ES2229986T5 - Gas refrigerante de alta presion para el circuito refrigerante de un sistema de aire acondicionado de un vehiculo automovil. - Google Patents

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Abstract

El refrigerador de gas de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el haz de segundos tubos de intercambio de calor (14) está fabricado de al menos dos, preferentemente idénticos, haces separados (50, 52) de

Description

Gas refrigerante de alta presión para el circuito refrigerante de un sistema de aire acondicionado de un vehículo automóvil.
Campo de la invención
La invención se refiere a un refrigerador de gas a alta presión para un circuito refrigerante de un sistema de aire acondicionado de un vehículo automóvil, y más particularmente pero no exclusivamente a un refrigerador de gas para un circuito refrigerante de CO_{2} supercrítico.
Antecedentes de la invención
La tecnología subyacente y los problemas de tales refrigeradores de gas están descritos en detalle en el anexo de Jürgen Wertenbach, Jürgen Maué y
Wolfgang Volz CO_{2} Refrigeration Systems in Automobile Air-Conditioning. En este caso, de acuerdo con la Fig. 2 de este anexo, la referencia está realizada para el llamado proyecto RACE. La invención trata otro desarrollo de este proyecto RACE; las características a las que la invención se refiere en el preámbulo de las reivindicación 1 están presentes en la Fig. 4 de este anexo.
En resumen, se han encontrado problemas en la configuración de un sistema de control climático de un vehículo automóvil cuando el propósito es reemplazar los viejos refrigeradores, por ejemplo el R134a, el cual es generalmente usado en el caso de sistemas de aire acondicionado de vehículos automóvil, mediante dióxido de carbono, entre otros para reducir el efecto invernadero. En el alcance del antes mencionado proyecto RACE, se ha encontrado que, cuando el CO_{2} es usado como refrigerante, la mejor eficiencia puede ser obtenida con el circuito de acuerdo con la Figura 4 del citado anexo. En comparación con sistemas conocidos de aire acondicionado de vehículos automóvil los cuales usan refrigeradores convencionales, un intercambiador de calor interno que intercambia calor entre las caras de alta presión y baja presión es añadido como un nuevo componente. Mientras, que además, en el caso de circuitos refrigerantes convencionales, pueden usarse igualmente bien colectores en la cara de baja presión y en la cara de alta presión, un colector en la cara de baja presión es preferible por razones de óptima eficiencia en el modo de funcionamiento para el cual la invención se describe. Para más detalles, la referencia está realizada expresamente de nuevo en el anexo indicado anteriormente.
El objeto de la invención es hacer posible la inclusión de los siguientes aspectos al menos individualmente, pero siempre que sea posible en combinación o en totalidad:
1.
Debe haber las posibles menores líneas de pruebas de presión necesarias para el funcionamiento de alta presión. Reduciendo el número de líneas conectoras de pruebas de presión también conduce en este aspecto a unas menores conexiones de tornillo de estas líneas conectoras. Estas conexiones de tornillo son necesarias no sólo debido al funcionamiento de alta presión, sino también porque el CO_{2} se difunde en las conexiones de tubo convencionales, las cuales se emplean sellos elastoméricos, y esto puede conducir a erupciones explosivas de los medios de sellado elastoméricos.
2.
El nuevo elemento, un intercambiador de calor interno, debe siempre que sea posible no incrementar el espacio de la instalación requerido en el vehículo automóvil en su totalidad, o al menos ligeramente.
3.
El uso general de un colector en la cara de baja presión debe en este aspecto ser acomodado de modo que ahorre espacio y coste.
4.
La disposición debe ser organizada de modo que, en un existente vehículo automóvil que está equipado todavía con un sistema de aire acondicionado de vehículo automóvil convencional, el espacio de la instalación debe también ser utilizado para el sistema de aire acondicionado incluyendo los elementos necesarios para el funcionamiento con CO_{2}, reemplazando los correspondientes componentes.
Descripción de la invención
De acuerdo la invención se proporciona un refrigerador de gas para un circuito refrigerante de alta presión de CO_{2} supercrítico para un sistema de aire acondicionado de un vehículo automóvil. Características preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
La invención será explicada con más detalle a continuación con la ayuda de dibujos esquemáticos con referencia a diversas realizaciones ilustrativas.
La Fig. 1 y la Fig. 2 muestran una representación de un corte longitudinal de una primera y segunda realización de un refrigerador de gas, el cual está combinado en ambos casos con un intercambiador de calor interno y con un colector en la cara de baja presión para formar una única unidad;
Las Figs. 3a y 3b muestran una representación esquemática de un croquis en sección parcial de dos realizaciones alternativas de una combinación de una unidad del tipo de la Fig. 1 con un refrigerador de motor, con una conexión para formar una unidad común mediante un corrugado común del refrigerador de gas y del refrigerador del motor, con la dirección de observación extendiéndose hacia arriba en la posición normal de instalación y estando también indicada una representación en sección longitudinal del intercambiador de calor interno;
La Fig. 4 muestra el refrigerador de gas de acuerdo con la Fig. 1 con su circuito refrigerante incluido en la composición;
La Fig. 5 muestra una sección transversal parcial, a escala mayor, a través del contenedor del colector, el canal intermedio y una distribución o tubo colector del refrigerador de gas;
La Fig. 6 muestra una sección longitudinal parcial, a escala mayor, en una zona donde la distribución o el tubo colector del refrigerador de gas está conectado al colector del intercambiador de calor interno, en el caso donde los segundos tubos de intercambio de calor del colector interno están posicionados transversalmente en ángulos rectos con respecto a los primeros tubos de intercambio de calor del refrigerador de gas;
La Fig. 7 muestra una representación, como una sección transversal parcial aumentada, de las condiciones de conexión correspondientes a aquellas de la Fig. 6, pero con los primeros y segundos tubos de intercambio de calor presentando la misma orientación; y
La Fig. 8 muestra, de nuevo a escala mayor, una representación en explosión parcial en el caso en que la carcasa del colector del intercambiador de calor interno junto con la tapa en la cara extrema están dispuestas de acuerdo con la Fig. 7.
Descripción de las realizaciones preferidas
En las diversas figuras, las referencias numéricas similares están asignadas a partes similares.
Un refrigerador de gas 2 y un colector 4 están dispuestos idénticamente en la cara de baja presión en las realizaciones alternativas de una unidad de acuerdo con las Figs. 1 ó 2. Las disposiciones de las dos realizaciones difieren, en particular, en que un intercambiador de calor interno 6 está incluido en la unidad en una cara extrema inferior, en la posición normal de instalación en un vehículo automóvil, en la realización de acuerdo con la Fig. 1, pero en la cara extrema superior del refrigerador de gas 2 en la Fig. 2. En la realización de acuerdo con la Fig. 2, la fase gaseosa del refrigerante es en este caso extraída del colector en la cara de baja presión a través de un tubo sumergido, el cual no es necesario en la realización de acuerdo con la Fig. 1. En ambos casos, la unidad está fabricada de aluminio o una aleación de aluminio, y opcionalmente de combinaciones de tales materiales.
En ambas realizaciones de las Figs. 1 y 2, el refrigerador de gas 2 tiene un haz de unos primeros tubos de intercambio de calor 8 los cuales están diseñados como tubos lisos teniendo caras lisas enfrentadas una con respecto a la otra. Unas láminas en zigzag 10 firmemente soldadas a los tubos de intercambio de calor 8, están interpuestas entre estas caras lisas. Además, una lámina en zigzag 10a también está conectada en cada caso mediante una firme soldadura a los dos últimos tubos lisos 8a en las caras extremas, y la de la cara extrema remota del intercambiador de calor interno 6 también está cubierta mediante una placa cerrada 12 de la misma manera firmemente soldada.
El intercambiador de calor interno 6, por su parte, consiste en una pila, directamente soldada a otra, de los segundos tubos de intercambio de calor 14 que tienen alternativamente diferentes longitudes, como será explicado con más detalle en adelante. Los segundos tubos de intercambio de calor 14 también son tubos lisos. Los dos tubos lisos contiguos 14 del intercambiador de calor interno 6 y 8a del refrigerador de gas 2 están conectados a otro mediante una de las láminas en zigzag 10a por medio de una firme soldadura.
Los primeros tubos de intercambio de calor 8 y los segundos tubos de intercambio de calor 14 están idénticamente diseñados como tubos lisos.
Los dos extremos de los tubos lisos 8 del refrigerador de gas desemboca respectivamente en un tubo de distribución o colector 16, el cual está subdividido respectivamente en diversas cámaras 18 y 20 que se apoyan en la parte superior de la otra. Las cámaras 18 de un tubo de distribución o colector 16 están mutuamente desplazadas, con respecto a las cámaras 20 del otro tubo de distribución o colector 16, de modo que un flujo, que progresa hacia y desde, en una dirección longitudinal, el refrigerador de gas a lo largo de las flechas indicadas, tiene lugar entre ellas a través de los respectivos grupos de los varios primeros tubos de intercambio de calor 8 según una corriente transversal de intercambio de calor, y, para ser preciso, en cada caso hacia arriba en el refrigerador de gas en la posición de instalación normal representada en el vehículo automóvil. El refrigerante es por tanto suministrado por la parte superior en cada caso, y para ser preciso, por la cara extrema de un adaptador de conexión 22 sobre la cara extrema remota del intercambiador de calor interno 6 en la realización de acuerdo con la Fig. 1, y por la cara circunferencial de un adaptador de conexión 24 próximo al intercambiador de calor interno 6 en la realización correspondiente a la Fig. 2. En ambas realizaciones, el colector 4 en la cara de baja presión se extiende a lo largo del refrigerador de gas 2, y de acuerdo con la Fig. 5 en ambas realizaciones de Fig. 1 y Fig. 2 este colector está unido mediante un canal intermedio 26 a un tubo de distribución o colector 16 cercano con una fabricación de pieza integral, p. ej. como una parte extrudida, moldeada o presionada. Un nivel 28 entre la fase líquida 30 y la fase gaseosa 32 está indicado en el contenedor del colector en la cara de baja presión.
En ambas realizaciones de las Figs. 1 y 2, el refrigerante que llega desde el evaporador 34 (de la descripción de la Fig. 4) del circuito refrigerante y que aún contiene una fracción de fase líquida en su fase gaseosa, es introducido a través de un adaptador de conexión 36 sobre una tapa superior 38 del colector 4 en la cara de baja presión, dentro de este último a lo largo de la flecha 40, y es conducido a través de la línea curvada 42 hacia una pared interior cilíndrica del colector 4 en la cara de baja presión, de modo que un flujo del refrigerante que baja en espiral se encuentra con el componente líquido que está siendo conducido hacia abajo en esta pared interior del colector 4 en la cara de baja presión.
En la realización de acuerdo con la Fig. 1, el refrigerante desprovisto de la fase líquida es introducido dentro del canal intermedio 26 a través de la abertura superior 44. Además, la abertura inferior 46 que del mismo modo se comunica con el canal intermedio 26 está dispuesta en el colector 4 de la cara de baja presión; esta abertura está dimensionada de modo que el aceite lubricante que se ha acumulado en la parte inferior del colector, junto con una pequeña cantidad de fase líquida del refrigerante que es usada sólo para el transporte, puede ser extraído hacia el interior del canal intermedio 26. El extremo inferior del canal intermedio 26 comunica con la cara de baja presión 48 del colector 50 del intercambiador de calor interno 6 (ver la posterior descripción del intercambiador de calor interno 6, que en este caso es de nuevo idéntica en las dos realizaciones representadas de las Figs. 1 y 2).
El propósito general del colector 4 en la cara de baja presión es separar y recoger la fase líquida del refrigerante que es suministrado, y entregar solamente la fase gaseosa de la cara de baja presión 48 del intercambiador de calor interno 6.
En esta primera realización correspondiente a la Fig. 1, esta entrega tiene lugar a través de la abertura superior 44 sobre el nivel 18 de la fase líquida (aguas abajo) a través del canal intermedio 26. La abertura inferior 46 puede cerrarse para el propio circuito refrigerante, y ser usada solo para evitar un excesivo aumento de una fase líquida, enriquecida con aceite lubricante, el cual se acumula en la parte inferior del colector 4 en la cara de baja presión, pero permitiendo siempre ser descargado a través de la abertura inferior 46. Hasta el punto de que cualquier fase líquida del refrigerante es llevada consigo aquí, esto es intrínsecamente indeseable y es solamente de uso práctico como medios de transporte para el aceite lubricante arrastrado aguas abajo en el canal intermedio 26. En otros aspectos, el nivel 28 entre la fase gaseosa 32 y la fase líquida 30 en el colector 4 en las caras de baja presión varía de acuerdo con el relleno del circuito refrigerante y las condiciones operativas del vehículo automóvil.
Funcionalmente, la segunda realización de acuerdo con la Fig.2 es básicamente idéntica, pero necesita ser modificada con el fin de colocar el intercambiador de calor interno 6 en la parte superior del refrigerador de gas 2.
El canal intermedio 26 es usado aquí para alimentar el refrigerante, el cual está bajo alta presión aguas arriba desde la cámara inferior 18 del tubo de distribución o colector. Después es introducido a través de un grupo de primeros tubos de intercambio de calor 8a y 8b dentro de la cámara superior 20a sobre la cámara 20 provista de un adaptador de conexión 24, y entregado desde aquí dentro de la cara de alta presión 52 del colector 50 del intercambiador de calor interno 6.
En contraste con la realización de la Fig. 1, en la realización de la Fig. 2 un tubo sumergido 54 está dispuesto dentro del colector 4 en la cara de baja presión, y este tubo se sumerge dentro de la fase líquida 30 del colector 4 en la cara de baja presión hasta que está cerca de la base de este último, se introduce en la fase gaseosa del refrigerante, separada de la fase líquida, desde la cara superior del colector 4 en la cara de baja presión sobre la abertura de la línea 42 e, invirtiendo la dirección del flujo, se introduce dentro de la cara de baja presión 48 del intercambiador de calor interno 6 (en el caso de la realización de la Fig. 1, esto tiene lugar sin el tubo sumergido a través de la abertura superior 44 y el canal intermedio 26).
En la parte inferior de la curva en forma de U 56 del tubo sumergido 54, está formado un orificio de desagüe 58 en el cual, bajo el gradiente de presión funcionalmente existente en la parte inferior del colector 4 en la cara de baja presión, la fase líquida enriquecida con el aceite lubricante es introducida y transportada junto con la fase gaseosa en el tubo sumergido 54.
Como se puede observar con más detalle a partir de las Figs. 7 y 8, el intercambiador de calor 6, cuyo haz de segundos tubos de intercambio de calor 14 tienen refrigerante suministrado al mismo como intercambiador de calor a contracorriente, tiene la siguiente estructura básica en ambas realizaciones de las Figs. 1 y 2.
En el intercambiador de calor 2 y en el intercambiador de calor interno 6, unos tubos lisos que están diseñados idénticamente, en términos de su contorno exterior y preferentemente también en la sección transversal del tubo interior, son usados como los primeros tubos de intercambio de calor 8 del refrigerador de gas 4 y como segundos tubos de intercambio de calor 14 del intercambiador de calor interno 6.
En este caso, como se indica en la Fig. 7, el haz de primeros tubos de intercambio de calor 8 se extienden en la dirección longitudinal del refrigerador de gas 2, y un haz de una primera pila 60 de segundos tubos lisos 14 del intercambiador de calor interno 6, están espacialmente cubiertos en la dirección vertical de modo que los bordes de los primeros y segundos tubos 8 y 14 están verticalmente al mismo nivel uno del otro.
En el intercambiador de calor interno 6, una segunda pila 62 de los tubos de intercambio de calor interno 14, que está construida idénticamente a la primera pila 60, está dispuesta lateralmente contigua a la primera pila 60 de los segundos tubos de intercambio de calor 14. Una abertura de acceso 64 para el refrigerante, dispuesta centradamente entre las dos pilas 60 y 62, se ha dejado libre entre las dos pilas 60 y 62. Puede observarse a partir de la Fig. 7, que las dos pilas 60 y 62 tienen una amplitud total, que incluye la abertura de acceso 64, que corresponde aproximadamente al diámetro interno libre del colector 50 del intercambiador de calor 6, y por la dimensión de la abertura de acceso central 64 es mayor que dos veces el haz de los primeros tubos de intercambio de calor 8 del refrigerador de gas 2. La estructura 50 del intercambiador de calor interno 4, por su parte, tiene aproximadamente la misma dimensión externa que la carcasa 94 del colector 4 en la cara de baja presión, la cual está configurada con un contorno circular, de modo que en este aspecto los dos elementos 50 y 94 tienen idénticas profundidades de instalación en el motor automóvil. Esta uniformidad de las profundidades de instalación hace posible, con las dos pilas 60 y 62 de los segundos tubos de intercambio de calor, además, por la altura de las respectivas pilas, ser partidas en dos en comparación con una única pila mientras tengan el mismo rendimiento.
Además, la abertura de acceso 64 también hace la función de canal. Esto es porque los tubos lisos 66 con una longitud relativamente larga y los tubos liso 68 con una longitud relativamente corta se alternan en ambas pilas 60 y 62. Los tubos lisos 66 que tienen una longitud relativamente grande están en este caso conectados en el respectivo colector 50 para comunicarse con su cara de baja presión 48, la cual es distante desde los tubos lisos, mientras que los tubos lisos que tienen una longitud corta se abren para comunicarse en la cara de baja presión 52 del colector 50, y estos se comunican a través de un adaptador de conexión 70 con la cámara contigua 20 en el tubo de distribución o colector 16. La cara de baja presión 48 se comunica mediante un adaptador de conexión 72 con el canal intermedio 26 en la realización de la Fig. 1, y con el tubo sumergido 54 en la realización de la Fig. 2. En este caso, los dos adaptadores de conexión 70 y 72 definen la respectiva cara de entrada del intercambiador de calor interno. En la cara de salida, la cara de baja presión 48 del intercambiador de calor interno está conectada con el circuito refrigerante mediante un adaptador de conexión de salida 74, y la cara de baja presión 52 mediante un adaptador de conexión de salida 76, como también puede observarse con más detalle a partir de la Fig. 4 con la representación del circuito refrigerante.
La Fig. 4 representa el circuito refrigerante en el caso de una unidad de acuerdo con la Fig. 1 en la dirección del flujo. El refrigerante está en este caso alimentado a partir de un compresor 78 mediante una línea de alta presión 82 al adaptador de entrada 24 para el refrigerador de gas, y vuelve a emerger desde el intercambiador de calor interno 6 en el conector de conexión 76 de la cara de baja presión, y después alimenta mediante la línea de líquido 84 en la cara de baja presión a un dispositivo regulador 80, el cual reduce la alta presión del refrigerante a una baja presión y, mediante una línea de baja presión 86, suministra un evaporar 34 que convierte el refrigerante líquido al menos parcialmente en la fase gaseosa y lo alimenta a la línea 88 en la cara de baja presión al adaptador de conexión 36 en la tapa superior 38 del colector 4 en la cara de baja presión. Antes de tener fluido a través del colector 4 en la cara de baja presión y a través del intercambiador de calor interno 6, la fase gaseosa del refrigerante vuelve a emerger desde la cara de salida del adaptador de conexión 74 del intercambiador de calor 6 y se realimenta en un circuito cerrado a la entrada del compresor 78 mediante la línea de entrada 90 que está a baja presión.
En el colector 50, la cara de baja presión 48 y la cara de alta presión 52 están respectivamente divididas entre sí de manera estanca mediante una pared intermedia 92, la cual es usada como tubo inferior para los segundos tubos de intercambio de calor 14 que tienen extremos largos.
Como se puede apreciar en la Fig. 8, la carcasa 98 del colector 50, dentro de la cual la pared intermedia 92 consiste en una placa metálica soldada con estaño encajada, está diseñada en una de sus caras extremas con una pared extrema integral 96 que, por su parte, se une solidariamente dentro del adaptador de conexión 70 en la cara de baja presión que comunica con la cara de alta presión 52 del colector 50 del intercambiador de calor 6.
En la otra cara extrema, la carcasa 98 del colector 50 está cerrada con una tapa separada 100 que tiene un reborde en el lado externo para soldarse a la carcasa 98. El adaptador de conexión 74 para la cara de baja presión 48 del colector 50, a través del cual el refrigerante puede ser suministrado a la cara de baja presión 48 de los tubos lisos 66 de la cara de baja presión, o descargado desde ellos, está además dispuesto en la tapa 100.
Para hacer posible el posicionamiento ajustado durante el ensamblaje de la tapa 100 con la carcasa 98 así como mantenerlo durante el proceso de soldadura, un espárrago 104 está dispuesto en la pared intermedia 92 y un orificio 106, a través del cual el espárrago 104 encaja y es fijado para determinar la posición después del ensamblaje, está practicado en la tapa 100.
Mientras que en las Figs. 7 y 8 los segundos tubos de intercambio de calor 14 están dispuestos con sus caras lisas paralelas a los primeros tubos de intercambio de calor 8, la Fig. 6 representa una disposición de los mencionados tubos lisos girados a 90º. En esta realización, el refrigerante que está sometido a alta temperatura en la cámara 52 de la cámara de alta presión del colector 50 entre las caras lisas paralelas de los tubos lisos 66 que tienen una longitud relativamente grande puede entrar en la abertura de entrada 106 de los tubos lisos 68 que tienen una longitud relativamente pequeña. Los tubos lisos 68 y 66 están, como en la realización de acuerdo con la Fig. 8, preferentemente apilados alternativamente unos sobre otros, aunque otras disposiciones también son posibles, p. ej. dos tubos lisos 68 combinados con un tubo liso 66 en cada caso.
A través de la realización correspondiente a la Fig. 6, es posible operar sin abertura de acceso central 64, de modo que la pila de segundos tubos de intercambio de calor 14 pueden tener esencialmente la misma altura que la profundidad total del refrigerador de gas 2 medida en la dirección de acceso del aire ambiente, que es proporcionado mediante la longitud de los primeros tubos de intercambio de calor 8 (medida en la dirección de las caras lisas).
La estructura del colector 50 es similar a la de la realización de la Fig. 8.
La única diferencia es que en la Fig. 6 la tapa 100 está prevista como una parte lisa sin un reborde 102 para la soldadura a la carcasa 98.
Para soldar el colector 50 al tubo de distribución o colector 16 mediante el adaptador de conexión de la cara de alta presión 70, un anillo de anclaje 108 puede también estar insertado entre las dos partes antes de la soldadura.
Para obtener una estructura de presión estable, siempre que sea posible independientemente de la calidad de soldadura, del tubo de distribución o colector 16, del canal intermedio 26 y del colector 4 en la cara de baja presión, tal como se ha representado en la Fig. 5, las tres partes mencionadas anteriormente pueden estar fabricadas mediante una pieza integral extrudida.
Con el fin de alojar los primeros tubos de intercambio de calor 8, unas ranuras de soporte de los tubos 110 están fabricadas en un proceso subsiguiente al proceso de extrusión, acoplándose los extremos de los primeros tubos de intercambio de calor 8 con dichas ranuras directa o indirectamente mediante una placa inferior adicional 112, la cual también puede estar provista de un reborde 114 para una mejor soldadura a los primeros tubos de intercambio de calor 8. En el caso en que una placa inferior 112 es empleada, también puede ser usada para proporcionar el estañado el cual es necesario para soldar los primeros tubos de intercambio de calor 8 extrudidos al tubo de distribución o colector extrudido 16, siendo el estañado aplicado como un revestimiento en ambas caras de la placa inferior 112.
Las Figs. 3a y 3b representan la combinación de un intercambiador de calor de acuerdo con la Fig. 1 con un refrigerador de motor visto paralelo al eje longitudinal del colector en la cara de baja presión. Ya que, en la posición de instalación, el colector 4 en la cara de baja presión así como los tubos de distribución o colector 16 están siempre dispuestos verticalmente, la representación en las Figs. 3a y 3b también corresponde a una vista hacia arriba en la posición instalada contra la dirección de la gravedad. Para representar mejor la función del intercambiador de calor interno 6, este último está representado también en sección longitudinal. Las Figs. 3a y 3b muestran en detalle un refrigerador de motor 116, el cual tiene una red de intercambio de calor 118 y unas cajas de distribución/colector 120 a través de las cuales el refrigerante es suministrado o descargado de los tubos de intercambio de calor individuales de la red de intercambio de calor 118. Los elementos de intercambio de calor de acuerdo con la invención están representados de manera similar a la realización de acuerdo con la Fig. 1 y Fig. 8.
A través de un correspondiente diseño de realización del canal intermedio, el tubo de distribución o colector 16 del refrigerador de gas, está por tanto igualmente dispuesto tan cerca como sea posible de la red de intercambio de calor 118 en la dirección del aire A, para mantener la profundidad total común a la unidad terminada del refrigerador de motor 116 y del refrigerador de gas 2 tan pequeña como sea posible en la dirección del aire A.
A través de la realización de doble hilera del intercambiador de calor interno 6 en la dirección del aire A, con una primera y segunda pila 60,62, la profundidad total del intercambiador de calor según la invención de acuerdo con la Fig. 1 es dos veces mayor en el rango de altura del intercambiador de calor interno 6 como en el rango de altura del intercambiador de gas 2. De acuerdo con las Figs. 3a, 3b existen por tanto dos posibles realizaciones preferidas de la hilera de tubos adicional, la cual aumenta la profundidad total del refrigerador de gas y está indicada mediante la pila 62 de los segundos tubos de intercambio de calor 14.
En la Fig. 3a, la primera pila 60 de los segundos tubos de intercambio de calor 14, los cuales están dispuestos alineados verticalmente con los primeros tubos de intercambio de calor 8 del refrigerador de gas 2, está encajada directamente en frente de la red de intercambio de calor 118 en la dirección del aire A con tolerancias apropiadas, mientras que la segunda pila 62 de los tubos de intercambio de calor interno 14 está dispuesta bajo la red de intercambio de calor 118 del refrigerador de motor 116 en la posición de instalación.
En esta realización 3a, las partes del colector 50 del intercambiador de calor interno 6 están igualmente dispuestas bajo la red de intercambio de calor 118 o bajo las cajas colectoras 120 del refrigerador motor 116.
Esta realización es preferible cuando la profundidad total en la dirección del aire A para la segunda pila 62 no está disponible en el rango de altura del intercambiador de calor interno 6, y cuando el caudal directo en la cara del aire está en cualquier caso tan perturbado por los accesorios específicos del vehículo en el rango de altura del intercambiador de calor interno 6 que reducen la altura total de la red de intercambio de calor 118, medido en la dirección longitudinal de las cajas colectoras 120, no conlleva a ninguna reducción del rendimiento.
La realización correspondiente a la Fig. 3b es preferida cuando existen a la vez un buen flujo directo en la cara del aire y un espacio suficiente en la dirección del aire A para la segunda pila adicional 62 de los tubos de intercambio de calor interno 14 en el rango de altura del intercambiador de calor interno 6.
Si el espacio cercano a las caras lisas entre los primeros tubos de intercambio de calor 8 del refrigerador de gas 2 es elegido para ser similar al espacio de los tubos de intercambio de calor de la red de intercambio de calor 118, es posible conectar los dos tubos lisos con un corrugado común 10c usando láminas en zigzag, y opcionalmente también puede tener paredes de conexión común una a la otra.
Si el espacio cercano a las caras lisas entre los primeros tubos de intercambio de calor 8 del refrigerador de gas 2 es elegido para ser similar al espacio de los tubos de intercambio de calor de la red de intercambio de calor 118, es posible conectar los dos tubos lisos con un corrugado común 10c usando láminas en zigzag.
La unidad intercambiador de calor según la invención de acuerdo con la Fig. 1 ó Fig.2, y la red de intercambio de calor 118 del refrigerador de calor 116, pueden por tanto ser soldadas completamente durante la producción en un único proceso, de modo que por una parte, se puede ahorrar tiempo de soldadura y, por otra parte, la sujeción de la unidad intercambiador de calor de acuerdo con la invención del refrigerador de motor 116 ya no es necesaria.
A través de los correspondientes cortes, los cuales se han realizado transversalmente con respecto a la dirección del aire A en las láminas zigzag 10c, cualquier flujo de calor indeseado a partir de la red de intercambio de calor 118 sobre los tubos lisos del refrigerador de gas 8 está enormemente limitado, por lo que incluso es posible operar con un nivel de temperatura que difiere entre el circuito refrigerante del motor y el refrigerador de gas.
A partir de las unidades que han sido descritas, integradas por el refrigerador de gas 2, el colector 4 en la cara de baja presión y el intercambiador de calor interno 6, está claro que la conexión del refrigerador de gas 2 al intercambiador de calor interno 6 y al colector 4 en la cara de baja presión está libre de conexiones de tubo espaciadoras, y que el refrigerador de gas 2 además tiene paredes de conexión comunes, ambas con el colector 4 en la cara de baja presión, de en particular Fig. 5, y con el intercambiador de calor interno 6, de en particular las Figs. 6 a 8.

Claims (21)

1. Refrigerador de gas (2) para un circuito refrigerante a alta presión de CO_{2} supercrítico para un sistema de aire acondicionado de un vehículo automóvil que tiene un circuito refrigerante, comprendiendo el circuito refrigerante, en la dirección del flujo del refrigerante,
el refrigerador de gas (2) que consiste en una pila de primeros tubos planos de intercambio de calor (8),
un intercambiador de calor interno (6) operable para intercambiar calor entre las caras de alta presión y de baja presión, que se comunica a través de la cara de baja presión del intercambiador de calor interno (6) con la cara de entrada de un compresor (78),
caracterizado por el hecho de que el intercambiador de calor interno (6) comprende una pila de segundos tubos planos de intercambio de calor (14) soldados directamente entre sí, colocados alternativamente en las caras de alta presión y de baja presión,
el intercambiador de calor interno (6) está diseñado como un intercambiador de calor contra corriente,
y está combinado con el refrigerador de gas (2) para formar una única unidad.
2. Refrigerador de gas (2) para un circuito refrigerante de alta presión de CO_{2} supercrítico según la reivindicación 1,
en el que el circuito refrigerante comprende un colector (4) en la cara de baja presión, y en el que el refrigerador de gas (2), el intercambiador de calor interno (6) y el colector (4) en la cara de baja presión están combinados para formar una única unidad.
3. Refrigerador de gas (2) según la reivindicación 1 ó 2, que presenta un haz de primeros tubos de intercambio de calor (8) del refrigerador de gas (2), el cual está diseñado como un intercambiador de calor de corriente transversal y tiene una alineación básica horizontal de tubos de intercambio de calor (8) en la posición normal de instalación en el vehículo a motor, y el cual presenta el haz de segundos tubos de intercambio de calor (14) del intercambiador de calor interno (6), el cual tiene al menos casi totalmente o esencialmente la misma alineación básica que los primeros tubos de intercambio de calor (8).
4. Refrigerador de gas según la reivindicación 3, en el que el haz de segundos tubos de intercambio de calor (14) está dispuesto encima del haz de primeros tubos de intercambio de calor (8).
5. Refrigerador de gas según la reivindicación 3, en el que el segundo haz de segundos tubos de intercambio de calor (14) está dispuesto debajo del haz de primeros tubos de intercambio de calor (8).
6. Refrigerador de gas según la reivindicación 3 a 5, en el que, opcionalmente con la excepción del corrugado (10), los segundos tubos de intercambio de calor (14) están diseñados de manera idéntica a los primeros tubos de intercambio de calor (8).
7. Refrigerador de gas según la reivindicación 5, en el que la orientación de las caras lisas de los primeros y de los segundos tubos de intercambio de calor es la misma, en el que los segundos tubos de intercambio de calor (14) tienen diferentes longitudes de sus extremos dependiendo de si están colocados en la cara de alta presión o en la cara de baja presión, y en que la disposición de los segundos tubos de intercambio de calor (14) está interrumpida por al menos una, preferentemente una única dispuesta centradamente, abertura de acceso (64) para el refrigerante con el fin de aplicarlo en los segundos tubos de intercambio de calor (14) teniendo la menor longitud de sus extremos.
8. Refrigerador de gas según la reivindicación 7, en el que el haz de segundos tubos de intercambio de calor (14) está fabricado de al menos dos, preferentemente idénticos, haces separados (50,52) de tubos lisos apilados entre sí.
9. Refrigerador de gas según la reivindicación 5, en el que la orientación de las caras lisas de los primeros y segundos tubos de intercambio de calor es oblicua, preferentemente con ángulos rectos unos respecto a los otros, y en que los segundos tubos de intercambio de calor (14) tienen diferentes longitudes de sus extremos dependiendo de si están colocados en la cara de alta presión o en la cara de baja presión.
10. Refrigerador de gas según la reivindicación 1 a 9, en el que el intercambiador de calor interno (6) tiene, en cada uno de los dos extremos de un haz de (segundos) tubos de intercambio de calor (14), un colector (50) que está dividido en al menos dos cámaras, una de las cuales está dispuesta en la cara de alta presión (52) y la otra en la cara de baja presión (48).
11. Refrigerador de gas según la reivindicación 10, en el que el colector (50) es una estructura que tiene una carcasa (94), la cual es preferentemente una parte moldeada o presionada, y una pared separadora (92), fabricada de otro material, preferentemente una placa metálica soldada con estaño, encajada en la carcasa entre la cara de alta presión (52) y la cara de baja presión (48).
12. Refrigerador de gas según la reivindicación 10 u 11, en el que la pared separadora (92) entre la cara de alta presión (52) y la cara de baja presión (48) del colector (50) es al mismo tiempo el tubo inferior para los de los (segundos) tubos de intercambio de calor (14) colocados en la cara de alta presión (52) o en la cara de baja presión (48) que se comunica con la cámara colector remota a partir estos tubos de intercambio de calor.
13. Refrigerador de gas según la reivindicación 11 ó 12, en el que la carcasa (94) del colector (50) está diseñada en una de sus caras extremas con una pared extrema final (96) la cual, por su parte, está diseñada solidariamente con un adaptador de conexión al refrigerador de gas o al colector en la cara de baja presión, y en que la carcasa (94) del colector (50) tiene, en su otra cara extrema, una tapa separadora (100) la cual está provista con un orificio de salida de refrigerante.
14. Refrigerador de gas según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el colector en la cara de baja presión (4), se extiende transversalmente con respecto a los (primeros) tubos de intercambio de calor (8) del refrigerador de gas (2).
15. Refrigerador de gas según la reivindicación 14, en el que el colector en la cara de baja presión (4) está conectado al refrigerador de gas (2) mediante un canal intermedio (26) el cual, dependiendo de si el intercambiador de calor interno está dispuesto encima o debajo del refrigerador de gas (2), alimenta la fase gaseosa del refrigerante que emerge desde el refrigerador de gas hacia arriba hasta el intercambiador de calor interno o alimenta la fase gaseosa del refrigerante, separada de la fase líquida del refrigerante en el colector en la cara de baja presión, hacia abajo hasta el intercambiador de calor interno (6).
16. Refrigerador de gas según la reivindicación 15, en el que al menos la carcasa (94) del colector (4) en la cara de baja presión, la carcasa del canal intermedio y la carcasa del tubo de distribución o colector del refrigerador de gas están fabricados solidariamente, preferentemente como una parte extrudida.
17. Refrigerador de gas según la reivindicación 15 ó 16, en el que al menos una abertura pasante (46), para el reciclado del refrigerante del compresor que ha entrado, está formada entre el colector (4) en la cara de baja presión y el canal intermedio.
18. Refrigerador de gas según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la conexión del refrigerador de gas (2) al intercambiador de calor interno (6) y/o al colector en la cara de baja presión está libre de conexiones del tubo espaciadoras.
19. Refrigerador de gas según la reivindicación 21, en el que el refrigerador de gas (2) y el intercambiador de calor interno (6) y/o el colector en la cara de baja presión (4) tienen paredes de conexión comunes entre sí.
20. Refrigerador de gas según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el refrigerador de gas (2) y el refrigerador de motor (116) del vehículo automóvil son combinados para formar una única unidad.
21. Refrigerador de gas según la reivindicación 20, en el que el refrigerador de gas (2) y el refrigerador de motor (116) tienen un corrugado común (10c) de sus respectivos tubos de intercambio de calor (8, 118) y/o placa extremas comunes.
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