IT202100002951A1

IT202100002951A1 - Assieme evaporatore

Info

Publication number: IT202100002951A1
Application number: IT102021000002951A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Girondi
Original assignee: Ufi Innovation Ct Srl
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-08-10
Also published as: EP4291846A1; WO2022172136A1; US20240053106A1

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

[0001] La presente invenzione riguarda un assieme evaporatore.

[0002] In particolare, la presente invenzione si colloca nel settore automotive.

[0003] L?assieme evaporatore oggetto della presente invenzione ?, infatti, fluidicamente collegabile ad un circuito di circolazione di un fluido refrigerante e ad un circuito di raffreddamento di un gruppo operativo nel quale fluisce liquido di raffreddamento compreso in un veicolo. L?assieme evaporatore oggetto della presente invenzione ? adatto ad eseguire operazioni di scambio termico tra il fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento. L?assieme evaporatore oggetto della presente invenzione ? adatto a gestire le propriet? fisiche, in particolare la temperatura, del fluido refrigerante per permettere quindi la gestione di un efficace scambio termico con il liquido di raffreddamento in maniera tale da ottenere un?efficace gestione della temperatura del gruppo operativo.

[0004] In particolare, con il termine ?gruppo operativo? si intende un componente del veicolo atto ad eseguire specifiche operazioni. Ad esempio, preferibilmente, il gruppo operativo ? un gruppo batterie, o un gruppo motore, preferibilmente del tipo ad alimentazione elettrica, o un gruppo di comando elettronico. In particolare, preferibilmente, il gruppo operativo in esercizio pu? raggiungere elevate temperature necessitando quindi di una specifica azione di raffreddamento.

[0005] Preferibilmente, con ?circuito di raffreddamento? di un gruppo operativo si intende nella presente trattazione un gruppo di componenti e condotti operativamente connessi con detto gruppo operativo. Questo gruppo di componenti e condotti definiscono un percorso fluidico per un liquido di raffreddamento, tipicamente a base acquosa, tipicamente comprendente acqua e glicole, che mediante scambio termico gestisce la temperatura del gruppo operativo.

[0006] Preferibilmente, con ?circuito di circolazione di un fluido refrigerante? si intende nella presente trattazione un gruppo di componenti e condotti operativamente connessi tra loro, comprendendo ad esempio, un gruppo condensatore, un gruppo essiccatore, un gruppo compressore. Ad esempio, il circuito di circolazione di un fluido refrigerante ? adatto a gestire la temperatura dell?aria del sistema HVAC, ossia del sistema di condizionamento del veicolo. Questo gruppo di componenti e condotti definiscono un percorso fluidico per un fluido refrigerante, che mediante scambio termico gestisce la temperatura ad esempio dell?aria del sistema HVAC.

[0007] Preferibilmente, con ?fluido refrigerante? si intende un fluido il quale presenta composizione chimica che gli permette di subire un cambiamento di fase a valori di temperatura e pressione compatibili con il funzionamento del circuito di circolazione.

[0008] Nella presente trattazione con fluido refrigerante si intende uno dei fluidi operativi normalmente utilizzati in un ciclo frigorifero come, ad esempio, R134a, R744, R290, R718, R717, R1234yfa.

[0009] In ulteriori altre parole, l?assieme evaporatore ? adatto ad eseguire operazioni di scambio termico tra liquido di raffreddamento e fluido refrigerante risultando un nodo di congiunzione dei due circuiti del veicolo.

Stato della tecnica

[00010] Nello specifico, nello stato della tecnica sono noti assiemi evaporatore adatti a gestire la temperatura del fluido refrigerante in circolo nel circuito di circolazione. In particolare, la gestione della temperatura del fluido refrigerante ? eseguita anche mediante la gestione dello stato fisico del fluido refrigerante, sfruttando opportunamente i suoi cambiamenti di stato, in particolare i cambiamenti di stato da liquido a gassoso.

[00011] In particolare, il cambiamento di fase del fluido refrigerante e le relative variazioni di temperatura e pressione vengono sfruttate per asportare calore dal liquido di raffreddamento proveniente dal gruppo operativo.

[00012] In particolare, gli assiemi evaporatore, anche noti sul mercato con il nome di ?chiller?, comprendono uno scambiatore di calore il quale esegue operazioni di scambio termico tra fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento in circolo verso il gruppo operativo (ad esempio, il gruppo batterie) e in una posizione fluidicamente a monte di detto scambiatore di calore comprendono almeno un organo di laminazione, preferibilmente una valvola di espansione, nel quale il fluido refrigerante subisce una repentina variazione di pressione.

[00013] Problematica tipica delle soluzioni di assiemi evaporatori note sul mercato ? quella di gestire al meglio, ossia in maniera estremamente efficace ed efficiente, le modalit? secondo cui avviene il cambiamento di stato del fluido refrigerante nonch? il suo stato gassoso all?interno dello scambiatore di calore.

[00014] Nelle soluzioni dello stato della tecnica la gestione dello stato fisico del fluido refrigerante ? tipicamente demandata alle specifiche valvole di espansione comprese negli assiemi evaporatore o alla presenza di specifiche strozzature, come ad esempio un tubo orifizio, nel percorso fluidico.

Soluzione dell'invenzione

[00015] Risulta pertanto fortemente sentita l?esigenza di mettere a disposizione un assieme evaporatore nel quale la gestione e il controllo dello stato fisico del fluido refrigerante sia eseguito in maniera efficace, efficiente e controllata.

[00016] Adempire a tale esigenza comporta peraltro al rispondere ad una ulteriore esigenza particolarmente sentita nell?ambito automotive, ossia raggiungere una efficace gestione della temperatura sia dell?impianto di refrigerazione in cui fluisce il fluido refrigerante che dell?impianto di raffreddamento del gruppo operativo in cui fluisce il liquido di raffreddamento.

[00017] Scopo della presente invenzione ? quindi quello di fornire un assieme evaporatore che risponde alle suddette esigenze.

[00018] Tale scopo ? raggiunto mediante l?assieme evaporatore rivendicato in rivendicazione 1. Le rivendicazioni da questa dipendenti mostrano varianti di realizzazione preferite comportanti ulteriori aspetti vantaggiosi.

Descrizione dei disegni

[00019] Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione appariranno dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo non limitativo, con riferimento alle annesse figure nelle quali:

[00020] ? le figure 1a e 1b illustrano due viste in prospettiva dell?assieme evaporatore in accordo con due forme preferite di realizzazione secondo la presente invenzione;

[00021] - le figure 2, 2a e 2b mostrano una vista dall?alto dell?assieme evaporatore in accordo con la figura 1a, e rispettivamente una vista in sezione lungo il piano di sezione A-A della figura 2 e una vista frontale;

[00022] ? le figure 3a e 3b rappresentano una vista in prospettiva a parti separate e una vista in prospettiva assemblata e sezionata di un corpo base compreso nell?assieme evaporatore di cui alle figure precedenti;

[00023] ? le figure 4a e 4b mostrano rispettivamente una sezione del corpo base rispettivamente lungo il piano di sezione A-A e il piano di sezione B-B di cui alla figura 3b;

[00024] ? la figura 5 mostra una vista schematica dall?alto di un assieme evaporatore secondo la presente invenzione;

[00025] ? le figure 5a, 5b, 5c e 5d illustrano alcune viste schematiche in sezione dell?assieme di cui alla figura 5, in alcune varianti di realizzazione;

[00026] ? la figura 6 mostra a titolo di esempio un grafico termodinamico rappresentativo del ciclo ideale del circuito di circolazione di un fluido refrigerante e dello stato del fluido refrigerante nell?assieme evaporatore, secondo la presente invenzione;

[00027] ? le figure 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i illustrano ciascuna una vista schematica dall?alto di un assieme evaporatore, secondo la presente invenzione, in accordo con una rispettiva variante di realizzazione;

[00028] ? la figura 8 mostra una vista schematica di lato di un assieme evaporatore, secondo la presente invenzione, in accordo con possibili forme di realizzazione.

Descrizione dettagliata

[00029] Con riferimento alle figure in allegato, con il numero 1 ? indicato un assieme evaporatore 1 in accordo con la presente invenzione.

[00030] L?assieme evaporatore 1 ? specifico per il settore automotive avendo quindi caratteristiche, ad esempio geometriche, che lo rendono adatto ad essere alloggiabile in un veicolo e ad essere operativamente collegabile, nonch? fluidicamente collegabile, con altri specifici componenti del veicolo.

[00031] L?assieme evaporatore 1 oggetto della presente invenzione ?, infatti, fluidicamente collegabile ad un circuito di circolazione di un fluido refrigerante e ad un circuito di raffreddamento di un gruppo operativo, preferibilmente un gruppo batterie, in cui fluisce liquido di raffreddamento compreso in un veicolo.

[00032] In altre parole, nell?assieme evaporatore 1 oggetto della presente invenzione fluiscono detto fluido refrigerante e detto liquido di raffreddamento e l?assieme evaporatore 1 ? adatto ad eseguire operazioni di scambio termico tra fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento.

[00033] Funzionalit? primaria dell?assieme evaporatore 1 ? di eseguire un adeguato raffreddamento del liquido di raffreddamento del gruppo operativo.

[00034] Altra funzione importante demandata all?assieme evaporatore 1 ? quella di gestire il fluido refrigerante ed in particolare le sue propriet? fisiche per eseguire, mediante controllo dello scambio termico, il raffreddamento del liquido di raffreddamento e quindi permettere la gestione dell?eventuale raffreddamento del gruppo operativo.

[00035] In accordo con la presente invenzione l?assieme evaporatore 1 comprende un asse principale X-X e un asse longitudinale Y-Y e ad un asse trasversale Z-Z ortogonali all?asse principale X-X. Preferibilmente, l?asse principale X-X ? l?asse verticale, rispetto al quale si sviluppa in altezza o verticalmente l?assieme evaporatore 1 o i suoi componenti di seguito descritti. Preferibilmente, asse longitudinale Y-Y e asse trasversale Z-Z sono tali da giacere sul medesimo piano immaginario.

[00036] Si sottolinea che nella presente trattazione, l?utilizzo dei termini ?superiore? e ?inferiore? fa specifico riferimento alle figure in allegato, con riferimento all?asse principale X-X, ma non limita in nessun modo l?utilizzo dell?assieme evaporatore 1 o il suo posizionamento all?interno di un veicolo.

[00037] In accordo con la presente invenzione, l?assieme evaporatore 1 comprende uno scambiatore di calore 2, nel quale sono adatti a fluire il fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento.

[00038] Lo scambiatore di calore 2 comprende, lungo detto asse principale X-X una pluralit? di piastre: preferibilmente, una piastra scambiatore superiore, una pluralit? di piastre scambiatore intermedie e una piastra scambiatore inferiore. In altre parole, dette piastre sono reciprocamente impilate lungo l?asse principale X-X.

[00039] In accordo con una forma preferita di realizzazione, lo scambiatore di calore 2 comprende una pluralit? di piastre scambiatore sovrapposte lungo l?asse principale X-X per definire una pluralit? di condotti attraverso i quali scorrono rispettivamente il fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento.

[00040] In accordo con una forma preferita di realizzazione, lo scambiatore di calore 2 comprende una pluralit? di piastre scambiatore sovrapposte lungo l?asse principale X-X per definire condotti reciprocamente alternati attraverso i quali scorrono rispettivamente il fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento.

[00041] In accordo con una forma preferita di realizzazione, la piastra scambiatore superiore e la piastra scambiatore inferiore sono adatte a chiudere a sandwich tra loro la pluralit? di piastre scambiatore intermedie. In accordo con la presente invenzione, l?impilamento di dette piastre definisce una zona di flusso fluido refrigerante e una zona di flusso liquido di raffreddamento comprendenti rispettivamente una pluralit? di regioni planari di scorrimento fluido e una pluralit? di regioni planari di scorrimento liquido, preferibilmente alternate tra loro lungo l?asse principale, e comprendenti rispettivamente condotti verticali refrigerante, di ingresso e uscita, e condotti verticali liquido, di ingresso e uscita, fluidicamente connessi con le rispettive regioni planari di scorrimento.

[00042] In accordo con una forma preferita di realizzazione, la zona di flusso refrigerante comprende due condotti verticali refrigerante, di ingresso e uscita del fluido refrigerante.

[00043] In accordo con una forma preferita di realizzazione, la zona di flusso liquido di raffreddamento comprende due condotti verticali liquido, di ingresso e uscita del liquido di raffreddamento.

[00044] In altre parole, le piastre scambiatore sono specificatamente conformate in maniera tale da allineare verticalmente una pluralit? di specifiche aperture passanti in modo tale da individuare i condotti verticali.

[00045] In ulteriori altre parole, le piastre scambiatore sono specificatamente conformate per individuare tra di esse specifici passaggi planari, ossia longitudinali e/o trasversali.

[00046] In accordo ad una forma preferita di realizzazione, le piastre scambiatore sono conformate per definire passaggi di circolazione con andamento a U sul circuito del refrigerante e/o sul circuito del liquido di raffreddamento.

[00047] In accordo con la presente invenzione, l?assieme evaporatore 1 comprende inoltre un organo di laminazione 3, collegabile ad un condotto del circuito di circolazione del fluido refrigerante per ricevere il fluido refrigerante nello stato liquido.

[00048] Tipicamente, l?organo di laminazione 3 riceve fluido refrigerante allo stato liquido proveniente da un condensatore posto a monte rispetto alla direzione di circolazione del fluido refrigerante. Eventualmente, a seguito della repentina diminuzione di pressione, pu? verificarsi la trasformazione di una frazione del fluido refrigerante dallo stato liquido allo stato gassoso.

[00049] In accordo ad una forma preferita di realizzazione, l?organo di laminazione 3 ? una valvola di espansione 3A.

[00050] In accordo con altre forme preferite di realizzazione, l?organo di laminazione 3 ? un capillare o un orifizio a sezione controllata.

[00051] In accordo con una forma preferita di realizzazione, la valvola di espansione 3A ? una valvola termostatica del tipo meccanico comprendendo una apertura calibrata. Preferibilmente detta apertura calibrata ? controllata da un attuatore meccanico. Tipicamente detto attuatore meccanico ? attivato in funzione della temperatura del fluido refrigerante in uscita dall?evaporatore.

[00052] In accordo con una forma preferita di realizzazione, la valvola di espansione 3A ? una valvola di espansione elettronica comprendendo una apertura calibrata Preferibilmente detta apertura calibrata ? controllata da un otturatore connesso operativamente con un attuatore di comando di tipo elettrico (motore elettrico) o elettromagnetico (solenoide).

[00053] In accordo con questa forma di realizzazione, la valvola di espansione 3A ? una valvola di espansione elettronica del tipo ad impulsi, o analogica, o a motore caldo o a motore passo-passo (stepper motor).

[00054] In accordo con una forma preferita di realizzazione, la valvola di espansione 3A ? del tipo ibrido comprendente un attuatore meccanico accoppiato ad un dispositivo di comando elettronico.

[00055] Inoltre, in accordo con la presente invenzione, l?assieme evaporatore 1 oggetto della presente invenzione comprende un corpo base 4. Il corpo base 4 ? adatto a supportare lo scambiatore di calore 2 e l?organo di laminazione 3. Inoltre, il corpo base 4 ? adatto a collegare fluidicamente tali componenti come di seguito ampiamente descritto.

[00056] Secondo una forma preferita di realizzazione, lo scambiatore di calore 2 ? fluidicamente connesso al circuito di raffreddamento in maniera indipendente comprendendo uno specifico ingresso liquido di raffreddamento 951 e una specifica uscita liquido di raffreddamento 952, preferibilmente ricavati nella piastra scambiatore superiore.

[00057] In accordo con una forma preferita di realizzazione, lo scambiatore di calore 2 ? fluidicamente connesso mediante il corpo base 4 al circuito di circolazione del fluido refrigerante, come di seguito ampiamente descritto.

[00058] Il corpo base 4, infatti, ha estensione sostanzialmente planare lungo l?asse longitudinale Y-Y e l?asse trasversale Z-Z comprendendo, lungo l?asse principale X-X, una prima regione fluidica 40? e una seconda regione fluidica 40?.

[00059] In accordo con la presente invenzione, il corpo base 4 comprende, inoltre, una bocca ingresso corpo 41 che collega fluidicamente l?organo di laminazione 3 e la prima regione fluidica 40?, e una bocca uscita corpo 45 fluidicamente connessa alla seconda regione fluidica 40? e collegabile ad un condotto del circuito di circolazione del fluido refrigerante.

[00060] In aggiunta, secondo la presente invenzione, il corpo base 4 comprende una bocca ingresso scambiatore 42 che collega fluidicamente la prima regione fluidica 40? e lo scambiatore di calore 2 e una bocca uscita scambiatore 44 che collega fluidicamente lo scambiatore di calore 2 e la seconda regione fluidica 40?.

[00061] In accordo con una forma preferita di realizzazione, il corpo base 4 comprende una piastra intermedia 4b che separa la prima regione fluidica 40? e la seconda regione fluidica 40?.

[00062] Inoltre, secondo una forma preferita di realizzazione, il corpo base 4 ? un componente multipiastra comprendendo lungo l?asse X-X, una piastra superiore 4a, una piastra intermedia 4b e una piastra inferiore 4c.

[00063] Preferibilmente, la piastra superiore 4a e la piastra inferiore 4c sono perimetralmente operativamente connesse definendo una regione fluidica operativa 40 che comprende la prima regione fluidica 40? e la seconda regione fluidica 40?.

[00064] Secondo una forma preferita di realizzazione, la piastra intermedia 4b ? quindi chiusa a sandwich tra la tra la piastra superiore 4a e la piastra inferiore 4c.

[00065] Secondo una forma alternativa di realizzazione, la piastra intermedia 4b ? integrata nella piastra superiore 4a o nella piastra inferiore 4c separando la prima regione fluidica 40? dalla seconda regione fluidica 40?.

[00066] Secondo una forma preferita di realizzazione, il corpo di base 4 ? un componente multipiastra comprendendo lungo l?asse X-X, una pluralit? di piastre sagomate in maniera tale che la prima regione fluidica 40? comprenda una pluralit? di passaggi o camere e la seconda regione fluidica 40? comprenda una pluralit? di passaggi o camere.

[00067] In sostanza, secondo questa forma preferita di realizzazione, il corpo di base 4 comprende una pluralit? di piastre intermedie posizionate tra la piastra superiore 4a e la piastra inferiore 4b, atte a suddividere la prima regione fluidica 40? e la seconda regione fluidica 40? in una pluralit? di passaggi o camere di circolazione.

[00068] Secondo una forma preferita di realizzazione, le bocche comprese nel corpo di base 4 sono posizionate in maniera tale che il fluido refrigerante ? adatto scorrere nella prima regione fluidica 40? in una prima direzione di flusso e nella seconda regione fluidica 40? in una seconda direzione di flusso.

[00069] Preferibilmente, la prima direzione di flusso e la seconda direzione di flusso sono reciprocamente opposte in maniera tale che il fluido refrigerante fluisce in controflusso.

[00070] In accordo con una forma preferita di realizzazione, la prima regione fluidica 40? ? posizionata rispetto all?asse principale X-X prossimalmente allo scambiatore di calore 2 e la seconda regione fluidica 40? ? posizionata distale dallo scambiatore di calore 2.

[00071] In altre parole, la prima regione fluidica 40? ? posizionata superiormente, mentre la seconda regione fluidica 40? ? posizionata inferiormente.

[00072] Preferibilmente, la disposizione e il posizionamento della prima regione fluidica 40? e della seconda regione fluidica 40?, sono tali che il fluido refrigerante che fluisce dalla bocca ingresso corpo 41 alla bocca ingresso scambiatore 42 ? oggetto di uno scambio termico con il fluido refrigerante in uscita dallo scambiatore e circolante nella seconda regione fluidica 40? (ad una temperatura inferiore ? come di seguito illustrato). Detto scambio termico pu? determinare la formazione di una ulteriore frazione liquida, tramite condensazione, nella porzione di fluido refrigerante che circola nella prima regione fluidica 40?.

[00073] Preferibilmente, la disposizione e il posizionamento della prima regione fluidica 40? e della seconda regione fluidica 40?, sono tali che il fluido refrigerante che fluisce dalla bocca di uscita scambiatore 44 alla bocca di uscita corpo 45 ? oggetto di un aumento di temperatura per scambio termico. Detto scambio termico comporta il fatto che il fluido refrigerante fluisce attraverso la bocca uscita corpo 45 in forma di vapore surriscaldato.

[00074] Come mostrato a titolo di esempio nelle figure, in particolare nelle figure da 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i in allegato sono previste una pluralit? di forme di realizzazione, funzione del posizionamento delle bocche.

[00075] Preferibilmente, l?organo di laminazione 3 ? posizionato estendendosi parallelamente allo scambiatore di calore 2. In accordo con quanto mostrato nella figura 8, esistono forme di realizzazione in cui l?organo di laminazione 3 ? posizionato su un lato opposto rispetto al lato su cui ? posizionato lo scambiatore di calore 2.

[00076] In accordo con una forma preferita di realizzazione, la bocca ingresso corpo 41 e la una bocca uscita corpo 45 sono posizionate prossimali tra loro, mentre la bocca ingresso scambiatore 42 e la bocca uscita scambiatore 44 sono posizionate prossimali tra loro, longitudinalmente e/o trasversalmente distanziate dalla bocca ingresso corpo 41 e dalla una bocca uscita corpo 45.

[00077] Secondo una forma preferita di realizzazione, la bocca ingresso scambiatore 42 comprende un secondo organo di laminazione 423 adatto a comportare una ulteriore espansione volumetrica del fluido refrigerante.

[00078] Secondo una forma preferita di realizzazione, detto secondo organo di laminazione 423 comprende una apertura calibrata scambiatore 423? adatta a comportare una ulteriore espansione volumetrica del fluido refrigerante.

[00079] In accordo con una forma preferita di realizzazione, il secondo organo di laminazione 423 ? installato all?interno dello scambiatore di calore 2.

[00080] In accordo con questa forma di attuazione, lo scambiatore di calore 2 comprende un condotto ingresso 23 fluidicamente connesso con la bocca ingresso scambiatore 42, in cui detto condotto ingresso comprende almeno una apertura calibrata condotto 230 atta a comportare una ulteriore espansione volumetrica del fluido refrigerante.

[00081] Preferibilmente, detto condotto ingresso 23 si estende per un tratto assiale, parallelamente all?asse X-X, all?interno dello scambiatore di calore 2. Preferibilmente, detta apertura calibrata condotto 230 ? posizionata alla sommit? assiale del condotto ingresso.

[00082] Preferibilmente, detto condotto ingresso 23 si estende per un tratto assiale lungo come l?intera altezza dello scambiatore di calore 2. Preferibilmente, il condotto ingresso 23 comprende una pluralit? di aperture calibrate condotto 230 assialmente distanziate. Preferibilmente, dette aperture calibrate condotto 230 sono equidistanziate.

[00083] Preferibilmente, il condotto ingresso 23 comprende una pluralit? di aperture calibrate condotto 230, assialmente distanziate, aventi un diametro variabile lungo l?asse del condotto.

[00084] In ulteriori altre parole, il condotto ingresso 23 ? alloggiato nel condotto verticale refrigerante ingresso.

[00085] In accordo con una forma preferita di realizzazione, lo scambiatore di calore 2 comprende paratie orizzontali 28 ortogonali all?asse principale X-X adatte ad individuare un percorso tortuoso per il fluido refrigerante.

[00086] In accordo con una forma preferita di realizzazione, dette paratie orizzontali 28 chiudono i condotti verticali, preferibilmente i condotti verticali refrigerante, per forzare il fluido di lavoro a seguire un percorso tortuoso all?interno dello scambiatore.

[00087] Secondo una forma preferita di realizzazione, le bocche fluidiche del corpo base 4 sono posizionate sul medesimo lato, in maniera tale che scambiatore di calore 2 e l?organo di laminazione 3 si estendono parallelamente tra loro e parallelamente all?asse principale X-X.

[00088] Secondo una forma preferita di realizzazione, le bocche fluidiche del corpo base 4 sono posizionate sul medesimo lato, in maniera tale che scambiatore di calore 2 e organo di laminazione 3, in particolare, valvola ad espansione 3A si estendono parallelamente tra loro e parallelamente all?asse principale X-X.

[00089] In accordo con una forma preferita di realizzazione, l?organo di laminazione 3 comprende un corpo organo 30 impegnato al corpo base 4.

[00090] Preferibilmente, il corpo organo 30 ? fissato al corpo base 4 tramite connessione removibile o tramite connessione non removibile.

[00091] Preferibilmente, il corpo organo 30 ? fluidicamente connesso al circuito di circolazione di un fluido refrigerante. In particolare, il corpo organo 30 ? fluidicamente connesso con la bocca ingresso corpo 41.

[00092] In ulteriore dettaglio, secondo una forma preferita di realizzazione il corpo organo 30 comprende una bocca ingresso organo 300 e una bocca uscita organo 301 attraverso le quali fluisce in ingresso e in uscita dal corpo organo 30 il fluido refrigerante. La bocca uscita 301 impegna il corpo base 4 ? fluidicamente connessa con la bocca ingresso corpo 41.

[00093] Secondo una forma preferita di realizzazione, il corpo organo 30 ? fluidicamente connesso anche con la bocca uscita corpo 45. Il corpo organo 30 comprende infatti anche una bocca uscita ausiliaria 35 dalla quale fluisce in uscita il fluido refrigerante.

[00094] In accordo con una forma preferita di realizzazione, gli elementi piastriformi dello scambiatore di calore 2 e/o gli elementi piastriformi del corpo base 4 sono reciprocamente solidalmente unibili mediante un?operazione di brasatura, preferibilmente in autoclave.

[00095] Con specifico riferimento all?assieme evaporatore oggetto della presente invenzione, si sottolinea come il grafico di figura 6 mostra una esemplificazione di un diagramma di Mollier, ossia del diagramma della miscela liquido-vapore, del fluido refrigerante in scorrimento nell?assieme evaporatore in accordo con la presente invenzione. Il grafico riportato ? fornito a puro titolo di esempio e non tiene conto della natura chimica del fluido refrigerante e delle specifiche condizioni di funzionamento del circuito su cui ? installato l?assieme.

[00096] In particolare, in tale diagramma ? riportata l?entalpia in kJ/kg sull?asse delle ascisse e il valore della pressione in Pascal sull?asse delle ordinate, mentre la curva illustra la zona delle miscele bifasiche.

[00097] In ulteriori altre parole, il grafico di figura 6 rappresenta il ciclo frigorifero ideale del fluido refrigerante in flusso nell?assieme evaporatore 1.

[00098] Il punto 0? sul grafico rappresenta l?ingresso del fluido refrigerante nell?organo di laminazione 3

[00099] Il punto 1? sul grafico rappresenta la bocca ingresso corpo 41.

[000100] Il punto 2? sul grafico rappresenta la bocca ingresso scambiatore 42.

[000101] Il punto 3? sul grafico rappresenta il punto di passaggio fluidico in una regione corrispondente alla bocca ingresso scambiatore 42, in particolare corrispondente alla apertura calibrata scambiatore 423? e/o alla apertura calibrata condotto 230.

[000102] Il punto 4? sul grafico rappresenta la bocca uscita scambiatore 44.

[000103] Il punto 5? sul grafico rappresenta la bocca uscita corpo 45.

[000104] In accordo con quanto sopra quindi, nel tratto 0?-1? ? rappresentata la variazione di pressione del fluido refrigerante ottenuto mediante l?organo di laminazione 3. In concomitanza con la variazione di pressione, in particolare della diminuzione di pressione, il fluido refrigerante subisce almeno per una determinata frazione una transizione di fase dallo stato liquido allo stato gassoso.

[000105] Il tratto 1?-2? rappresenta lo scorrimento del fluido refrigerante tra la bocca ingresso corpo 41 e la bocca ingresso scambiatore 42, nella prima regione fluidica 40?. In tale tratto, la prossimit? tra la prima regione fluidica 40? e la seconda regione fluidica 40?, comporta una variazione della temperatura del fluido refrigerante che fluisce nella seconda regione fluidica 40? mantenendo il valore della pressione sostanzialmente inalterato (considerando un ciclo ideale senza cadute di pressione e perdite di carico). In altre parole, nel tratto da 1?-2? vi ? un aumento del quantitativo di fase liquida del fluido refrigerante che circola nella prima regione fluidica 40?.

[000106] Il tratto 2?-3? rappresenta lo scorrimento del fluido refrigerante attraverso la bocca ingresso scambiatore 42, e ove previsto attraverso il secondo organo di laminazione (l?apertura calibrata 423? e/o l?apertura calibrata condotto 230). In tale passaggio, il fluido refrigerante ? oggetto di una ulteriore variazione volumetrica, e di un ulteriore abbassamento della pressione, nonch? di una ulteriore variazione della temperatura, in particolare di un abbassamento di temperatura.

[000107] Il tratto 3?-4? rappresenta lo scorrimento del fluido refrigerante nello scambiatore di calore 2, in particolare, dalla bocca ingresso scambiatore 42, e ove previsto attraverso l?apertura calibrata 423? e/o l?apertura calibrata condotto 230, alla bocca uscita scambiatore 44. In questo tratto il liquido refrigerante ? oggetto di cambiamento di stato passando dalla fase mista liquido-vapore alla fase vapore. Questo cambiamento di stato ? determinato dallo scambio termico del fluido refrigerante con il liquido di raffreddamento; quest?ultimo infatti beneficia di questo scambio raffreddandosi, cedendo calore al fluido refrigerante che subisce una transizione verso lo stato gassoso.

[000108] Il tratto 4?-5? rappresenta lo scorrimento del fluido refrigerante tra la bocca uscita scambiatore 44 e la bocca uscita corpo 45, nella seconda regione fluidica 40?. In tale tratto, la prossimit? tra la prima regione fluidica 40? e la seconda regione fluidica 40?, comporta una variazione della temperatura del fluido refrigerante mantenendo il valore della pressione sostanzialmente inalterato (considerando un ciclo ideale senza cadute di pressione e perdite di carico). In altre parole, a seguito dello scambio termico del fluido refrigerante che circola nella seconda regione fluidica 40?, ad una temperatura minore della temperatura del fluido refrigerante che circola nella prima regione fluidica 40?, il fluido refrigerante allo stato gassoso aumenta la propria temperatura.

[000109] Vantaggiosamente, grazie a questo ulteriore incremento di temperatura, il fluido refrigerante esce dall?assieme evaporatore 1 in forma di vapore surriscaldato. Vantaggiosamente, ? minimizzata l?eventualit? che eventuali porzioni di fase liquida siano presenti nella corrente di fluido refrigerante in uscita dall?assieme evaporatore preservando il compressore posto a valle dell?assieme evaporatore, molto sensibile alla presenza di fase liquida dispersa nel fluido refrigerante.

[000110] Innovativamente, l?assieme evaporatore oggetto della presente invenzione adempie ampiamente allo scopo della presente invenzione superando le problematiche tipiche dell?arte nota.

[000111] Vantaggiosamente, infatti, l?assieme evaporatore comprende un corpo base con regioni fluidiche di scorrimento posizionate rispettivamente a monte e a valle dello scambiatore, accoppiate in reciproco scambio termico per permettere una pi? precisa ed efficiente regolazione dello stato del fluido refrigerante.

[000112] Vantaggiosamente, la gestione dello scambio termico all?interno del corpo base permette di fornire il calore di surriscaldamento all?uscita dell?assieme evaporatore per garantire il completo passaggio allo stato gassoso del fluido refrigerante.

[000113] Vantaggiosamente, il salto entalpico associato al ciclo frigorifero espletato dall?assieme evaporatore, eseguito dallo scambiatore di calore, oggetto della presente invenzione ? maggiore rispetto a quello presente nelle soluzioni dello stato della tecnica.

[000114] Vantaggiosamente, il maggior salto entalpico offerto dall?assieme evaporatore ? ottenuto per mezzo di una serie di espansioni volumetriche successive imposte al fluido refrigerante e dallo scambio termico eseguito tra il fluido refrigerante in ingresso allo scambiatore e il fluido refrigerante in uscita dallo scambiatore.

[000115] Vantaggiosamente, il maggior salto entalpico offerto dall?assieme evaporatore ? ottenuto per mezzo di una serie di espansioni volumetriche successive imposte al fluido refrigerante e dallo scambio termico eseguito tra il fluido refrigerante in ingresso allo scambiatore e il fluido refrigerante in uscita dallo scambiatore, in cui lo scambio termico ? eseguito in un tratto circuitale interposto tra due punti in cui il fluido refrigerante circolante in ingresso subisce un?espansione volumetrica, in cui entrambi detti punti sono integrati sull?assieme evaporatore.

[000116] Vantaggiosamente, il corpo di base comprende regione fluidiche di scorrimento accoppiate in reciproco scambio termico, permettendo di sfruttare questo componente per l?ottenimento di un fluido refrigerante in uscita dall?assieme in forma di vapore surriscaldato, massimizzando cos? lo sfruttamento dei canali interni dello scambiatore per lo scambio termico con il liquido di raffreddamento.

[000117] Vantaggiosamente, l?assieme evaporatore ? in grado di gestire potenze termiche maggiori grazie al maggior salto entalpico rispetto agli evaporatori noti interessati dalla stessa portata di fluido refrigerante.

[000118] Vantaggiosamente, il corpo di base permette di massimizzare lo scambio termico tra il fluido refrigerante in ingresso e il fluido refrigerante in uscita per mezzo di rispettive regioni fluidiche che si estendono per l?intera ampiezza del corpo di base, sfruttando appieno gli spazi disponibili e incrementando la superficie di scambio.

[000119] Vantaggiosamente, il corpo di base ? un componente multifunzionale che assolve alla funzione di sostegno dell?organo di laminazione e al surriscaldamento del fluido refrigerante semplificando la struttura dello scambiatore di calore.

[000120] Vantaggiosamente, il corpo di base ? un componente multifunzionale che assolve alla funzione di sostegno dell?organo di laminazione, facilitando le operazioni di assemblaggio dell?assieme evaporatore che risulta cos? un dispositivo compatto.

[000121] Vantaggiosamente, il corpo di base ? un componente multifunzionale che integra al suo interno i condotti di circolazione atti a mettere in comunicazione fluidica l?organo di laminazione e lo scambiatore, gestendo adeguatamente gli spazi disponibili per massimizzare le superfici di scambio e quindi l?efficienza del dispositivo evaporatore.

[000122] Vantaggiosamente, il corpo di base ? un componente multifunzionale che integra al suo interno i condotti di circolazione atti a mettere in comunicazione fluidica l?organo di laminazione e lo scambiatore, gestendo adeguatamente gli ingombri disponibili, ad esempio permettendo il posizionamento dell?organo di laminazione in posizione eccentrica rispetto allo scambiatore.

[000123] Vantaggiosamente, il corpo di base assolve alla funzione di supporto dell?organo di laminazione semplificando eventuali operazioni di manutenzione ? sostituzione dell?organo di laminazione stesso o dell?assieme evaporatore.

[000124] Vantaggiosamente, l?assieme evaporatore permette di sfruttare gli ingombri disponibili sul veicolo essendo installabile sia su veicoli di tipo elettrico sia su veicoli ad alimentazione ibrida.

[000125] Vantaggiosamente, l?assieme evaporatore permette l?esecuzione di una efficiente gestione della temperatura del gruppo batterie.

[000126] Vantaggiosamente, l?assieme evaporatore migliora l?efficienza sia del circuito di circolazione di un fluido refrigerante che del un circuito di raffreddamento.

[000127] E' chiaro che un tecnico del settore, al fine di soddisfare esigenze contingenti, potrebbe apportare modifiche all?assieme evaporatore sopra descritto, tutti contenuti nell'ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti.

Lista dei numeri di riferimento:

[000128]

1 assieme evaporatore

2 scambiatore di calore

23 condotto ingresso

230 apertura calibrata condotto

28 paratie orizzontali

3 organo di laminazione

3A valvola di espansione

30 corpo organo

300 bocca ingresso organo

301 bocca uscita organo

35 bocca uscita ausiliaria

4 corpo base

40? prima regione fluidica

40? seconda regione fluidica

4a piastra superiore

4b piastra intermedia

4c piastra inferiore

41 bocca ingresso corpo

42 bocca ingresso scambiatore

423 secondo organo di laminazione

423? apertura calibrata

44 bocca uscita scambiatore

45 bocca uscita corpo

951 ingresso liquido di raffreddamento

952 uscita liquido di raffreddamento

X-X asse principale

Y-Y asse longitudinale

Z-Z asse trasversale

0?, 1?, 2?, 3?, 4?, 5? punti sul grafico di Fig. 6

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Un assieme evaporatore (1) fluidicamente collegabile ad un circuito di circolazione di un fluido refrigerante e ad un circuito di raffreddamento di un gruppo operativo, preferibilmente un gruppo batterie, in cui fluisce liquido di raffreddamento compreso in un veicolo, in cui l?assieme evaporatore (1) ? adatto ad eseguire operazioni di scambio termico tra fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento, in cui l?assieme evaporatore (1) ? adatto a gestire le propriet? fisiche, in particolare la temperatura, del fluido refrigerante, in cui l?assieme evaporatore (1) comprende un asse principale (X-X) e un asse longitudinale (Y-Y) e ad un asse trasversale (Z-Z) ortogonali all?asse principale (X-X), e comprende:

i) uno scambiatore di calore (2), nel quale sono adatti a fluire il fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento;

ii) un organo di laminazione (3) collegabile ad un condotto del circuito di circolazione del fluido refrigerante per ricevere il fluido refrigerante nello stato liquido;

iii) un corpo base (4), avente estensione sostanzialmente planare lungo l?asse longitudinale (Y-Y) e l?asse trasversale (Z-Z) comprendendo, lungo l?asse principale (X-X), una prima regione fluidica (40?) e una seconda regione fluidica (40?), in cui lo scambiatore di calore (2) e l?organo di laminazione (3) sono fluidicamente connessi al corpo base (4), in cui il corpo base (4) comprende:

- una bocca ingresso corpo (41) che collega fluidicamente l?organo di laminazione (3) e la prima regione fluidica (40?);

- una bocca ingresso scambiatore (42) che collega fluidicamente la prima regione fluidica (40?) e lo scambiatore di calore (2);

- una bocca uscita scambiatore (44) che collega fluidicamente lo scambiatore di calore (2) e la seconda regione fluidica (40?);

- una bocca uscita corpo (45) fluidicamente connessa alla seconda regione fluidica (40?) e collegabile ad un condotto del circuito di circolazione del fluido refrigerante.

2. Assieme evaporatore (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui il corpo base (4) comprende una piastra intermedia (4b) che separa la prima regione fluidica (40?) e la seconda regione fluidica (40?).

3. Assieme evaporatore (1) in accordo con la rivendicazione 1 o con la rivendicazione 2, in cui il corpo base (4) ? un componente multipiastra comprendente lungo l?asse principale (X-X), una piastra superiore (4a), una piastra intermedia (4b) e una piastra inferiore (4c), in cui la piastra superiore (4a) e la piastra inferiore (4c) sono perimetralmente operativamente connesse definendo una regione fluidica operativa (40) che comprende la prima regione fluidica (40?) e la seconda regione fluidica (40?).

4. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le bocche comprese nel corpo di base (4) sono posizionate in maniera tale che il fluido refrigerante ? adatto a scorrere nella prima regione fluidica (40?) in una prima direzione di flusso e nella seconda regione fluidica (40?) in una seconda direzione di flusso, in cui la prima direzione di flusso e la seconda direzione di flusso sono reciprocamente opposte in maniera tale che il fluido refrigerante fluisce in controflusso.

5. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima regione fluidica (40?) e la seconda regione fluidica (40?) sono reciprocamente posizionate in maniera tale che il fluido refrigerante che scorre dalla bocca uscita scambiatore (44) alla bocca uscita corpo (45) nella seconda regione fluidica (40?) aumenta di temperatura e il fluido refrigerante fluisce attraverso la bocca uscita corpo (45) in forma di vapore surriscaldato.

6. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima regione fluidica (40?) e la seconda regione fluidica (40?) sono reciprocamente posizionate in maniera tale che nel fluido refrigerante che fluisce dalla bocca ingresso corpo (41) alla bocca ingresso scambiatore (42) si verifica la formazione di una frazione liquida per condensazione.

7. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la bocca ingresso corpo (41) e la bocca uscita corpo (45) sono posizionate prossimali tra loro, mentre la bocca ingresso scambiatore (42) e la bocca uscita scambiatore (44) sono posizionate prossimali tra loro, longitudinalmente e/o trasversalmente distanziate dalla bocca ingresso corpo (41) e dalla una bocca uscita corpo (45).

8. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la bocca ingresso scambiatore (42) comprende un secondo organo di laminazione (423), preferibilmente una apertura calibrata scambiatore (423?) adatta a comportare una ulteriore espansione volumetrica del fluido refrigerante.

9. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui lo scambiatore di calore (2) comprende un condotto ingresso (23) fluidicamente connesso con la bocca ingresso scambiatore (42), in cui detto condotto ingresso (23) comprende almeno una apertura calibrata condotto (230) atta a comportare una ulteriore espansione volumetrica del fluido refrigerante.

10. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo scambiatore di calore (2) comprende paratie orizzontali (28) ortogonali all?asse principale (X-X) adatte ad individuare un percorso tortuoso per il fluido refrigerante.

11. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le bocche fluidiche del corpo base (4) sono posizionate sul medesimo lato, in maniera tale che scambiatore di calore (2) organo di laminazione (3) si estendono parallelamente tra loro e parallelamente all?asse principale (X-X).

12. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?organo di laminazione (3) comprende una valvola di espansione (3A) comprendente una apertura calibrata, essendo del tipo a comando meccanico o del tipo a comando elettronico.

13. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?organo di laminazione (3), preferibilmente del tipo valvola di espansione (3A), comprende un corpo organo (30) impegnato al corpo base (4), in cui il corpo organo (30) ? fluidicamente collegabile al circuito di circolazione di un fluido refrigerante ed ? fluidicamente connesso con la bocca ingresso corpo (41) e la bocca uscita corpo (45).

14. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo scambiatore di calore (2) comprendente una pluralit? di piastre scambiatore sovrapposte lungo l?asse principale (X-X) per definire condotti reciprocamente alternati attraverso i quali scorrono rispettivamente il fluido refrigerante e il liquido di raffreddamento.

15. Assieme evaporatore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui gli elementi dello lo scambiatore di calore (2) e/o gli elementi del corpo base (4) sono reciprocamente solidalmente unibili mediante un?operazione di brasatura, preferibilmente in autoclave.