ES2234482T3 - Vehiculo comprendiendo un sistema de calefaccion/aire acondicionado. - Google Patents

Abstract

Vehículo que comprende una instalación de calefacción-climatización que comprende por una parte un aparato de calefacción y de climatización que comprende un radiador de calefacción, un evaporador y un dispositivo de distribución de aire, y por otra parte un compresor y un condensador que coopera funcionalmente con el evaporador para formar un bucle térmico caracterizado por el hecho de que el compresor (1) es un compresor eléctrico, por el hecho de que el condensador (2) está refrigerado por un circuito de refrigeración (6, 7, 8) alimentado por un circuito caloportador distinto que aire, y por el hecho de que el compresor eléctrico (1) y el condensador (2) están alojados en un espacio comprendido entre el plano vertical (22) que pasa por el eje de las ruedas delanteras (25) del vehículo, y el plano vertical (32) que pasa por el dorso de los respaldos de los asientos delanteros (30) del vehículo.

Description

Vehículo comprendiendo un sistema de calefacción/aire acondicionado.

La presente invención se refiere a un vehículo que comprende una instalación de calefacción y de climatización que comporta por una parte un aparato de calefacción/climatización que comprende un radiador de calefacción, un evaporador así como un dispositivo de distribución de aire, el cual comporta de manera clásica entradas de aire, un impulsor, y un sistema de trampillas comandadas, y por otra parte un compresor y un condensador que cooperan funcionalmente con el aparato de calefacción-climatización.

Se ha sugerido utilizar compresores accionados por un motor eléctrico para disociar el funcionamiento del compresor del funcionamiento del motor térmico, en particular para vencer la degradación de las prestaciones de climatización que generalmente se constata al ralentí. Esta técnica, que requiere una fuente eléctrica potente en el vehículo, puede ponerse en obra en el marco del paso a una tensión de alimentación eléctrica de 42 V o más.

También se ha sugerido, especialmente en la Solicitud de Patente francesa nº FR 2 761 405 registrada el 27 de marzo de 1997 por la Solicitante, utilizar, en un circuito frigorífico para climatización de vehículo automóvil, un condensador refrigerado por agua.

La idea básica de la presente invención es aprovechar estas evoluciones tecnológicas para obtener una compacidad de la topología de la instalación.

El objeto de la invención especialmente es permitir un acortamiento de los conductos y por lo tanto de las menores pérdidas de carga así como una posibilidad de reducir las pérdidas de refrigerante, y/o un beneficio desde el punto de vista del coste y/o un aumento de la flexibilidad en la puesta a punto térmica y acústica del circuito, dado que se limita el número de factores exteriores que interfieren en el circuito.

La invención también se refiere a un vehículo que comprende una instalación de calefacción climatización que comprende por una parte un aparato de calefacción y de climatización que comprende un radiador, un evaporador y un dispositivo de distribución de aire, y por otra parte un compresor y un condensador que coopera funcionalmente con el evaporador para formar un circuito térmico caracterizado por el hecho de que el compresor es un compresor eléctrico, y por el hecho de que el condensador está refrigerado por un circuito de refrigeración alimentado por un fluido distinto que aire, y por el hecho de que el compresor eléctrico y el condensador están alojados en un espacio comprendido entre el plano vertical que pasa por el eje de las ruedas delanteras del vehículo, y el plano vertical que pasa por el dorso del respaldo de los asientos delanteros.

Ventajosamente, el vehículo comporta un bloque funcional, que forma un sistema completo, que puede estar alojado en una caja, asociando el citado aparato de calefacción y de climatización, el compresor eléctrico y el condensador.

El vehículo puede estar caracterizado por el hecho de que el citado circuito de refrigeración del condensador presente un intercambiador de refrigeración de fluido y por lo menos un intercambiador de refrigeración de al menos un módulo de alimentación eléctrica, estando dispuesto este último intercambiador curso arriba del condensador según el sentido de circulación del fluido en el circuito de refrigeración. El intercambiador de refrigeración de fluido puede ser un intercambiador fluido caloportador/aire y el fluido caloportador puede ser agua, o una mezcla de agua y glicol.

El compresor y el condensador pueden estar alojados en la cara del salpicadero del vehículo que está del lado del compartimiento motor, o cerca de esta.

El radiador de calefacción y el condensador pueden estar agrupados en un solo intercambiador llamado intercambiador integrado. El vehículo puede entonces comportar un módulo de cabina que integre el compresor eléctrico, el citado intercambiador integrado y salidas de alimentación en fluido caloportador del intercambiador integrado.

El vehículo puede comportar un circuito de mezcla provisto de una trampilla de mezcla para dirigir aire que atraviesa el evaporador ya sea en forma de un flujo de aire directo, ya sea en forma de un flujo de aire derivado en el intercambiador integrado, ya sea en forma de una mezcla entre estos dos flujos.

Otras características y ventajas de la invención destacarán de la lectura de la siguiente descripción, dada a título de ejemplo no limitativo, en relación con los dibujos en los cuales:

- la figura 1 representa un ejemplo de implantación de una instalación de calefacción/climatización según la invención;

- la figura 2 representa un primer modo de realización de un circuito térmico que pone en obra la invención;

- la figura 3 representa un segundo modo de realización de un circuito térmico que pone en obra la invención;

- las figuras 4a y 4c representan una integración de una instalación según la invención en un módulo de cabina.

Un circuito de un dispositivo de climatización comporta de manera clásica un compresor, un condensador, una botella de expansión para el fluido frigorígeno, un regulador de presión y un evaporador.

De manera clásica, un aparato de calefacción climatización comprende el evaporador, un radiador calentado por agua en unión térmica con el motor, entradas de agua, un impulsor de aire, salidas de aire, y un sistema de trampillas comandadas para dirigir la circulación de aire entre las entradas (aire exterior y/o aire reciclado) y las salidas (distribución de aire en varios puntos del habitáculo).

Los componentes del circuito térmico (compresor, condensador, botella de expansión y regulador de presión) que no están alojados en el aparato de calefacción climatización constituyen elementos separados que se ensamblan durante el montaje del vehículo teniendo en cuenta las limitaciones de implantación, en particular del compresor y del condensador, lo que implica por una parte conductos de considerable longitud que generan pérdidas de carga, y por otra parte conexiones en los extremos de estos conductos, que son fuentes de fugas para el líquido refrigerante.

Según la invención, el compresor es un compresor eléctrico y el condensador está refrigerado por un fluido distinto que aire fresco, disponible en la parte delantera del vehículo. El condensador se enfría de este modo por un circuito de refrigeración en el cual circula un fluido caloportador como por ejemplo agua o una mezcla de agua y glicol.

El compresor y el condensador así definidos están situados lo más cerca posible del aparato de calefacción-climatización, en un espacio disponible entre el plano vertical que pasa por el eje de las ruedas delanteras y el plano que pasa por el dorso del respaldo de los asientos delanteros. La definición de estas posiciones del compresor y del condensador incluye lógicamente la parte baja del habitáculo y sobre todo la cara 11' del salpicadero 11 que está del lado del compartimiento motor 40. Una posición posible es el compartimiento motor hasta los ejes de las ruedas delanteras. Otra posible posición es el habitáculo en sí, por la determinación de los espacios disponibles cerca del tablero de instrumentos.

La invención permite construir un circuito térmico de la mínima longitud posible y que puede estar agrupada alrededor del evaporador, con lo que se produce un acortamiento de los conductos y por lo tanto un menor volumen total de fluido refrigerante, una disminución de las pérdidas de cargas y de las degradaciones de rendimiento resultantes, así como una reducción de costes. La reducción de la longitud de los conductos y/o del número de conexiones también puede ser una fuente de reducción de las fugas de refrigerante como con la utilización de un compresor eléctrico (hermético). El acercamiento geográfico de los componentes permite asimismo preensamblar elementos del circuito térmico, lo que permite la puesta en obra de conexiones soldadas y en consecuencia de estanqueidad garantizada, que no puede preverse de poner en obra en una cadena de ensamblaje de vehículo.

Con referencia a la figura 1, un circuito térmico de refrigeración comporta sucesivamente un compresor 1, un condensador 2, una botella 3 que constituye una reserva de fluido refrigerante, un reductor de presión 4, y un evaporador 5 cuya salida alimenta la entrada del compresor 1.

El compresor 1 es un compresor eléctrico y el condensador 2 está refrigerado por un circuito 41 que comprende un radiador 8. Una línea 6 alimentada con una mezcla de agua-glicol, que circula en ella gracias a una bomba de agua 7 permite asociar la transferencia de las calorías del condensador 2 hacia el radiador 8.

El aparato de climatización 10 se aloja en el habitáculo del vehículo, en el interior de la consola. Presenta un impulsor, el evaporador 5, un radiador de calefacción 9, así como entradas y salidas de aire y un sistema de trampillas no representadas.

El compresor eléctrico 1, el condensador 2, la botella 3 y el reductor de presión 4 (o un orificio calibrado que hace esta función) están dispuestos en la cara del salpicadero 11 situada en el lado del compartimiento motor. Se observa que de este modo el circuito que recorre el fluido refrigerante presenta una longitud reducida.

El radiador de calefacción 9 del habitáculo está dispuesto en el aparato de climatización y se calienta por un circuito 42 alimentado de agua de refrigeración, por ejemplo agua de refrigeración del motor térmico del vehículo, gracias por ejemplo a una bomba de circulación 12 acoplada al radiador 14 del vehículo por un circuito de circulación 15.

De manera general, se puede disponer el compresor eléctrico 1, el condensador 2, la botella 3 y el reductor de presión 4 en el espacio comprendido entre el plano vertical 22 que pasa por el eje de las ruedas delanteras 25 del vehículo, y el plano vertical 32 que pasa por el dorso de los respaldos 31 de los asientos delanteros 30.

Con referencia a la figura 2, se observa que el condensador se refrigera por un circuito de refrigeración 6 que comprende una bomba 7, un radiador 8, un ventilador 8' asociado al radiador 8. Este circuito de refrigeración se utiliza preferentemente para enfriar también la electrónica 20 de alimentación del vehículo en 42 V y el módulo 21 (ondulador) de alimentación eléctrica del compresor eléctrico 1, operándose esta refrigeración ventajosamente curso arriba del condensador 2 en el sentido de circulación del fluido (por ejemplo agua + glicol) en el circuito. El circuito de refrigeración 6 constituye un circuito de agua llamado "de baja temperatura", que proporciona agua de refrigeración a una temperatura inferior a 70º C, es decir una temperatura suficientemente baja para permitir una refrigeración de la electrónica.

El sistema representado en la figura 2 permite suministrar un sistema completo en forma de módulo preensamblado (aparato de calefacción-climatización, compresor, condensador, y eventualmente botella), que puede estar dispuesto en una caja preferentemente hermética, lo que permite asegurar un buen control de los problemas de ruido y/o de las fugas de un fluido frigorígeno, así como una protección térmica frente al ambiente del motor.

El bloque o módulo preensamblado puede comportar un elemento de estructura del vehículo y/o una columna de dirección y/o un airbag y/o un sistema de pedales y/o un motor y elementos de arrastre de los limpiaparabrisas del vehículo, y/o un separador de agua para una entrada de aire en el habitáculo y/o por lo menos una caja de filtro de purificador de agua y/o al menos un elemento de fijación.

En el modo de realización de la figura 3, el evaporador 5 está en unión térmica con un intercambiador de aire-agua 15 por medio de un circuito cerrado 18 de circulación de agua que presenta una bomba 16.

Debido a que la invención permite agrupar geográficamente los elementos de la instalación de calefacción-climatización, se pueden agrupar en un solo intercambiador el radiador de calefacción 9 y el condensador 2 que se refrigeran ambos por un fluido caloportador como por ejemplo agua. En efecto, el radiador de calefacción 9 solo funciona en tiempo frío o para deshumidificar y el condensador 2 solo funciona en tiempo caluroso o para deshumidificar. Un intercambiador 29 (llamado "intercambiador integrado") que agrupa el radiador de calefacción 9 y el condensador 2 puede funcionar en cualquier modo orientando de manera apropiada los fluidos frigorígeno o caloportador. Esto permite además ahorrarse uno de los circuitos 41 y 42. Esto permite también una integración en un módulo de cabina ilustrado en las figuras 4a a 4c. El evaporador 5 y el intercambiador integrado 29 están agrupados en un módulo que comprende asimismo al menos el compresor eléctrico 1 (figura 4a), y salidas 50 de refrigeración del intercambiador 29.

Este módulo de cabina integra (figura 4b) una parte delantera 60 de distribución de aire que comprende una trampilla de mezcla 65. El flujo de aire procedente del evaporador 5 se dirige en forma de un flujo de aire directo 61, o en forma de un flujo derivado 62 que atraviesa el intercambiador 29. En posiciones intermedias de la trampilla 61 (mezcla de aire) el flujo directo 61 y el flujo de aire derivado 62 se mezclan para formar un flujo recombinado 63. De este modo hay tres modos de funcionamiento. Para tiempo caluroso (climatización), la trampilla 65 está en su posición l y todo el aire que atraviesa el evaporador se vuelve un flujo de aire directo 61. En tiempo intermedio (modo mezcla de aire), la trampilla 61 está en una posición de mezcla y el flujo de aire procedente del evaporador se separa en un flujo de aire directo 61 y un flujo de aire derivado 62 que se recombinan en un flujo de aire recombinado 63. En tiempo frío, la climatización está inactiva y el intercambiador 29 sirve de radiador de calefacción. La trampilla está entonces en su posición 11 y todo el aire que atraviesa el evaporador 5 (que está inactivo) atraviesa el intercambiador 29, que en este caso hace la función de radiador de calefacción.

La invención se aplica igualmente al caso de los autobuses o de los camiones en los cuales varios circuitos de aire acondicionado pueden estar puestos en paralelo en un circuito principal de agua, con lo que en dicho caso hay un solo circuito de agua para n circuitos de aire acondicionado.

Claims (11)

1. Vehículo que comprende una instalación de calefacción-climatización que comprende por una parte un aparato de calefacción y de climatización que comprende un radiador de calefacción, un evaporador y un dispositivo de distribución de aire, y por otra parte un compresor y un condensador que coopera funcionalmente con el evaporador para formar un bucle térmico caracterizado por el hecho de que el compresor (1) es un compresor eléctrico, por el hecho de que el condensador (2) está refrigerado por un circuito de refrigeración (6, 7, 8) alimentado por un circuito caloportador distinto que aire, y por el hecho de que el compresor eléctrico (1) y el condensador (2) están alojados en un espacio comprendido entre el plano vertical (22) que pasa por el eje de las ruedas delanteras (25) del vehículo, y el plano vertical (32) que pasa por el dorso de los respaldos de los asientos delanteros (30) del vehículo.

2. Vehículo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comporta un bloque preensamblado que asocia el citado aparato de calefacción- climatización, el compresor eléctrico y el condensador.

3. Vehículo según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el citado bloque preensamblado está dispuesto en una caja.

4. Vehículo según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por el hecho de que el bloque preensamblado comporta elementos de estructura de los vehículos y/o una columna de dirección y/o un airbag y/o un motor y elementos de arrastre de los limpiaparabrisas del vehículo, y/o un separador de agua para una entrada de aire en el habitáculo y/o por lo menos una caja de filtro de purificador de agua y/o al menos un elemento de fijación.

5. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el citado circuito de refrigeración del condensador (2) presenta un intercambiador (8) de refrigeración del citado fluido caloportador y por lo menos un intercambiador de refrigeración (20) de por lo menos un módulo de alimentación eléctrica (21), estando dispuesto este último intercambiador (20) curso arriba del condensador (2) en el sentido de circulación del fluido en el circuito de refrigeración.

6. Vehículo según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el citado intercambiador de refrigeración de fluido (8) es un intercambiador fluido caloportador/aire.

7. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el citado fluido caloportador es agua, o una mezcla de agua y glicol.

8. Vehículo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el compresor (1) y el condensador (2) se alojan en la cara (11') del salpicadero (11) del vehículo que está en el lado del compartimiento motor (40) o cerca de esta.

9. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que el radiador de calefacción (9) y el condensador (2) están agrupados en un único intercambiador integrado (29).

10. Vehículo según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que comprende un módulo de cabina que integra el compresor eléctrico (1), el evaporador (5), el intercambiador integrado (29) y salidas de alimentación del citado intercambiador integrado (50) en fluido caloportador.

11. Vehículo según una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado por el hecho de que comporta un circuito de mezcla provisto de una trampilla de mezcla (65) para dirigir aire que atraviesa el evaporador (5) ya sea en forma de un flujo de aire directo (61), ya sea en forma de un flujo de aire derivado (62) hacia el citado intercambiador integrado (29), ya sea en forma de una mezcla (63) entre estos dos flujos (61, 62).