espaçamento desejado entre as placas 3, de modo que a formação do inserto não seja mais necessária. Tal projeto fornece robustez estrutural e rigidez adicionais, porém, com uma penalidade de peso ligeiramente maior e, possivelmente, um custo maior.

[059] Um projeto alternativo adicional é ilustrado na Figura 8, e inclui um inserto de manga 45 que se estende da

26/27 placa de transferência de fluido 36 para a placa de base 4. Esse projeto alternativo permite a eliminação dos elementos de inserção 43, e pode acomodar um ressalto menor das folhas de aleta 33 em torno do coletor 5. Ainda outro projeto alternativo é ilustrado na Figura 9. Nesse projeto, os elementos de inserção 43 e os relevos 42 foram completamente removidos. Em seu lugar, uma protuberância frusto-cônica afunilada 52 é fornecida em cada placa 3 na localização do coletor 50, com as aberturas 41 fornecidos no ápice das protuberâncias 52. O ângulo da protuberância 52 é tal que as protuberâncias 52 de placas adjacentes 3 são aninhadas de uma maneira semelhante às abas de borda 38 das placas, fornecendo, desse modo- a vedação fluida exigida para isolar o coletor 50 das trajetórias de fluxo 26 e 27 na seção 17.

[060] Várias alternativas a certos recursos e elementos da presente invenção são descritas com referência a modalidades específicas da presente invenção. Com a exceção de recursos, elementos e modos dé operação que são mutualmente exclusivos ou são inconsistentes com cada modalidade descrita acima, deve-se observar que os recursos, elementos e modos de operação alternativos descritos com referência a uma modalidade específica são aplicáveis às outras modalidades, [061] As modalidades descritas acima e ilustradas nas Figuras são apresentadas a título de exemplo apenas e não são destinadas a limitar os conceitos e princípios da presente invenção. Como tal, será compreendido por um indivíduo de habilidade comum na técnica que várias alterações nos elementos e sua configuração e disposição

27/27 são possíveis sem se afastar do espírito e escopo presente invenção.

da

1/9

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Trocador de calor de líquido para refrigerante caracterizado pelo fato de que compreende:

uma pilha de placas aninhadas com passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas, sendo que a pilha de placas aninhadas se estende em uma direção de empilhamento entre uma extremidade de topo e uma extremidade de fundo da pilha de placas aninhadas, em que um primeiro subconjunto da pilha de placas adjacente à extremidade de topo define uma porção de condensador, em que um segundo subconjunto da pilha de placas adjacente à extremidade de fundo define uma porção de sub-refrigerador;

uma placa de cobertura disposta na extremidade de topo da pilha de placas aninhadas e unida à mesma;

uma porta de entrada de refrigerante unida à placa de cobertura para receber um fluxo de refrigerante na porção de condensador;

uma placa de base disposta na extremidade de fundo da pilha de placas aninhadas e unida à mesma;

uma porta de saída de refrigerante unida à placa de base oposta à pilha de placas aninhadas para entregar refrigerante resfriado e condensado a partir da porção de sub-refrigerador;

um frasco receptor unido à placa de base oposta à pilha de placas aninhadas;

uma primeira conexão estrutural que une o frasco receptor à placa de base, uma primeira trajetória de fluxo de receptor que se estende através da primeira conexão estrutural para permitir o fluxo de fluido entre um volume interno do frasco receptor e a porção de condensador; e
2/9 uma segunda conexão estrutural que une o frasco receptor à placa de base, uma segunda trajetória de fluxo de receptor que se estende através da segunda conexão estrutural para permitir o fluxo de fluído entre um volume interno do frasco receptor e a porção de sub-refrigerador.

2. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, um coletor de refrigerante que se estende através da porção de sub-refrigerador e é hidraulicamente isolado do mesmo, sendo que o coletor de refrigerante fornece uma porção da primeira trajetória de fluxo de receptor.
3. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente:

um primeiro coletor de refrigerante disposto em um primeiro canto da pilha de placas aninhadas e que se estende através apenas da porção de condensador e é acoplado de modo fluido à porta de entrada de refrigerante para receber o fluxo de refrigerante a partir da mesma;

um segundo coletor de refrigerante disposto em um segundo canto da pilha de placas aninhadas e que se estende através apenas da porção de condensador e é conectado ao primeiro coletor de refrigerante por algumas das passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas da porção de condensador; e um terceiro coletor de refrigerante que se estende através da porção de sub-refrigerador e é hidraulicamente isolado da mesma e fornece uma porção da primeira trajetória de fluxo de receptor.

3/9
4. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 3, caractarizadc pelo fato de que compreende, adicionalmente:

um primeiro coletor de líquido disposto em um terceiro canto da pilha de placas aninhadas; e um segundo coletor de líquido disposto em um quarto canto da pilha de placas aninhadas, sendo que os primeiro e segundo coletores de líquido são conectados por algumas das passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas tanto na porção de condensador quanto na porção de subref rigerador, em que o terceiro coletor de refrigerante é deslocado dos primeiro, segundo, terceiro e quarto cantos.
5. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 3, caract-arizado pélo fato de que compreende adicionalmente uma placa de transferência de fluido fornecida no espaço entre uma primeira dentre as placas aninhadas e uma segunda adjacente dentre as placas aninhadas, em que a dita primeira dentre as placas aninhadas define uma extremidade da porção de condensador e a dita segunda dentre as placas aninhadas define uma extremidade da porção de sub-refrigerador, em que um conduto de transferência de fluido dentro da placa de transferência de fluido se estende entre os segundo e terceiro coletores de refrigerante para fornecer uma porção da primeira trajetória de fluxo de receptor.
6. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente:

um quarto coletor de refrigerante disposto no primeiro canto da pilha de placas aninhadas e que se estende através

4/9 apenas da porção de sub-refrigerador e é acoplado de modo fluido à segunda trajetória de fluxo de receptor para receber o fluxo de refrigerante da mesma;

um quinto coletor de refrigerante disposto no segundo canto da pilha de placas aninhadas e que se estende através apenas da porção de sub-refrigerador e é acoplado de modo fluido à porta de saída de refrigerante para entregar o fluxo de refrigerante para a mesma, s^ndo que os quarto e quinto coletores de refrigerante são conectados por algumas das passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas na porção de sub-refrigerador.
7. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o segundo e o quinto coletores de refrigerante são isolados de modo fluido um do outro pela dita segunda dentre as placas aninhadas.
8. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, uma pluralidade de elementos de inserção disposta entre pelo menos algumas das placas aninhadas na porção de sub-refrigerador para definir pelo menos parcialmente o terceiro coletor de refrigerante.
9. Método de operação de um trocador de calor de líquido para refrigerante para resf.riar e condensar um i

refrigerante gasoso, caracterizado *pelo fato de que compreende:

receber um fluxo de fluido de arrefecimento líquido no trocador de calor de líquido para refrigerante;

direcionar uma primeira porção do fluxo de fluído de arrefecimento líquido através de uma seção de condensador

5/9

do trocador de calor de líquido para refrigerante e direcionar uma segunda porção do fluxo de fluido de arrefecimento liquido através de uma seção de sub- refrigerador do trocador de calor de líquido para

refrigerante paralelamente à primeira porção;

receber o refrigerante gasoso no trocador de calor de líquido para refrigerante;

direcionar o refrigerante gasoso através da seção de condensador a fim de resfriar e condensar pelo menos parcialmente o refrigerante gasoso através de transferência de calor para a primeira porção do fluxo de fluido de arrefecimento líquido;

conduzir o refrigerante pelo menos parcialmente condensado para um frasco receptor integrado ao trocador de calor de líquido para refrigerante transportando-se o refrigerante através de um conduto de fluxo disposto pelo menos parcialmente dentro da seção de sub-refrigerador;

separar o refrigerante pelo menos parcialmente condensado em uma porção de refrigerante de fase líquida e uma porção de refrigerante de fase gasosa;

direcionar a porção de refrigerante de fase líquida através da seção de sub-refrigerador a fim de resfriar adicionalmente o refrigerante de fase líquida através de transferência de calor para a segunda porção do fluxo de fluido de arrefecimento líquido;

remover o refrigerante de fase líquida do trocador de calor de líquido para refrigerante;

recombinar a primeira e a segunda porções do fluxo de fluido de arrefecimento líquido; e remover o fluido de arrefecimento líquido recombinado

6/9 do trocador de calor de líquido para refrigerante.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de conduzir o refrigerante pelo menos parcialmente condensado para um frasco receptor inclui, primeiramente, direcionar o refrigerante através de uma primeira porção do conduto de fluxo disposta entre a seção de condensador e a seção de sub-refrigerador e, em seguida, direcionar o refrigerante através de uma segunda porção do conduto de fluxo.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa de conduzir o refrigerante pelo menos parcialmente condensado para um frasco receptor inclui, adicionalmente, direcionar o refrigerante através de uma terceira porção do conduto de fluxo que se estende através de uma conexão estrutural do frasco receptor após ter direcionado o refrigerante através das primeira e segunda porções do conduto de fluxo.
12. Trocador de calor de líquido para refrigerante caracterizado pelo fato de que compreende:

uma pilha de placas aninhadas com passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas, em que cada uma das placas tem um formato geralmente retangular, em que cada uma das placas é dotada de aberturas de canto em pelo menos alguns dos cantos;

um primeiro coletor de líquido que se estende na altura da pilha e é definido por aberturas alinhadas dentre as aberturas de canto em um primeiro canto das placas;

uma primeira porta de líquido disposta em uma primeira extremidade da pilha, em que a primeira porta de líquido é alinhada ao primeiro coletor de líquido e se encontra em

Ί/9 comunicação fluída com o mesmo;

um segundo coletor de líquido que se estende na altura da pilha e é definido por aberturas alinhadas dentre as aberturas de canto em um segundo canto das placas;

uma segunda porta de líquido disposta na primeira extremidade da pilha, em que a segunda porta de líquido é alinhada ao segundo coletor de líquido e se encontra em comunicação fluida com o mesmo;

um primeiro coletor de refrigerante que se estende sobre uma primeira porção da pilha a partir da primeira extremidade da pilha e é definido por aberturas alinhadas dentre as aberturas de canto em um terceiro canto daquelas placas que estão localizadas dentro da primeira porção da pilha;

uma porta de entrada de refrigerante disposta na primeira extremidade da pilha, em que a porta de entrada de refrigerante é alinhada ao primeiro coletor de refrigerante e se encontra em comunicação fluida com o mesmo;

um segundo coletor de refrigerante que se estende sobre a primeira porção da pilha e é definido por aberturas alinhadas dentre as aberturas de canto em um quarto canto daquelas placas que estão localizadas dentro da primeira porção da pilha;

um terceiro coletor de refrigerante que se estende sobre uma segunda porção da pilha a partir de uma segunda extremidade da pilha oposta à primeira extremidade, em que a segunda porção da pilha não é coextensiva à primeira porção da pilha, e definida por aberturas alinhadas dentre as aberturas de canto no terceiro canto daquelas placas que estão localizadas dentro dessa segunda porção da pilha;

8/9 um quarto coletor de refrigerante que se estende sobre a segunda porção da pilha e é definido por aberturas alinhadas dentre as aberturas de canto no quarto canto daquelas placas que estão localizadas dentro dessa segunda porção da pilha;

uma porta de saída de refrigerante disposta na segunda extremidade da pilha, sendo que a porta de saída de refrigerante é alinhada ao quarto coletor de refrigerante e se encontra em comunicação fluida com o mesmo; e um quinto coletor de refrigerante que se estende sobre a segunda porção da pilha e se encontra em comunicação fluida com o segundo coletor de refrigerante, em que o quinto coletor de refrigerante é deslocado a partir de cada um dentre os primeiro, segundo, terceiro e quarto cantos.
13. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as passagens de fluxo de fluido definidas entre as placas compreendem:

uma primeira pluralidade de passagens de fluxo de fluido que se estende entre os primeiro e segundo coletores de refrigerante;

uma segunda pluralidade de passagens de fluxo de fluido que se estende entre os terceiro e quarto coletores de refrigerante;

uma terceira pluralidade de passagens de fluxo de fluido intercalada com a dita primeira pluralidade de passagens de fluxo de fluido e que se estende entre os primeiro e segundo coletores de líquido; e uma quarta pluralidade de passagens de fluxo de fluido intercalada com a dita segunda pluralidade de passagens de

9/9 fluxo de fluido e que se estende entre os primeiro e segundo coletores de liquido.
14. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o quinto coletor de refrigerante se estende através de ambas a segunda e a quarta pluralidádes de passagens de fluxo de fluido enquanto permanece isolado de modo fluido das mesmas.
15. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, uma placa de transferência de fluido fornecida no espaço entre uma primeira dentre as placas aninhadas e uma segunda placa adjacente dentre as placas aninhadas, em que a dita primeira dentre as placas aninhadas define parcialmente uma passagem de fluxo de fluido tanto da primeira quanto da terceira pluralidades de passagens de fluxo de fluido, e a dita segunda dentre as placas aninhadas define parcialmente uma passagem de fluxo de fluido tanto da segunda quanto da quarta pluralidades de passagens de fluxo de fluido, em que um conduto de transferência de fluido dentro da placa de transferência de fluido fornece a comunicação fluida entre o segundo e o quinto coletores de refrigerante,
16. Trocador de calor de líquido para refrigerante, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a dita segunda dentre as placas aninhadas é desprovida de uma abertura de canto no quarto canto da placa e, desse modo, isola o segundo e o quarto coletores de refrigerante um do outro.

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