ES2300886T3 - Combinacion de aire acondicionado y refrigeracion de motor para un vehiculo. - Google Patents

Combinacion de aire acondicionado y refrigeracion de motor para un vehiculo. Download PDF

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Abstract

Un módulo de transferencia de calor para vehículo que comprende: un conducto (40) para la circulación de aire, dicho conducto incluye una entrada (44) y una salida (46) para el aire del habitáculo de un vehículo y una entrada (50) y una salida (52) de aire fresco; una primera puerta (70) adaptada para abrir o cerrar selectivamente dichas entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco; una segunda puerta (72) adaptada para bloquear una cantidad seleccionada de aire del habitáculo procedente de un calefactor (16); un controlador (30) adaptado para controlar dichas primera y segunda puertas (70, 72) en respuesta a los requerimientos de calor y frío en el cual en un primer estado dicha primera puerta (70) abre dicha entrada (50) y dicha salida (52) de aire fresco para el flujo de aire fresco en una primera trayectoria (76) entre dicha entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco, y dicha segunda puerta (72) separa sustancialmente dicha primera trayectoria (76) de una segunda trayectoria (82) en dicho conducto (40) entre dicha entrada (44) de aire del habitáculo y dicha salida (46) de aire del habitáculo y, en otros estados, dicha primera puerta (70) cierra dicha entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco, y dicha segunda puerta (72) dirige cantidades seleccionadas de dicho aire del habitáculo desde dicha segunda trayectoria (82) a una trayectoria (88) alternativa; un evaporador (60) en dicha segunda trayectoria (82); y dicho calefactor (16) a través del cual circula el refrigerante del motor del vehículo, dicho calefactor (16) se encuentra en dicha primera trayectoria (76) y en dicha trayectoria (88) alternativa.

Description

Combinación de aire acondicionado y refrigeración de motor para un vehículo.
Campo técnico
La presente invención está dirigida a los intercambiadores de calor y, particularmente, a intercambiadores de calor de vehículos.
Antecedentes de la invención y problemas técnicos planteados por el estado de la técnica anterior
El control del aire del habitáculo en los vehículos para la comodidad de los ocupantes del habitáculo es un componente importante de cualquier vehículo, no sólo para aumentar el disfrute de la conducción del vehículo sino, asimismo, para convertir el vehículo en una elección deseable entre los compradores potenciales de tales vehículos. La fiabilidad del vehículo a la hora de transportar a sus ocupantes, así como la eficiencia de consumo son, asimismo, claramente importantes para los compradores potenciales de vehículos, así como el coste del vehículo. Esto puede ser particularmente importante, por ejemplo, para las compañías de autobuses, las cuales dependen de la eficiencia en costes así como de la satisfacción de los clientes y de la fidelidad de los mismos para su viabilidad económica. Los pasajeros incómodos es poco probable que se conviertan en clientes fieles, así como los pasajeros que se quedan en la estacada debido a la rotura del vehículo.
En el documento francés 2.524.060 se describe un sistema de refrigeración de retorno para un motor de vehículo que comprende un alojamiento para la circulación de aire que incluye un puerto de entrada y dos puertos de salida para el aire del habitáculo del vehículo, dos puertos de entrada y un puerto de salida de aire fresco. El sistema incluye adicionalmente un evaporador que se dispone en el alojamiento entre el puerto de entrada de aire del habitáculo y el puerto de salida de aire del habitáculo, un elemento calefactor a través del cual circula el refrigerante del motor del vehículo, en el que el elemento calefactor se dispone en una primera trayectoria entre el puerto de entrada de aire fresco y el puerto de salida de aire fresco, y en una segunda trayectoria entre el puerto de entrada de aire del habitáculo y el puerto de salida de aire del habitáculo. Adicionalmente, el sistema comprende dos aletas (V3, V5) para abrir y cerrar el puerto de entrada de aire fresco y el puerto de salida de aire fresco; una aleta (V2) que está adaptada para bloquear una cantidad selectiva de aire del habitáculo procedente de dicho elemento calefactor, y un controlador para controlar las aletas en respuesta a los requerimientos de calor y frío. Aún así, se necesitan dos aletas con el fin de cerrar el puerto de entrada de aire fresco y el puerto de salida de aire fresco, lo que hace bastante complicado el diseño y el control del sistema de refrigeración de retorno.
La presente invención está dirigida a proporcionar vehículos en los que se mejoren los factores importantes anteriormente mencionados.
Resumen de la invención
En un aspecto de la presente invención, se proporciona un módulo de transferencia de calor para un vehículo, que incluye un conducto para la circulación de aire que incluye una entrada y una salida para el aire del habitáculo del vehículo, y una entrada y una salida para aire fresco, una primera puerta adaptada para abrir o cerrar selectivamente la entrada de aire fresco y la salida de aire fresco; una segunda puerta adaptada para bloquear una cantidad seleccionada de aire del habitáculo procedente de un calefactor; un controlador adaptado para controlar las primeras y segundas puertas que responde a los requerimientos de calor y frío en el que, en un primer estado, la primera puerta abre la entrada y la salida de aire fresco para el flujo de aire fresco en una primera trayectoria desde la entrada de aire fresco y la salida de aire fresco, y la segunda puerta separa sustancialmente la primera trayectoria de una segunda trayectoria en el conducto entre la entrada de aire del habitáculo y la salida de aire del habitáculo y, en otros estados, la primera puerta cierra la entrada de aire fresco y la salida de aire fresco, y la segunda puerta dirige cantidades seleccionadas de aire del habitáculo desde la segunda trayectoria a una trayectoria alternativa; un evaporador en la segunda trayectoria; y el calefactor, a través del cual circula el refrigerante del motor del vehículo, está situado en la primera trayectoria y en la trayectoria alternativa.
En una forma de este aspecto de la presente invención, el evaporador se dispone sobre la entrada de aire del habitáculo.
En otra forma de este aspecto de la presente invención, el controlador controla que la primera puerta cierre la entrada de aire fresco y la salida de aire fresco al controlar la segunda puerta para que bloquee menos de la totalidad del aire del habitáculo procedente del calefactor.
En otra forma de este aspecto de la presente invención, el controlador controla que la primera puerta abra la entrada de aire fresco y la salida de aire fresco al controlar la segunda puerta para que bloquee todo el aire del habitáculo procedente del calefactor.
En otra forma más de este aspecto de la presente invención, se proporciona un detector que detecta los requerimientos de calor y frío para el habitáculo del vehículo, detector que está conectado funcionalmente con el controlador.
En otra forma más de este aspecto de la presente invención, se adapta un soplador para soplar selectivamente aire desde el conducto hacia fuera de la salida de aire del habitáculo.
En una forma adicional de este aspecto de la presente invención, se adapta un soplador secundario para soplar aire selectivamente en la primera trayectoria desde la entrada de aire fresco a la salida de aire fresco.
En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un módulo de transferencia de calor para un vehículo que incluye un conducto para la circulación de aire, conducto que incluye una entrada y una salida para el aire del habitáculo del vehículo, y una entrada y una salida para aire fresco; un evaporador en el conducto entre la entrada de aire del habitáculo y la salida de aire del habitáculo; un calefactor a través del cual circula el refrigerante del motor del vehículo, calefactor que se encuentra en una primera trayectoria entre la entrada de aire fresco y la salida de aire fresco y, en una tercera trayectoria, entre la entrada de aire del habitáculo y la salida de aire del habitáculo; una primera puerta adaptada para abrir o cerrar selectivamente la entrada de aire fresco y la salida de aire fresco; una segunda puerta adaptada para bloquear una cantidad seleccionada de aire del habitáculo procedente del calefactor; y un controlador, adaptado para controlar la primera y la segunda puertas en respuesta a los requerimientos de calor y frío, en el que el conducto define una segunda trayectoria entre la entrada de aire del habitáculo y la salida de aire del habitáculo, en el que el evaporador se encuentra en la segunda trayectoria y la segunda trayectoria no incluye la primera trayectoria, y la segunda puerta es movible de modo controlado entre una primera posición que bloquea la primera trayectoria respecto a la segunda trayectoria y una pluralidad de otras posiciones en las cuales se desvían cantidades seleccionadas de aire del habitáculo desde la segunda trayectoria hacia la tercera trayectoria.
En una forma de este aspecto de la presente invención, las otras posiciones desvían, cada una de ellas, una cantidad seleccionada diferente de aire del habitáculo de la segunda trayectoria a la tercera trayectoria, y la segunda puerta pivota entre la primera posición de la segunda posición.
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Breve descripción de las figuras
La figura 1 es una vista esquemática de un vehículo que incluye un sistema de transferencia de calor de acuerdo con la presente invención;
La figura 2 es una vista en sección transversal de un módulo de transferencia de calor de acuerdo con la presente invención que muestra el módulo en una posición para la máxima refrigeración del habitáculo; y
La figura 3 es una vista similar a la de la figura 2 que muestra el módulo en una posición que proporciona calefacción al habitáculo del vehículo.
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Descripción detallada de la invención
En la figura 1 se muestra un vehículo 10, como por ejemplo un autobús, con un par de módulos de transferencia de calor 14 de acuerdo con la presente invención. Los módulos 14 se muestran en la figura 1 en una forma esquemática general, y en mayor detalle en las figuras 2-3.
En el modo de realización ilustrado, los módulos 14 incluyen un intercambiador de calor, como un radiador/cale-
factor 16 (véanse las figuras 2-3). El refrigerante del motor circula desde el motor 20 del vehículo a través de una línea de salida 22 hacia los calefactores 16 conectados en paralelo y, a continuación, vuelve al motor 20 a través de una línea de entrada 24.
Unos controladores 30 adecuados se proporcionan asimismo junto con los módulos de transferencia de calor 14 para controlar el funcionamiento, tal como se describe a continuación. Además, se pueden proporcionar también, ventajosamente, uno o más detectores 34 para detectar los requerimientos de calor y frío del habitáculo del vehículo, detectores 34 que están conectados funcionalmente con los controladores 30. Los detectores 34 pueden ser, por ejemplo, termostatos que detectan automáticamente los requerimientos térmicos, o interruptores manuales accionables por los ocupantes del habitáculo para obtener calor o frío de acuerdo con sus deseos personales, o una combinación de ambos.
Como se ha indicado previamente, la figura 1 es una ilustración esquemática general que muestra las diversas partes del modo de realización descrito, y la posición, el modo de conexión y otros detalles no pretenden limitar la invención de ningún modo. Una vez que la invención como se describe aquí se comprende en su totalidad, hay que notar que se pueden adecuar y utilizar consistentemente con la presente invención muchas configuraciones diferentes, piezas y otros detalles.
Un módulo de transferencia de calor 14 consistente con la presente invención se muestra en las figuras 2-3.
El módulo 14 incluye un alojamiento de conducto 40 que incluye una entrada 44 para el aire del habitáculo del vehículo, una salida 46 para el aire del habitáculo del vehículo, una entrada 50 para aire fresco, y una salida 52 para aire fresco.
El calefactor 16 previamente descrito, a través del cual circula el refrigerante del motor, se encuentra soportado adecuadamente en el alojamiento de conducto 40. Un evaporador 60 adecuado se encuentra soportado adecuadamente transversalmente a la entrada 44 de aire del habitáculo, dicho evaporador 60 puede funcionar como una pieza de un circuito adecuado (no mostrado) para proporcionar el enfriamiento seleccionado del aire del habitáculo cuando se desee. Un soplador 64 HVAC adecuado se proporciona entre el evaporador 60 y la salida 46 de aire del habitáculo.
El controlador 30 controla una primera puerta 70 que se encuentra soportada adecuadamente para su movimiento (por ejemplo, un movimiento pivotante) entre una posición que abre (figura 2) o que cierra (figura 3) la entrada 50 y la salida 52 de aire fresco.
El controlador 30 controla asimismo una segunda puerta 72 movible (por ejemplo, de modo pivotante) entre una primera posición (figura 2) en la cual bloquea substancialmente el paso de aire del habitáculo desde el evaporador 60 al calefactor 16, y al menos una segunda posición (figura 3) en la cual al menos una parte de aire del habitáculo puede fluir sobre el calefactor 16.
Específicamente, como se ilustra en la figura 2, cuando el detector 34 asociado con el módulo 14 indica que se desea frío en el habitáculo del vehículo, el controlador 30 controla adecuadamente la primera puerta 70 hasta una posición abierta en la cual la entrada 50 y la salida 52 de aire fresco están desbloqueadas. Al mismo tiempo, el controlador 30 controla adecuadamente el movimiento de la segunda puerta 72 para bloquear sustancialmente el aire del habitáculo con respecto al aire fresco, definiendo trayectorias de flujo de aire separadas a través del alojamiento del conducto
40.
Así pues, en la configuración de la figura 2, el aire fresco (por ejemplo, procedente del exterior del vehículo 10) puede fluir en una primera trayectoria 76 hacia el interior de la entrada 50 de aire fresco del alojamiento del conducto, a través del calefactor 16 y, a continuación, hacia fuera de la salida 52 de aire fresco del conducto. Tal flujo de aire se puede conseguir, por ejemplo, como resultado de un flujo de aire dinámico causado por el movimiento del vehículo y una colocación adecuada de los conductos de entrada y salida en ese flujo de aire. Asimismo, un soplador secundario adecuado se puede proporcionar para soplar aire hacia el interior de la entrada 50 o hacia fuera de la salida 52, con el fin de favorecer tal flujo de aire a lo largo de la trayectoria 76. El soplador secundario 78, ilustrado en línea discontinua en la figura 2, sopla aire hacia el interior de la entrada 50 de aire fresco cuando se desea. Como resultado de ese flujo de aire, se logra un enfriamiento suplementario del refrigerante del motor que circula a través del calefactor 16 para ayudar ventajosamente al mantenimiento de un funcionamiento fiable del motor 20.
Asimismo, se podrían utilizar otros sopladores más para favorecer trayectorias de flujo de aire, dentro del ámbito de la presente invención.
Al mismo tiempo, en la configuración de la figura 2, si se desea frío en el habitáculo (como se indica mediante el detector 34), el soplador 64 se puede activar adecuadamente mediante el controlador 30 que extrae aire 80 del habitáculo del vehículo hacia el interior del alojamiento del conducto 40 a través del evaporador 60, siguiendo una trayectoria 82 separada de la primera trayectoria 76, hasta que el aire (enfriado por el evaporador 60) se saca por 84. Debe apreciarse que estaría dentro del ámbito de la presente invención que el evaporador 60 se sitúe transversalmente a la trayectoria 82 pero separado de la entrada 44 de aire del habitáculo.
Como resultado, se puede conseguir, simultáneamente y de modo ventajoso, tanto el enfriamiento suplementario del refrigerante del motor como el enfriamiento confortable del aire del habitáculo para los ocupantes del habitáculo.
Por el contrario, como se ilustra en la figura 3 en la que el detector 34 indica que se desea calor en el habitáculo del vehículo, el controlador 30 puede mover la primera puerta 70 a una posición cerrada en la que la entrada 50 y la salida 52 de aire fresco se encuentran cerradas. Al mismo tiempo, el controlador 30 puede colocar adecuadamente la segunda puerta 72 de modo que desvíe al menos parte de la entrada de aire en el habitáculo a una trayectoria 88 alternativa que pasa a través del calefactor 16 y, a continuación, hacia el soplador 64, con aire cálido mezclado (una mezcla de aire calentado por el calefactor 16 y aire que no ha pasado a través del calefactor 16) que es expulsado de ese modo por 90 hacia el interior del habitáculo del vehículo. (Debe apreciarse que, por ejemplo, cuando el tiempo es frío y no se requiere enfriar el habitáculo, el evaporador 60 y su circuito relacionado pueden no estar en funcionamiento, en cuyo caso esencialmente no tiene lugar ningún intercambio de calor significativo cuando el aire del habitáculo pasa sobre el evaporador 60).
Como resultado, se puede conseguir, simultáneamente y de modo ventajoso, tanto el enfriamiento suplementario del refrigerante del motor como el calentamiento confortable del aire del habitáculo para los ocupantes del habitáculo.
Debe apreciarse que la segunda puerta 72 puede situarse ventajosamente de modo adecuado en una variedad virtualmente infinita de segundas posiciones, desde una posición en la cual tan sólo una pequeña cantidad de aire del habitáculo se desvía hacia la trayectoria 88 alternativa, hasta una posición en la cual esencialmente todo el aire del habitáculo procedente de la entrada 44 de aire del habitáculo se desvía hacia la trayectoria 88 alternativa, en base a los requerimientos de calor del habitáculo detectados. Tal funcionamiento se puede facilitar mediante un diseño adecuado del alojamiento 40 y de las puertas 70, 72. Por ejemplo, el curvado de la segunda puerta 72 se puede utilizar para favorecer la definición de la división del aire entre las trayectorias 82, 88.
Además, debe apreciarse que los requerimientos caloríficos detectados se pueden alcanzar variando la velocidad a la cual el soplador 64 conjuntamente con la segunda posición seleccionada de la segunda puerta 72 (por ejemplo, una velocidad de soplador superior puede requerir desviar menos aire hacia el calefactor 16 a través de la trayectoria 88 alternativa para conseguir un calentamiento deseado).
Todavía más, debe apreciarse que, cuando varios de estos módulos 14 se usan como se ilustra en la figura 1, se puede conseguir una cantidad particularmente significativa de refrigeración de motor auxiliar.
Como resultado, la presente invención se puede utilizar para ayudar ventajosamente al suministro eficiente de un ambiente confortable en el habitáculo para los ocupantes del vehículo mientras que, al mismo tiempo, se consigue el enfriamiento auxiliar deseado del refrigerante del motor, con las ventajas resultantes en cuanto a fiabilidad del vehículo y longevidad del motor.
Se pueden obtener otros aspectos, objetos y ventajas más de la presente invención a partir de un estudio de la descripción, los dibujos y las reivindicaciones adjuntas. Debe entenderse, sin embargo, que la presente invención podría utilizarse de formas alternativas en las que no se obtendrían todos los objetos y ventajas de la presente invención y de los modos de realización preferidos descritos anteriormente.

Claims (9)

1. Un módulo de transferencia de calor para vehículo que comprende:
un conducto (40) para la circulación de aire, dicho conducto incluye una entrada (44) y una salida (46) para el aire del habitáculo de un vehículo y una entrada (50) y una salida (52) de aire fresco;
una primera puerta (70) adaptada para abrir o cerrar selectivamente dichas entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco;
una segunda puerta (72) adaptada para bloquear una cantidad seleccionada de aire del habitáculo procedente de un calefactor (16);
un controlador (30) adaptado para controlar dichas primera y segunda puertas (70, 72) en respuesta a los requerimientos de calor y frío
en el cual
en un primer estado
dicha primera puerta (70) abre dicha entrada (50) y dicha salida (52) de aire fresco para el flujo de aire fresco en una primera trayectoria (76) entre dicha entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco, y
dicha segunda puerta (72) separa sustancialmente dicha primera trayectoria (76) de una segunda trayectoria (82) en dicho conducto (40) entre dicha entrada (44) de aire del habitáculo y dicha salida (46) de aire del habitáculo y,
en otros estados,
dicha primera puerta (70) cierra dicha entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco, y dicha segunda puerta (72) dirige cantidades seleccionadas de dicho aire del habitáculo desde dicha segunda trayectoria (82) a una trayectoria (88) alternativa;
un evaporador (60) en dicha segunda trayectoria (82); y
dicho calefactor (16) a través del cual circula el refrigerante del motor del vehículo, dicho calefactor (16) se encuentra en dicha primera trayectoria (76) y en dicha trayectoria (88) alternativa.
2. El módulo de transferencia de calor de la reivindicación 1, en el cual dicho evaporador (60) se dispone sobre dicha entrada (44) de aire del habitáculo.
3. El módulo de transferencia de calor de la reivindicación 1, en el cual dicho controlador (30) controla dicha primera puerta (70) para que cierre dicha entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco al controlar dicha segunda puerta (72) para que bloquee menos de la totalidad de dicho aire del habitáculo procedente de dicho calefactor (16).
4. El módulo de transferencia de calor de la reivindicación 1, en el cual dicho controlador (30) controla dicha primera puerta (70) para abrir dicha entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco al controlar dicha segunda puerta (72) para que bloquee la totalidad de dicho aire del habitáculo procedente de dicho calefactor
(16).
5. El módulo de transferencia de calor de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un detector (34) que detecta dichos requerimientos de calor y frío del habitáculo del vehículo, dicho detector (34) está conectado funcionalmente con dicho controlador (30).
6. El módulo de transferencia de calor de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un soplador (64) adaptado para soplar selectivamente aire desde dicho conducto (40) hacia fuera de dicha salida (46) de aire del habitáculo.
7. El módulo de transferencia de calor de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un soplador (78) secundario, adaptado para soplar selectivamente aire en dicha primera trayectoria (76) desde dicha entrada (50) de aire fresco a dicha salida (52) de aire fresco.
8. Un módulo de transferencia de calor de vehículo, que comprende:
un conducto (40) para la circulación de aire, dicho conducto (40) incluye una entrada (44) y una salida (46) para el aire del habitáculo de un vehículo y una entrada (50) y una salida (52) de aire fresco;
una evaporador (60) en dicho conducto (40) entre dicha entrada (44) de aire del habitáculo y dicha salida (46) de aire del habitáculo; un calefactor (16) a través del cual circula el refrigerante del motor del vehículo, dicho calefactor (16) se encuentra en una primera trayectoria (76) entre dicha entrada (50) de aire fresco y
dicha salida (52) de aire fresco, y en una tercera trayectoria (88) entre dicha entrada (44) de aire del habitáculo y dicha salida (46) de aire del habitáculo;
una primera puerta (70) adaptada para abrir o cerrar selectivamente dicha entrada (50) de aire fresco y dicha salida (52) de aire fresco;
una segunda puerta (72) adaptada para bloquear una cantidad seleccionada de aire del habitáculo desde dicho calefactor (16); y un controlador (30) adaptado para controlar dichas primera y segunda puertas (70, 72) en respuesta a los requerimientos de calor y frío,
en el cual
dicho conducto (40) define una segunda trayectoria (82) entre dicha entrada (44) de aire del habitáculo y dicha salida (46) de aire del habitáculo, en el que dicho evaporador (60) se encuentra en dicha segunda trayectoria (82) y dicha segunda trayectoria (82) no incluye dicha primera trayectoria (76), y dicha segunda puerta (72) es movible de modo controlado entre una primera posición que bloquea dicha primera trayectoria (76) respecto a dicha segunda trayectoria (82) y una pluralidad de otras posiciones en las cuales se desvían cantidades seleccionadas de aire del habitáculo desde dicha segunda trayectoria (82) hacia dicha tercera trayectoria (88).
9. El módulo de transferencia de calor de la reivindicación 8, en el cual dichas otras posiciones desvían, cada una de ellas, una cantidad seleccionada diferente de aire del habitáculo de la segunda trayectoria (82) hacia dicha tercera trayectoria (88), y dicha segunda puerta (72) pivota entre dicha primera posición y dicha segunda posición.
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