ITTO20090276A1 - Gruppo fluidico per un impianto di condizionamento aria di un autoveicolo - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
“GRUPPO FLUIDICO PER UN IMPIANTO DI CONDIZIONAMENTO ARIA DI UN AUTOVEICOLOâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad un gruppo fluidico per un impianto di condizionamento aria di un autoveicolo, il quale gruppo à ̈ provvisto di uno scambiatore di calore, che à ̈ collegato ad una pluralità di condotti di ingresso ed uscita dell’impianto stesso mediante almeno un connettore.
È noto che un impianto di condizionamento aria di un autoveicolo comprenda un compressore, un condensatore, un sistema di espansione, un evaporatore ed un gruppo fluidico per collegare fra loro i componenti precedentemente citati.
In particolare, l’evaporatore viene attraversato da una corrente d’aria che viene addotta, tramite appositi condotti, all’interno dell’abitacolo e il compressore può essere disposto nel vano motore sia anteriormente che posteriormente.
Il compressore fornisce lavoro per portare un fluido scambiatore di calore da una temperatura ed una pressione relativamente basse, ad esempio 2°C e 2 bar rispettivamente, a una pressione e una temperatura più elevate, ad esempio 80°C e 15 bar.
Il fluido cede calore all’ambiente esterno nel condensatore e fluisce verso l’evaporatore attraverso una valvola di espansione che, provocando una caduta di pressione, determina l’evaporazione del fluido nell’evaporatore con conseguente sottrazione di calore al flusso d’aria che attraversa l’evaporatore stesso e che à ̈ convogliato all’interno dell’abitacolo.
A valle dell’evaporatore, il compressore deve fornire al fluido un lavoro pari al salto entalpico fra l’aspirazione e la mandata. Allo scopo di rendere il ciclo frigorifero più efficiente e ridurre le emissioni inquinanti, à ̈ noto prevedere uno scambiatore di calore in cui il fluido in uscita dall’evaporatore viene riscaldato dal fluido in uscita dal condensatore. In questo modo, il fluido aspirato dal compressore presenta una pressione e una temperatura maggiori e sia il salto entalpico, sia conseguentemente, il lavoro del compressore diminuiscono.
Nel caso di un impianto di condizionamento avente il compressore disposto in posizione anteriore all’interno del vano motore, i condotti del gruppo fluidico sono affiancati lungo la maggior parte del percorso all’interno del vano motore e lo scambiatore presenta una sagoma allungata che segue il percorso dei condotti stessi.
Sono noti scambiatori di calore comprendenti un corpo principale per addurre sia il fluido scambiatore da riscaldare, sia il fluido riscaldante; e una coppia di connettori montati a rispettive estremità del corpo principale per collegare lo scambiatore ai condotti dell’impianto di condizionamento.
Il corpo principale definisce un condotto centrale e una pluralità di condotti periferici che circondano il condotto centrale. Il condotto centrale à ̈ definito da una parete tubolare. I condotti periferici sono definiti in direzione radiale dalla parete tubolare del condotto centrale e da una parete tubolare esterna concentrica alla parete tubolare del condotto centrale e, in direzione circonferenziale, da una pluralità di setti rettilinei angolarmente equidistanti tra loro.
Il condotto centrale adduce il fluido scambiatore uscito dall’evaporatore e diretto verso l’aspirazione del compressore e i condotti periferici adducono in controcorrente il fluido scambiatore in uscita dal condensatore.
In particolare, il corpo principale viene realizzato per estrusione e successivamente può essere ripiegato per adattarsi allo spazio disponibile nel vano motore.
Attualmente, un connettore per un simile corpo principale realizzato tramite estrusione comprende un blocco metallico definente una porta di connessione per un’estremità del corpo principale, una porta per il fluido scambiatore a bassa temperatura e una porta per il fluido scambiatore ad alta temperatura.
Il connettore noto sopra descritto presenta l’inconveniente di essere realizzato in un unico blocco presentante pareti di spessore significativamente maggiore di quello delle pareti dello scambiatore cui esso deve essere applicato, rendendo particolarmente difficoltosa l’operazione di collegamento del connettore con il corpo principale, in particolar modo nel caso in cui una simile operazione di collegamento venga realizzata mediante saldatura e/o brasatura.
Il connettore noto sopra descritto presenta, inoltre, l’inconveniente di comprendere, all’interno del proprio corpo principale, un primo canale in comunicazione con il condotto centrale dello scambiatore e di passaggio del fluido scambiatore a bassa temperatura, ed un secondo canale comunicante con la pluralità di condotti periferici atti a consentire il passaggio del fluido scambiatore ad alta temperatura. In particolare, i citati primo e secondo canale sono separati tra loro da una parete, che presenta un’apertura attraversata dal corpo principale dello scambiatore; pertanto, à ̈ necessario prevedere degli elementi di tenuta o dei giunti di brasatura interni, interposti tra questa parete ed il condotto principale, per impedire eventuali trafilamenti del fluido scambiatore da un condotto all’altro; tuttavia, permane il rischio di un eventuale trafilamento del fluido scambiatore da un canale all’altro in caso di deterioramento o montaggio errato degli elementi di tenuta. Questi elementi sono inoltre non visibili quando il giunto à ̈ completato.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un gruppo fluidico per un impianto di condizionamento aria di un autoveicolo, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.
Secondo la presente invenzione viene fornito un gruppo fluidico per un impianto di condizionamento aria di un autoveicolo secondo quanto riportato nella rivendicazione 1 e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni successive dipendenti direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 1.
L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano degli esempi di attuazione non limitativi, in cui:
- la figura 1 à ̈ una vista prospettica parziale di una preferita forma di attuazione dell’impianto di condizionamento della presente invenzione;
- la figura 2 illustra, in sezione assiale parziale ed in scala ingrandita, un particolare della figura 1;
- la figura 3 Ã ̈ una sezione secondo la linea III-III della figura 2; e
- la figura 4 à ̈ simile alla figura 3 ed à ̈ relativa ad una variante del particolare della figura 2.
In figura 1, con A à ̈ indicato nel suo complesso un impianto di aria condizionata di un autoveicolo, l’impianto A comprendendo un compressore (non illustrato), una valvola di espansione (non illustrata), un condensatore (non illustrato), un evaporatore (non illustrato) ed un gruppo fluidico, indicato nel suo complesso con 1, di collegamento di questi organi fra loro.
Il gruppo 1 comprende una linea 2 ad alta pressione per convogliare un fluido scambiatore ad alta temperatura dalla mandata del compressore alla valvola di espansione (non illustrati), e una linea 3 a bassa pressione per convogliare il fluido scambiatore a bassa temperatura dalla valvola di espansione all’aspirazione del compressore (non illustrati).
In particolare la linea 2 ad alta pressione comprende condotti di metallo e gomma montati in serie, un raccordo 4 collegato, in modo noto e non illustrato, alla mandata del compressore (non illustrato), un raccordo 5 collegato, in modo noto e non illustrato, all’ingresso del condensatore (non illustrato) e un tubo 6’ fra i raccordi 4 e 5. Inoltre la linea 2 ad alta pressione comprende una linea 6 per collegare il condensatore (non illustrato) alla valvola di espansione (non illustrata). La linea 6 comprende un raccordo 7 collegato, in modo noto e non illustrato, all’uscita del condensatore (non illustrato) e un raccordo 8 collegato, in modo noto e non illustrato, alla valvola di espansione (non illustrata).
La linea 3 a bassa pressione comprende una linea 9 avente un raccordo 10 collegato, in modo noto e non illustrato, all’uscita dell’evaporatore (non illustrato) e un raccordo 11 collegato, in modo noto e non illustrato, a un ingresso del compressore (non illustrato).
I condotti delle linee 2, 3 comprendono almeno uno strato di un materiale barriera per impedire la fuoriuscita del fluido scambiatore, normalmente molto volatile. Ad esempio, questo materiale barriera può essere alluminio oppure una poliammide 6,10. Nel caso di un impianto ad anidride carbonica, le tubazioni sono realizzate di acciaio.
Il fluido scambiatore che fluisce nella linea 9 si trova ad una temperatura bassa e viene riscaldato dal fluido scambiatore che fluisce lungo la linea 6 all’uscita dal condensatore (non illustrato). A questo scopo, il gruppo 1 comprende uno scambiatore di calore 12 comprendente un corpo principale 13 e una coppia di connettori 14 per collegare idraulicamente e meccanicamente il corpo principale 13 alle linee 6 e 9.
Nella figura 2 à ̈ illustrata per brevità una sola porzione di estremità dello scambiatore 12, restando inteso che l’altra porzione di estremità à ̈ identica a quella illustrata.
Il corpo principale 13 dello scambiatore 12 comprende una parete tubolare 15 interna avente un asse B, una parete tubolare 17 esterna coassiale alla parete tubolare 15 interna e una pluralità di setti 18 radiali, i quali rendono fra loro integrali le pareti tubolari 15 e 17.
La parete tubolare 15 interna definisce un condotto 16 facente parte della linea 9 per convogliare il fluido scambiatore dall’uscita dell’evaporatore (non illustrato) all’aspirazione del compressore (non illustrato). La parete tubolare 15 interna, la parete tubolare 17 esterna ed i setti 18 definiscono, rispettivamente radialmente e circonferenzialmente, una pluralità di condotti 18’ disposti in parallelo fra loro e facenti parte della linea 6 per convogliare il fluido scambiatore ad alta temperatura dall’uscita del condensatore (non illustrato) alla valvola di espansione (non illustrata). Preferibilmente, il corpo principale 13 viene realizzato tramite estrusione in un unico corpo.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, il connettore 14 comprende un corpo 19 tubolare presentante un asse longitudinale coassiale all’asse B e delimitante un condotto 20 passante, di sezione circolare e coassiale all’asse B; il diametro della sezione del condotto 20 passante à ̈ variabile lungo l’asse B in modo da definire, all’interno del corpo 19, una pluralità di sezioni aventi dimensioni differenti tra loro.
In particolare, il condotto 20 passante comprende una sezione 21 di posizionamento, che si affaccia all’esterno del connettore 14 attraverso una superficie 22 di estremità assiale del corpo 19 e presenta un diametro approssimante per eccesso il diametro della parete tubolare 17 esterna, una sezione 23 intermedia presentante un diametro inferiore a quello della sezione 22 di estremità e raccordata alla sezione 22 di estremità tramite una spalla anulare 26, ed una sezione 24 di centraggio, che si affaccia all’esterno del connettore 14 attraverso una superficie 25 di estremità assiale opposta alla superficie 22 di estremità e presenta un diametro inferiore a quello della sezione 23 intermedia ed approssimante per eccesso il diametro esterno della parete tubolare 15 interna.
Attraverso il connettore 14 à ̈ ricavato un canale 27, il quale si estende radialmente rispetto all’asse B fra una superficie laterale 28 esterna del connettore 14 e la sezione 23 intermedia del condotto 20 passante.
Il corpo principale 13 dello scambiatore 12 à ̈ inserito all’interno del connettore 14 in posizione coassiale all’asse B ed in modo tale che la sua parete tubolare 15 interna attraversi completamente il connettore 14 e si accoppi con la sezione 24 di centraggio.
Una porzione terminale della parete tubolare 17 esterna dello scambiatore 12 à ̈ inserita all’interno del connettore 14, impegna la sezione 21 di posizionamento ed à ̈ disposta in battuta contro la spalla anulare 26, la quale definisce la posizione assiale relativa del connettore 14 rispetto al corpo principale 13 dello scambiatore 12.
La parete tubolare 17 esterna à ̈ collegata solidalmente al connettore 14 mediante un cordone 29a di brasatura anulare continuo disposto in corrispondenza della superficie 22 di estremità del connettore 14 stesso; analogamente, la parete tubolare 15 interna à ̈ collegata solidalmente al connettore 14 mediante un cordone 29b di brasatura anulare continuo disposto in corrispondenza della superficie 25 di estremità del connettore 14 stesso.
I cordoni 29a e 29b sono atti a realizzare un collegamento a tenuta di fluido tra il connettore 14 e la parete tubolare 17 esterna e, rispettivamente, tra il connettore 14 e la parete tubolare 15 interna.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, la sezione 23 intermedia e la superficie esterna della parete tubolare 15 interna delimitano una camera 30 anulare, che comunica radialmente con il canale 27 ed assialmente con i condotti 18’ circondanti il condotto 16 centrale del corpo principale 13 dello scambiatore 12.
La linea 6 di alimentazione del fluido scambiatore ad alta temperatura à ̈ collegata, mediante elementi di tipo noto (non illustrati), al canale 27; mentre, la linea 9 di alimentazione del fluido scambiatore a bassa temperatura à ̈ messa in comunicazione con il condotto 16 mediante un collegamento, realizzato con modalità note (non illustrate), ad una porzione della parete tubolare 15 interna che sporge esternamente dal connettore 14 attraverso la superficie 25 di estremità .
Il connettore 14 può essere anche di una forma geometrica differente da quella illustrata nella figura 2; a questo proposito nella figura 4 à ̈ illustrato, esemplificativamente, un connettore 14 presentante una superficie 28 laterale a sezione esagonale.
Da quanto sopra esposto, discende che il connettore 14 presenta una forma geometrica estremamente semplice, con pareti di dimensioni sostanzialmente equiparabili a quelle dello scambiatore 12, permettendo:
- di realizzare facilmente il collegamento mediante saldatura e/o brasatura o altro (maGNWEETO) tra il connettore 14 e lo scambiatore 12 stesso;
- di collegare le due linee 6 e 9 con i condotti 18’ e, rispettivamente, con il condotto 16 in modo separato, eliminando il rischio di trafilamento del fluido da una conduttura all’altra in corrispondenza del connettore 14 stesso;
- di ridurre significativamente i tempi ed i costi di produzione in quanto il connettore 14 può essere realizzato interamente per stampaggio; e
- di ridurre i tempi di montaggio ed il peso dell’impianto A di aria condizionata in corrispondenza dello scambiatore 12.
Risulta infine chiaro che allo scambiatore 12 qui descritto e illustrato à ̈ possibile apportare modifiche o varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela come stabilito dalle rivendicazioni allegate.
Ad esempio, il corpo principale 13 dello scambiatore 12 può essere realizzato con due elementi, cioà ̈ un tubo interno cilindrico e un tubo esterno presentante i setti 18. Il tubo esterno viene piantato sul tubo interno e viene preferibilmente realizzato per estrusione.
La parete tubolare 17 esterna à ̈ collegata solidalmente al connettore 14 anche attraverso metodi diversi dalla brasatura. Ad esempio può essere prevista una saldatura oppure una magneto-saldatura. In particolare, in quest’ultimo caso la forma del connettore 14 viene modificata e sono presenti un numero di collari pari al numero di magneto-saldature da eseguire. In particolare, la magneto-saldatura à ̈ un metodo di collegamento rigido e non smontabile eseguito in questo caso fra due elementi metallici e che comporta l’esposizione a un impulso di radiazioni elettromagnetiche che non comporta la fusione del metallo ma una saldatura a freddo allo stato solido.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Gruppo fluidico (1) per un impianto di condizionamento di un autoveicolo comprendente una prima linea (9) per un fluido scambiatore di calore a bassa temperatura; una seconda linea (6) per il fluido scambiatore di calore ad alta temperatura; ed uno scambiatore (12) di calore provvisto di almeno un connettore (14) di collegamento alle due linee, presentante un asse (B) longitudinale e comprendente, a sua volta, una parete tubolare (15) interna costituente parte di una delle due linee (6; 9), ed una pluralità di condotti (18’) periferici disposti all’esterno della parete tubolare (15) interna e costituenti parte dell’altra delle due linee (9; 6); detto gruppo essendo caratterizzato dal fatto che il connettore (14) presenta un condotto (20) passante coassiale all’asse (B) longitudinale ed attraversato dalla parete tubolare (15) interna; un canale (27) radiale; ed una camera (30) anulare definita dalla parete tubolare (15) interna lungo una parte del condotto (20) passante, circondante la parete tubolare (15) interna e comunicante sia con i condotti (18’) periferici, sia con il canale (27) radiale.
- 2. Gruppo fluidico secondo la rivendicazione 1, e comprendente una parete tubolare (17) esterna coassiale alla parete tubolare (15) interna e definente esternamente i detti condotti (18’) periferici; il connettore (14) essendo impegnato da una porzione di estremità della parete tubolare (17) esterna, la quale delimita assialmente la camera (30) anulare.
- 3. Gruppo fluidico secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il condotto (20) passante à ̈ a sezione circolare a diametro variabile lungo l’asse (B) longitudinale in modo da individuare, lungo il condotto (20) passante stesso, una pluralità di sezioni (21, 23, 24) presentanti differenti diametri e comprendenti una prima ed una seconda sezione di estremità (21, 24) ed una sezione (23) intermedia; la camera (30) anulare essendo disposta in corrispondenza della sezione (23) intermedia.
- 4. Gruppo fluidico secondo la rivendicazione 3, in cui il condotto (20) passante presenta diametri decrescenti a partire dalla prima sezione (21).
- 5. Gruppo fluidico secondo le rivendicazioni 2 e 3 o 4, in cui la prima sezione (21) di estremità à ̈ raccordata alla sezione (23) intermedia tramite uno spallamento (26) anulare ed à ̈ impegnata a tenuta di fluido dalla porzione di estremità della parete tubolare (17) esterna, la quale à ̈ disposta in battuta contro lo spallamento (26) anulare.
- 6. Gruppo fluidico secondo la rivendicazione 5, in cui il connettore (14) à ̈ collegato a tenuta di fluido alla porzione di estremità della parete tubolare (17) esterna tramite una porzione di collegamento rigido non smontabile (29a) disposta in corrispondenza di una estremità esterna (22) della prima sezione (21) di estremità .
- 7. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui la seconda sezione (24) di estremità à ̈ impegnata a tenuta di fluido dalla parete tubolare (15) interna.
- 8. Gruppo fluidico secondo la rivendicazione 7, in cui il connettore (14) à ̈ collegato a tenuta di fluido alla parete tubolare (15) interna tramite una porzione di collegamento rigido non smontabile (29a; 29b) disposta in corrispondenza di una estremità esterna (25) della seconda sezione (24) di estremità .
- 9. Gruppo fluidico secondo la rivendicazione 6 o 8, in cui la detta porzione di collegamento rigido non smontabile (29a; 29b) Ã ̈ realizzata mediante magneto-saldatura.
- 10. Impianto di condizionamento aria per un autoveicolo comprendente un gruppo fluidico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
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- 2010-04-08 WO PCT/IB2010/000772 patent/WO2010116239A1/en active Application Filing
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Also Published As
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| WO2010116239A1 (en) | 2010-10-14 |
| EP2416976A1 (en) | 2012-02-15 |
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