ES2215825T3 - Dispositivo de calefaccion-climatizacion del habitaculo de un vehiculo automovil. - Google Patents
Dispositivo de calefaccion-climatizacion del habitaculo de un vehiculo automovil.Info
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Abstract
Dispositivo de calefacción-climatización del habitáculo de un vehículo automóvil, que comprende en combinación: - un circuito cerrado en el cual un fluido refrigerante circula entre un evaporador y un condensador; - un conducto de líquido frío (22), llamado ¿conducto frío¿, en contacto térmico con el evaporador (12) y un conducto de líquido caliente (24), llamado ¿conducto caliente¿, en contacto térmico con el condensador (14); - un primer circuito (26) recorrido por un líquido por la acción de una bomba (32) y que comprende un intercambiador de calor (28) adecuado para ser barrido por un fluido caloportador, especialmente por un flujo de aire (F1); - un segundo circuito (38) recorrido por un líquido por la acción de una bomba (40) y que comprende un intercambiador de calor (42) adecuado para ser barrido por un flujo de aire (F2) a enviar al habitáculo (H), caracterizado por el hecho de que medios de conmutación que comprenden dos válvulas de cuatro vías (34, 36) que se interponen entre elconducto frío, el conducto caliente, el primer circuito y el segundo circuito son adecuados para estar situados selectivamente: ya sea en una posición de calefacción en la cual el primer circuito (26) está en comunicación con el conducto frío (22), mientras que el segundo circuito (38) está en comunicación con el conducto caliente (24), ya sea en una posición de refrigeración en la cual el primer circuito (26) está en comunicación con el conducto caliente (24), mientras que el segundo circuito (38) está en comunicación con el conducto frío (22).
Description
Dispositivo de
calefacción-climatización del habitáculo de un
vehículo automóvil.
La invención se refiere a un dispositivo de
calefacción-climatización del habitáculo de un
vehículo automóvil como se indica en el documento
US-5421169.
En la mayoría de los dispositivos de este tipo,
se prevé un radiador de calefacción que, la mayoría de las veces,
está atravesado por el fluido de refrigeración del motor del
vehículo, así como un evaporador que forma parte de un circuito de
climatización recorrido por un fluido refrigerante.
Generalmente, el evaporador está situado curso
arriba del radiador de calefacción, de manera que un mismo flujo de
aire pueda atravesar sucesivamente el evaporador y el radiador de
calefacción para producir un flujo de aire, de temperatura ajustada,
que se manda al habitáculo. El envío del flujo de aire se realiza
generalmente por medio de un impulsor de régimen variable que
permite ajustar la velocidad y el caudal del flujo de aire mandado
al habitáculo.
En el caso de que el radiador de calefacción,
también llamado aerotérmico, sea recorrido por el fluido de
refrigeración del motor, está montado en una derivación de este
circuito.
También se conoce asegurar la calefacción del
flujo de aire por un radiador eléctrico que pueda ya sea
substituirse, ya sea añadirse al radiador de calefacción recorrido
por el fluido de refrigeración del motor.
Por otra parte, se conoce utilizar este circuito
de fluido refrigerante para asegurar no solamente la función de
refrigeración o climatización del habitáculo, sino también la
función de calefacción.
En efecto, un circuito de climatización está
constituido por un circuito cerrado a través del cual circula un
fluido refrigerante entre un evaporador en el cual pasa del estado
líquido al estado gaseoso al recibir calor y un condensador en el
cual pasa del estado gaseoso al estado líquido cediendo calor. Este
circuito comprende además un compresor situado entre el evaporador y
el condensador y un reductor de presión situado entre el condensador
y el evaporador.
En un circuito de climatización clásico, el
evaporador absorbe calor, lo que permite enviar aire frío o
refrigerado al habitáculo.
Por el contrario, el condensador generalmente es
barrido por el mismo flujo de aire que el radiador de refrigeración
del motor, lo que permite producir un flujo de aire caliente que se
disipa con clara pérdida.
También se conoce utilizar el circuito de
climatización para hacerlo funcionar en un modo de calefacción, en
el cual se hace funcionar el evaporador como un condensador, para
producir calor.
En este caso, un mismo intercambiador de calor
puede hacer la función ya sea de evaporador para producir aire
climatizado, ya sea de condensador para producir aire caliente.
En todos los casos, estos dispositivos de
calefacción-climatización son de estructura
compleja.
Además, en el modo de calefacción, sacan partido
de las pérdidas térmicas de los motores térmicos convencionales,
mientras que los motores modernos, debido a su mejor rendimiento,
tienen pérdidas térmicas reducidas.
En este caso es entonces necesario prever a
menudo un radiador de calefacción complementario, especialmente
cuando la calefacción funciona con el motor frío o con una
temperatura exterior muy baja.
La invención tiene especialmente por objeto
solventar los inconvenientes citados anteriormente.
Propone en particular un dispositivo de
calefacción-climatización de estructura más simple
y que además puede funcionar eficazmente en los vehículos modernos
dotados ya sea de un motor térmico de alto rendimiento, ya sea de un
motor eléctrico.
La invención propone a este efecto un dispositivo
de calefacción-climatización del habitáculo de un
vehículo automóvil, el cual comprende en combinación:
- un circuito cerrado en el cual un fluido
refrigerante circula entre un evaporador y un condensador;
- un conducto de líquido frío, llamado
"conducto frío", en contacto térmico con el evaporador y un
conducto de líquido caliente, llamado "conducto caliente", en
contacto térmico con el condensador;
- un primer circuito recorrido por un líquido por
la acción de una bomba y que comprende un intercambiador de calor
adecuado para ser barrido por un fluido caloportador, especialmente
por un flujo de aire;
- un segundo circuito recorrido por un líquido
por la acción de una bomba y que comprende un intercambiador de
calor adecuado para ser barrido por un flujo de aire a enviar al
habitáculo; y
- medios de conmutación que comprenden dos
válvulas de cuatro vías e interpuestos entre el conducto frío, el
conducto caliente, el primer circuito y el segundo circuito y
adecuados para estar situados selectivamente: ya sea en una posición
de calefacción en la cual el primer circuito está en comunicación
con el conducto frío, mientras que el segundo circuito está en
comunicación con el conducto caliente, ya sea en una posición de
refrigeración en la cual el primer circuito está en comunicación con
el conducto caliente, mientras que el segundo circuito está en
comunicación con el conducto frío.
Así, la calefacción o la refrigeración del
habitáculo se efectúa a través de un intercambiador de calor
integrado en un circuito recorrido por un líquido, pudiendo estar
este circuito puesto en comunicación selectivamente ya sea con un
conducto caliente en contacto con el condensador, ya sea con un
conducto frío en contacto con el evaporador.
Así, la temperatura del aire enviado al
habitáculo está ajustada por un intercambiador de calor de tipo
aire/líquido recorrido por un líquido (habitualmente agua) que está
ya sea calentada en contacto con el condensador, ya sea enfriada en
contacto con el evaporador.
Por lo tanto el circuito cerrado de fluido
refrigerante es el que permite directamente ajustar la temperatura
del líquido y, por consiguiente, la del flujo de aire enviado al
habitáculo.
Por consiguiente se obtiene una simplificación de
fabricación.
En variante, se puede tratar de dos válvulas
mezcladoras, lo que permite mezclar, en proporción ajustable, el
líquido caliente procedente del condensador y el líquido frío
procedente del evaporador.
Ventajosamente, el dispositivo comprende un
módulo que incluye el circuito cerrado de fluido refrigerante, así
como el conducto frío y el conducto caliente.
De este modo, este módulo incluye ventajosamente
también el compresor y el reductor de presión del circuito
refrigerante.
Es ventajoso que este compresor sea
eléctrico.
Según otra característica de la invención, el
dispositivo comprende un impulsor asociado al intercambiador de
calor del segundo circuito para enviar al habitáculo un flujo de
aire que haya barrido este intercambiador de calor.
Además puede estar previsto un radiador adicional
adecuado para ser calentado por el motor del vehículo, estando
dispuesto este radiador adicional cerca del intercambiador de calor
del segundo circuito de manera que lo atraviese un mismo flujo de
aire enviado al habitáculo.
Es ventajoso que el segundo circuito comprenda
además al menos un intercambiador de calor suplementario recorrido
por el mismo líquido.
Puede tratarse por ejemplo de un intercambiador
integrado en un asiento del vehículo o incluso un intercambiador
integrado en un panel.
Preferentemente, el intercambiador de calor del
primer circuito es distinto del radiador de refrigeración del motor
del vehículo.
Lógicamente, también es posible que este
intercambiador de calor esté integrado en el radiador de
refrigeración del motor del vehículo.
En la siguiente descripción, hecha solamente a
título de ejemplo, se hace referencia a los dibujos anexos, en los
cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática de un
dispositivo de calefacción-climatización del
habitáculo de un vehículo automóvil según la invención, representado
en una posición de calefacción;
- la figura 2 es una vista análoga a la figura 1
en la cual el dispositivo está representado en una posición de
refrigeración; y
- la figura 3 es una representación esquemática
de un dispositivo de calefacción-climatización en
una variante de realización.
El dispositivo de
calefacción-climatización representado
esquemáticamente en la figura 1 está destinado a la calefacción del
habitáculo H de un vehículo automóvil. Comprende un circuito cerrado
10 recorrido por un fluido refrigerante que circula entre un
evaporador 12 en el cual pasa del estado líquido al estado gaseoso
recibiendo calor y un condensador 14 en el cual pasa del estado
gaseoso al estado líquido cediendo calor. Este circuito cerrado
comprende además un compresor 16 situado entre el evaporador 12 y el
condensador 14 y un reductor de presión 18 situado entre el
condensador 14 y el evaporador 12. Se constituye de este modo un
circuito cerrado, también llamado circuito de climatización, en el
cual el evaporador absorbe calor y "produce frío", mientras que
el condensador cede calor y "produce calor".
Este circuito cerrado puede comprender además una
botella filtrante/deshidratante, un intercambiador interior, un
acumulador, presostatos, captadores de temperatura, etc.
El fluido refrigerante puede ser, por ejemplo, el
fluido conocido con la denominación "R134a", del dióxido de
carbono, un hidrocarburo, etcétera.
Según la invención, el circuito cerrado 10 está
alojado en el interior de un módulo 20 que a su vez está dispuesto
en el interior de un compartimento técnico CT distinto del
habitáculo H del vehículo.
En el módulo 20 están situados además dos
conductos de líquido, a saber un conducto frío 22 que está en
contacto térmico con el evaporador 12 y un conducto caliente 24 que
está en contacto térmico con el condensador 14.
El dispositivo comprende además un primer
circuito 26 que está situado fuera del compartimento técnico CT y
que está destinado a estar recorrido por un líquido. Este primer
circuito integra un intercambiador de calor 28 (radiador) al cual
está asociado un grupo motoventilador 30, así como una bomba 32 de
circulación de líquido, que ventajosamente es una bomba eléctrica.
El radiador 28 es, en el ejemplo, distinto que el radiador (no
representado) que sirve para la refrigeración del motor M del
vehículo. El grupo motoventilador 30 permite impulsar un flujo de
aire (flecha F1) que barre el intercambiador de calor 28 para
enfriar, si es necesario, el líquido que circula en el circuito
26.
El circuito 26 está conectado a los conductos 22
y 24 por dos válvulas 34 y 36 del tipo de cuatro vías.
Estas dos válvulas también están conectadas a un
segundo circuito 38 recorrido por un líquido por la acción de una
bomba 40, que ventajosamente es una bomba eléctrica. El circuito 38
comprende un intercambiador de calor 42 al cual está asociado un
impulsor 44. Este impulsor permite enviar un flujo de aire en el
habitáculo H después de haber atravesado el intercambiador 42 como
se muestra con la flecha F2. El intercambiador de calor 42 es del
tipo aire/líquido.
Las válvulas 34 y 36 pueden ponerse
selectivamente en dos posiciones distintas, a saber una posición de
calefacción como se representa en la figura 1 y una posición de
refrigeración (o posición de climatización) como se representa en la
figura 2.
En la posición de la figura 1, las válvulas 34 y
36 ponen el conducto caliente 24 en comunicación de fluido con el
circuito 38, por lo tanto con el intercambiador 42, por una parte, y
el conducto frío 22 en comunicación de fluido con el circuito 26,
por otra parte.
Por consiguiente el intercambiador 42 es
atravesado por un líquido caliente (calentado por el condensador
14), lo que permite enviar un flujo de aire caliente al habitáculo.
Por el contrario, el circuito 26 es recorrido por un líquido
frío.
La circulación del líquido caliente está
representada por las flechas C y la del líquido frío por las flechas
F en la figura 1.
El caudal del líquido caliente en el circuito 38
puede ajustarse haciendo variar el régimen de la bomba 40.
En la posición de refrigeración (o posición de
climatización) de la figura 2, las válvulas 34 y 36 ponen en
comunicación el circuito 38 con el conducto frío 22, aunque el
intercambiador 42 es recorrido por un líquido frío, lo que permite
enfriar o refrigerar el habitáculo del vehículo. Al mismo tiempo,
estas válvulas ponen el conducto caliente 24 en comunicación con el
circuito 26, aunque el radiador 28 es recorrido por un fluido
caliente. Entonces es ventajoso poner en marcha el grupo
motoventilador 30 para disipar el calor excedente vehiculado por el
líquido caliente.
Como en la figura 1, la circulación del líquido
caliente está representada por las flechas C y la del líquido frío
por las flechas F.
En la forma de realización de la figura 3, los
elementos comunes con los de las figuras 1 y 2 tienen las mismas
referencias numéricas.
En esta variante de realización, se prevé además
un radiador adicional 46 que está dispuesto cerca del intercambiador
de calor 42 de manera que el flujo de aire, puesto en movimiento por
el impulsor 44, atraviesa sucesivamente el intercambiador 42 y el
radiador adicional 46.
En el ejemplo, este radiador adicional es
adecuado para ser calentado por el motor M del vehículo y, si llega
el caso, por auxiliares del citado motor.
Este radiador adicional puede utilizarse ya sea
para proporcionar calor adicional cuando el intercambiador 42
funciona en modo calefacción, ya sea para calentar un flujo de aire
que previamente ha sido deshumidificado por el intercambiador 42,
cuando este último funciona en modo de refrigeración. También se
puede añadir un radiador eléctrico.
En la forma de realización representada, se
observará además que el segundo circuito comprende otros dos
intercambiadores de calor suplementarios, a saber un intercambiador
48 integrado en por lo menos un asiento 50 del vehículo y un
intercambiador 52 integrado en un panel 54.
En los distintos modos de realización citados
anteriormente, el radiador 28 es ventajosamente distinto del
radiador de refrigeración del motor, pero podría, en variante,
formar parte de este último.
También en variante, las válvulas 34 y 36, en
lugar de ser de cuatro vías, podrían estar constituidas por válvulas
mezcladoras para enviar al circuito 38 un líquido resultante de la
mezcla de un líquido frío y un líquido caliente.
Las bombas 32 y 40 son ventajosamente bombas
eléctricas cuyo régimen puede ajustarse a voluntad.
Según la invención, el líquido que circula en los
dos circuitos 26 y 38 y en los conductos 22 y 24 es ventajosamente
agua con anticongelante, por ejemplo glicol.
Lógicamente, la invención no se limita al modo de
realización descrito anteriormente a título de ejemplo y se extiende
a otras variantes, sin que por ello se salga de la invención como se
define en las reivindicaciones.
Claims (10)
1. Dispositivo de
calefacción-climatización del habitáculo de un
vehículo automóvil, que comprende en combinación:
- un circuito cerrado en el cual un fluido
refrigerante circula entre un evaporador y un condensador;
- un conducto de líquido frío (22), llamado
"conducto frío", en contacto térmico con el evaporador (12) y
un conducto de líquido caliente (24), llamado "conducto
caliente", en contacto térmico con el condensador (14);
- un primer circuito (26) recorrido por un
líquido por la acción de una bomba (32) y que comprende un
intercambiador de calor (28) adecuado para ser barrido por un fluido
caloportador, especialmente por un flujo de aire (F1);
- un segundo circuito (38) recorrido por un
líquido por la acción de una bomba (40) y que comprende un
intercambiador de calor (42) adecuado para ser barrido por un flujo
de aire (F2) a enviar al habitáculo (H),
caracterizado por el hecho de que medios
de conmutación que comprenden dos válvulas de cuatro vías (34, 36)
que se interponen entre el conducto frío, el conducto caliente, el
primer circuito y el segundo circuito son adecuados para estar
situados selectivamente: ya sea en una posición de calefacción en la
cual el primer circuito (26) está en comunicación con el conducto
frío (22), mientras que el segundo circuito (38) está en
comunicación con el conducto caliente (24), ya sea en una posición
de refrigeración en la cual el primer circuito (26) está en
comunicación con el conducto caliente (24), mientras que el segundo
circuito (38) está en comunicación con el conducto frío (22).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los medios de conmutación
comprenden dos válvulas mezcladoras.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 y 2, caracterizado por el hecho de que comprende un módulo
(20) que incluye el circuito cerrado (10) de fluido refrigerante,
así como el conducto frío (22) y el conducto caliente (24).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, en el cual el circuito cerrado (10) de fluido refrigerante
comprende además un compresor (16), caracterizado por el
hecho de que este compresor es eléctrico.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado por el hecho de que comprende un
impulsor (44) asociado al intercambiador de calor (42) del segundo
circuito (38) para enviar al habitáculo (H) un flujo de aire (F2)
que ha barrido este intercambiador de calor.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado por el hecho de que comprende además un
radiador adicional (46) adecuado para ser calentado por el motor (M)
del vehículo, estando dispuesto el citado radiador adicional cerca
del intercambiador de calor (42) del segundo circuito de manera que
sea atravesado por un mismo flujo de aire (F2) enviado al habitáculo
(H).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado por el hecho de que el segundo circuito
(38) comprende además un intercambiador de calor suplementario (48,
52) recorrido por el mismo líquido.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que el intercambiador de calor
suplementario (48) está integrado en un asiento (50) del
vehículo.
9. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que el intercambiador de calor
suplementario (52) está integrado en un panel (54).
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 9, caracterizado por el hecho de que el intercambiador de
calor (28) del primer circuito (26) es distinto que el radiador de
refrigeración del motor (M) del vehículo.
Applications Claiming Priority (2)
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