IT201800004061A1

IT201800004061A1 - Sistema di climatizzazione per autobus.

Info

Publication number: IT201800004061A1
Application number: IT102018000004061A
Authority: IT
Inventors: Pasquale Napoli; Tonno Massimo Di; Stefano Cagliero; Raffaele Gataleta
Original assignee: Denso Thermal Systems Spa
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-09-29
Also published as: EP3546257B1; ES2869160T3; PT3546257T; EP3546257A1

Description

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO: "Sistema di climatizzazione per autobus"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un sistema di climatizzazione per autobus, del tipo comprendente un circuito refrigerante per la circolazione di un fluido refrigerante, il circuito refrigerante comprendendo un compressore, un condensatore, una valvola di espansione e un evaporatore.

Nei sistemi noti il condensatore è raffreddato ad aria.

Uno scopo della presente invenzione è rendere disponibile un sistema di climatizzazione per autobus in grado di avere migliori prestazioni rispetto ai sistemi noti.

Forma pertanto oggetto dell’invenzione un sistema del tipo definito all’inizio, in cui il condensatore è un condensatore raffreddato ad acqua, il condensatore essendo previsto per uno scambio termico fra il fluido refrigerante e acqua di un circuito acqua, nel quale l’acqua viene raffreddata per mezzo di un radiatore.

Con la presente invenzione è pertanto possibile conseguire migliori prestazioni rispetto alla tecnica nota, grazie al fatto che la capacità termica dell’acqua è superiore a quella dell’aria.

Forme di realizzazione preferite dell’invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti, che sono da intendersi come parte integrante della presente descrizione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del sistema secondo l’invenzione diverranno più chiari con la seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione del trovato, fatta con riferimento ai disegni allegati, forniti a titolo puramente illustrativo e non limitativo, in cui:

- la figura 1 rappresenta uno schema di un sistema di climatizzazione per autobus secondo l’invenzione;

- la figura 2 è una vista prospettica sezionata di un condensatore utilizzato nel sistema di figura 1;

- la figura 3 è una vista in esploso del condensatore di figura 2;

- le figure 4 e 5 sono viste rispettivamente in pianta e in sezione di una piastra terminale di supporto accoppiata a una piastra di scambio termico del condensatore di figura 2;

- le figure 6 e 7 sono viste rispettivamente in pianta e in sezione di una coppia di piastre di scambio termico del condensatore di figura 2.

In figura 1 è rappresentata l’architettura di un sistema di climatizzazione per autobus secondo l’invenzione.

Il sistema di climatizzazione comprende un circuito refrigerante 10, comprendente un compressore 11 per la circolazione di un fluido refrigerante nel circuito refrigerante 10. Il circuito comprende poi una valvola di espansione 16 e un evaporatore 13 previsto convenzionalmente per uno scambio termico fra il fluido refrigerante e aria destinata a essere immessa nel compartimento passeggeri dell’autobus, il quale evaporatore è eventualmente accoppiato a uno scambiatore di calore interno 14 previsto per un scambio termico fra la fase vapore e la fase liquida del fluido refrigerante. La valvola di espansione 16 è disposta all’ingresso dell’evaporatore 13, in particolare è proprio parte integrante dell’interfaccia di ingresso dell’evaporatore 13.

Il circuito refrigerante 10 comprende inoltre un condensatore 15 raffreddato ad acqua.

Il condensatore 15 è pertanto previsto per uno scambio termico fra il fluido refrigerante e acqua di un circuito acqua 20. Naturalmente, ai fini della presente invenzione si intende che l’acqua può essere miscelata ad altre sostanze, ad esempio un prodotto antigelo.

Il circuito acqua 20 comprende inoltre una pompa 21 per la circolazione dell’acqua nel circuito acqua 20 e un vaso di espansione 23. Il circuito 20 comprende infine un radiatore di bassa temperatura 25, per mezzo del quale l’acqua del circuito 20 viene raffreddata grazie allo scambio termico con aria dell’ambiente esterno, convogliata sul radiatore da una ventola 26.

Con riferimento alle figure da 2 a 7, il condensatore 15 è in particolare formato da uno scambiatore di calore a piastre.

Il condensatore 15 comprendente una prima piastra terminale di supporto, o piastra terminale superiore 31 e una seconda piastra terminale di supporto, o piastra terminale inferiore 32, sulle quali sono disposti raccordi di ingresso e di uscita, rispettivamente 33 e 34, per il fluido refrigerante, nonché raccordi di ingresso e di uscita, rispettivamente 35 e 36, per l’acqua. La disposizione dei raccordi di ingresso e uscita 33-36 non è rilevante ai fini dell’invenzione. Ad esempio si possono avere tre raccordi sulla piastra terminale superiore 31, e uno sulla piastra inferiore, come illustrato nelle figure 2 e 3, oppure due raccordi sulla piastra superiore come mostrato nelle figure 4 e 5, e quindi gli altri due raccordi sulla piastra inferiore.

Una delle piastre terminali di supporto 31 e 32, ad esempio la piastra inferiore 32, è fissata a una piastra di montaggio 38, tramite la quale il condensatore 15 è montabile su una struttura di supporto dell’autobus (non illustrata). Fra le piastre terminali di supporto 31 e 32 è interposta una pila 37 di piastre di scambio termico, consistente di due tipi di piastre di scambio termico 37a, 37b alternati fra loro. Fra tali piastre di scambio termico 37a e 37b è pertanto convenzionalmente definita una pluralità di primi compartimenti per il passaggio dell’acqua e una pluralità di secondi compartimenti per il passaggio del fluido refrigerante, che si alternano ai primi compartimenti. Ciascuno dei primi compartimenti riceve l’acqua dal raccordo di ingresso acqua 35 tramite un rispettivo passaggio o condotto 37a’ allineato e collegato con il raccordo di ingresso acqua 35 e ricavato in corrispondenza di un angolo del primo compartimento, e cede l’acqua al raccordo di uscita acqua 36 tramite un rispettivo passaggio o condotto 37a’’ allineato e collegato con il raccordo di uscita acqua 36 e ricavato in corrispondenza di un altro angolo del primo compartimento. Ciascuno dei secondi compartimenti riceve il fluido refrigerante dal raccordo di ingresso refrigerante 33 tramite un rispettivo passaggio o condotto 37b’ allineato e collegato con il raccordo di ingresso refrigerante 33 e ricavato in corrispondenza di un angolo del secondo compartimento, e cede il fluido refrigerante al raccordo di uscita refrigerante 34 tramite un rispettivo passaggio o condotto 37b’’ allineato e collegato con il raccordo di uscita refrigerante 34 e ricavato in corrispondenza di un altro angolo del secondo compartimento.

Le piastre terminali di supporto 31, 32 con i raccordi 33-36 e le piastre di scambio termico sono solidarizzate fra loro mediante un processo di brasatura, in modo da formare un corpo unico.

All’interno di ciascuno dei primi compartimenti è disposta una rispettiva lamina alettata 39c prevista convenzionalmente per incrementare la turbolenza dell’acqua che scorre nel primo compartimento e per aumentare la superficie secondaria di scambio termico. All’interno di ciascuno dei secondi compartimenti è disposta una rispettiva lamina alettata 39d prevista convenzionalmente per incrementare la turbolenza del fluido refrigerante che scorre nel secondo compartimento e per aumentare la superficie secondaria di scambio termico.

Con riferimento alle figure 4 e 5, è rappresentata la prima piastra terminale di supporto 31 accoppiata alla prima piastra di scambio termico della pila 37, indicata con 37a’.

Sul lato esterno della prima piastra terminale di supporto 31 è brasata una piastra di rinforzo 41 che copre un’area centrale della piastra terminale di supporto 31, lasciando libera almeno un’area d’angolo della piastra terminale di supporto 31. Nell’esempio illustrato sono lasciate libere tutte e quattro le aree d’angolo. Preferibilmente, la piastra di rinforzo 41 comprende almeno un bordo ripiegato 42 che si estende verso l’esterno dalla piastra terminale di supporto 31. Una piastra di rinforzo analoga può essere prevista anche sul lato esterno della seconda piastra terminale di supporto 32.

Tale piastra di rinforzo permette di incrementare la robustezza strutturale del condensatore 15, e quindi renderlo adatto all’uso nel sistema sopra descritto con riferimento alla figura 1, che prevede pressioni di esercizio e sollecitazioni meccaniche relativamente elevate.

Con riferimento alle figure 6 e 7, è rappresentata una coppia di piastre di scambio termico 37a, 37b accoppiate fra loro. La piastra 37a è anche definita piastra esterna, mentre la piastra 37b è anche definita piastra interna in quanto, come si può vedere in figura 7, è racchiusa entro il bordo della piastra esterna. La pila 37 è formata da un impilamento di tali coppie. Si intende tuttavia che la descrizione che segue non riguarda solo la coppia rappresentata, ma riguarda tutte le coppie di piastre di scambio termico fra loro adiacenti.

Ciascun (primo o secondo) compartimento, indicato con 50, è delimitato perimetralmente da un bordo periferico ripiegato 51 di una rispettiva piastra di scambio termico, 37a. L’estensione superficiale di tale compartimento è pertanto definita dall’area racchiusa dal bordo periferico 51 della piastra di scambio termico 37a.

La lamina alettata (39c o 39d) che è disposta all’interno del compartimento 50 (per chiarezza di illustrazione non rappresentata in figura 7) si estende in moto tale da coprire quasi interamente l’estensione del compartimento 50. Rimangono pertanto aree libere non coperte dalla lamina alettata, in corrispondenza delle quali la lamina alettata è cioè assente. Tali aree libere sono in particolare posizionate attorno ai condotti o passaggi (37a’, 37a’’, 37b’ o 37b’’) che alimentano o prelevano l’acqua o il fluido refrigerante al o dal rispettivo compartimento. In corrispondenza di tali aree, ciascuna delle opposte piastre di scambio termico 37a, 37b che delimitano il compartimento 10 presenta almeno una rispettiva sporgenza 53a, 53b. Le sporgenze 53a di una piastra di contatto 37a sono a contatto con le rispettive sporgenze 53b dell’altra piastra di contatto 37b, definendo almeno un’apertura di passaggio di fluido 54 che connette il compartimento 50 al condotto o passaggio (37a’, 37a’’, 37b’ o 37b’’) che alimenta o prelevano l’acqua o il fluido refrigerante al o dal compartimento 50, ed è disposta in corrispondenza del perimetro di tale condotto o passaggio.

Mentre i carichi strutturali fra le piastre di scambio termico 37a e 37b sono generalmente sopportati dalle lamine alettate 39c e 39d, nelle aree non coperte da tali piastre i carichi sono sopportati dalle sporgenze 53a e 53b. Tale accorgimento permette di incrementare la robustezza strutturale del condensatore 15, e quindi renderlo adatto all’uso nel sistema sopra descritto con riferimento alla figura 1, che prevede pressioni di esercizio e sollecitazioni meccaniche relativamente elevate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di climatizzazione per autobus, comprendente un circuito refrigerante (10), il circuito refrigerante (10) comprendendo un compressore (11) per la circolazione di un fluido refrigerante, un condensatore (15), una valvola di espansione (16) e un evaporatore (13), caratterizzato dal fatto che il condensatore (15) è un condensatore raffreddato ad acqua, il condensatore (15) essendo previsto per uno scambio termico fra il fluido refrigerante e acqua di un circuito acqua (20), nel quale l’acqua è raffreddata per mezzo di un radiatore (25).
2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito acqua (20) comprende inoltre una pompa (21) per la circolazione dell’acqua e un vaso di espansione (23).
3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il condensatore (15) è formato da uno scambiatore di calore a piastre, comprendente una prima e una seconda piastra terminale di supporto (31, 32) sulle quali sono disposti raccordi di ingresso e uscita (33, 34, 35, 36) per il fluido refrigerante e per l’acqua, nonché una pila (37) di piastre di scambio termico interposte fra dette prima e seconda piastra terminale di supporto, fra le quali è definita una pluralità di primi compartimenti per il passaggio del fluido refrigerante e una pluralità di secondi compartimenti per il passaggio dell’acqua, che si alternano ai primi compartimenti.
4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui su ciascuna di dette prima e seconda piastra terminale di supporto è brasata esternamente una rispettiva piastra di rinforzo (41) che copre un’area centrale della piastra terminale di supporto (31, 32), lasciando libera almeno un’area d’angolo della piastra terminale di supporto (31, 32).
5. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui la piastra di rinforzo (41) comprende un bordo ripiegato (42) che si estende verso l’esterno dalla piastra terminale di supporto (31, 32).
6. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 3 a 5, comprendente inoltre una rispettiva lamina alettata (39c, 39d) disposta all’interno di ciascuno di detti primi e secondi compartimenti.
7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui la lamina alettata (39c, 39d) si estende in modo tale da coprire quasi interamente l’estensione del rispettivo compartimento (50), definendo almeno un’area libera nella quale la lamina alettata (39c, 39d) è assente, in cui le opposte piastre di scambio termico (37a, 37b) che delimitano il compartimento (50) presentano, in corrispondenza dell’area libera, rispettive sporgenze (53a, 53b) a contatto l’una con l’altra.
8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui dette sporgenze sono posizionate in corrispondenza di un’area libera attorno a un condotto (37a’, 37a’’, 37b’ o 37b’’) per il trasporto di fluido al o dal compartimento (50), detto condotto essendo disposto in corrispondenza di un angolo del compartimento (50), e in cui dette sporgenze definiscono almeno un’apertura di passaggio di fluido (54) disposta in corrispondenza del perimetro di detto condotto (37a’, 37a’’, 37b’ o 37b’’).