MXPA99003316A - Control de refrigerante en un sistema de recirculacion de circuito cerrado - Google Patents

Abstract

Un sistema de refrigeración teniendo válvulas de expansión térmica individuales para regular el flujo de refrigerante desde un compresor y un condensador comunes a evaporadores separada y remotamente ubicados, tales como aquellos para el bienestar de los pasajeros en los asientos delantero y trasero del vehículo. Una de las válvulas de expansión térmica remotas tiene un enfriador termoeléctrico en relación de conductividad calorífera con la cápsula de potencia de la válvula rellenada con fluido. Después de energizado el enfriador termoeléctrico;se modifica la temperatura detectada del refrigerante que retorna a través de la válvula desde el evaporador al compresor para reducir el flujo de refrigerante al evaporador a fin de compensar la presión reducida del refrigerante suministrado causada por el flujo a través de otra válvula de expansión térmica.

Description

CONTROL DE REFRIGERANTE EN UN SISTEMA. DE RECIRCUJLACIÓN DE CIRCUITO CERRADO Antecedentes de la Invención La presente invención se refiere a sistemas de refrigeración y en particular a sistemas del tipo donde una válvula regulada por termostato se utiliza para regular la expansión del líquido/vapor refrigerante desde un estado de presión relativamente alta del liquido refrigerante que se descarga del condensador a un estado de presión reducida del refrigerante para que entre en un evaporador. Las válvulas de expansión térmicamente sensibles se utilizan en sistemas de refrigeración que han de responder a modificaciones rápidas en cargas térmicas del sistema como, por ejemplo, en sistemas de acondicionamiento de aire en el compartimento para los pasajeros de un automotor. Como se conoce, en tales sistemas de acondicionadores de aire en automotores, el vapor refrigerante supercalentado desde el sistema evaporador se hace pasar por un bloque de válvula de expansión en su camino de retorno a la entrada del compresor para una relación de intercambio de calor en la válvula con una cápsula cerrada conteniendo un fluido. La cápsula se dispone para que la expansión y la contracción del fluido actúe sobre un diafragma, un movimiento que hace mover un miembro de válvula para regular el flujo de refrigerante al evaporador.

Así, la temperatura del vapor supercalentado se correlaciona con la temperatura de saturación del refrigerante que se descarga del evaporador formando la base del sistema regulador. El sistema reacciona para mantener un sobrecalentamiento predeterminado mientras que la descarga del evaporador que corresponde a una carga térmica regula el flujo de refrigerante por el evaporador. Esta disposición demostró ser confiable y eficiente en los sistemas de acondicionamiento de aire para automotores que utilizan un solo evaporador. Sin embargo, desde hace poco tiempo se empezó a requerir la provisión de varios evaporadores en el compartimento de pasajeros del vehículo desde un condensador de descarga común como, por ejemplo, un evaporador dispuesto para enfriar el aire para el bienestar de los pasajeros en el asiento delantero, y un evaporador separado, ubicado más alejado, dispuesto para enfriar el aire para el bienestar del pasajero del asiento trasero. Cuando los evaporadores del asiento delantero y el del asiento trasero se hacen funcionar desde un condensador común, las válvulas de expansión y en particular la válvula dispuesta para regular el flujo hacia el evaporador del asiento trasero no pueden responder adecuadamente debido a las variaciones en la presión del suministro de refrigerante provocada por el funcionamiento de la válvula de presión que regula el flujo hacia el evaporador del asiento delantero. Particularmente, cuando baja la presión en la línea de suministro hacia la válvula de expan-sión térmica para el evaporador del asiento trasero, la válvula de expansión térmica reacciona para mantener el sobrecalentamiento deseado y permite así un flujo máximo, lo cual provoca el enfriamiento no deseado y/o el congelamiento del evaporador. Por lo tanto, se intentó proveer una manera o un medio para regular el flujo de refrigerante a un segundo evaporador ubicado más remotamente con una válvula de expansión térmica de un modo que permita la compensación de la divergencia en el flujo y las modificaciones en la presión provocadas por la regulación del flujo de refrigerante al evaporador primario. Compendio de la Invención La presente invención proporciona una solución del problema descripto de regular el flujo a un evaporador primario y uno secundario que funcionan desde un compresor y condensador común, en el cual cada evaporador tiene una válvula de expansión térmica dispuesta para regular el flujo en su entrada. La presente invención proporciona una unidad refrigeradora termoeléctrica en el flujo regulador de la válvula de expansión térmica al evaporador secundario para compensar la temperatura de saturación detectada del vapor que se descarga desde el evaporador secundario provocando con ello que la válvula de expansión térmica reduzca el flujo al evaporador a fin de evitar la sobre-refrigeración. La unidad de refrigeración termoeléctrica de la presente invención está dispuesta en una relación de transmisión térmica con la cápsula detectora llena de líquido de la válvula de expansión térmica secundaria, la cual es de estructura convencional permitiendo un "aditamento" para una válvula de expansión térmica existente sin requerir un nuevo diseño o nuevas herramientas para la fabricación de la válvula. La presente invención aumenta efectivamente el sobre-calor detectado de la descarga del evaporador y lleva a un flujo de refrigerante reducido aumentando con ello la temperatura del aire del ventilador que llega al evaporador secundario. Breve Descripción de los Dibujos La Figura única de los dibujos es una ilustración esquemática indicada en general con 10 la cual incluye un compresor de refrigerante 12 el cual, en un sistema de acondicionador de aire en automotores, está impulsado por una correa desde un eje motor no ilustrado, de un modo bien conocido en la técnica. El compresor 12 descarga el vapor refrigerante a una presión relativamente alta por el conducto 14 a un condensador 16, normalmente dispuesto para transferir el calor mediante una corriente de aire libre, la cual descarga el refrigerante licuado por el conducto 18 a los conductos 20, 22. El conducto 20 alimenta la entrada 24 de una válvula de expansión térmica indicada generalmente en 26, la cual descarga el refrigerante a una presión reducida en su salida por el conducto 28 a un evaporador primario o delantero 30 que descarga el vapor sobrecalentado por el conducto 32, el cual está conectado para pasarlo a través de la válvula 26 y retornar el refrigerante por el conducto 34 a la entrada del compresor 36. La válvula 26 incluye un módulo detector termosensible, el cual responde a la temperatura del refrigerante que fluye por el pasaje de retorno y la válvula 26 para mover una varita de actuación 40 la cual, a su vez, hace mover una válvula obturadora 42 para regular el flujo desde el conducto de entrada 24 al de salida 28. Se entenderá que la válvula 26 es de construcción conocida y que funciona de modo convencional. El conducto 22 suministra el refrigerante licuado a una presión elevada desde el condensador 16 a la entrada 44 de una válvula indicada en general con 45 que proporciona un asiento de válvula 46 sobre el cual está dispuesto un miembro de válvula móvil 48 para regular el flujo por el asiento de válvula con una caída de presión correspondiente hacia un pasaje de salida 50 de la válvula 45, salida que está conectada por el conducto 52 con la entrada del evaporador secundario o trasero 54. La salida del evaporador 54 descarga por el conducto 56 en un pasaje 58 a través del cuerpo o bloque de la válvula 45; el pasaje 58 está conectado con el conducto 60 que comunica con la entrada 36 del compresor 12. Una cápsula de potencia llenada de líquido 62 está conectada con el extremo de la válvula 45 y lleva una varita de actuación 64 que se extiende a través del asiento de válvula 46 para entrar en contacto con el miembro de válvula 48, y cuando se expande o contrae el fluido en la cápsula 62, un diafragma no ilustrado responde en ella para mover la varita 64. Preferente-mente, la varita 64 es hueca y contiene el fluido de relleno de la cápsula el cual está así en relación de transferencia de calor con el flujo de refrigerante en el pasaje 58, tal como se conoce en la técnica en tales válvulas de expansión térmica. La construcción y el funcionamiento de la válvula 45 está de acuerdo con las prácticas bien conocidas en la técnica de válvulas de expansión de refrigerante. Sin embargo, la válvula 45 de la presente invención incluye adicionalmente una unidad de control eléctricamente impulsada indicada en general con 66, agregada a la cápsula 62 mediante un elemento de soporte anular 68 con la periferia de la cápsula alojada en una ranura 70 formada en sn periferia interior. Una unidad de refrigeración termoeléctrica 72 está montada en adyacencia de la cápsula 62 dentro del miembro 68, la que tiene los conectores eléctricos 74, 76 que se extienden hacia afuera a través del miembro 68. Un elemento de retención 78 está alojado por encima y los miembros 78 pueden comprender un disipador de calor, si se desea. El espacio entre el enfriador termoeléctrico 72 y la cápsula 62, indicado con el número de referencia 80, se rellena preferentemente con un medio conductor calorífero, tal como una grasa térmica para proporcionar una conducción calorífera rápida entre el refrigerador termoeléctrico 72 y la cápsula 62. En su funcionamiento, después de energizar el refrigerador termoeléctrico 72 por los conductores 74,76 desde una fuente de energía apropiada, tal como la unidad de control electrónico (ECU) 82, la unidad termoeléctrica 72 hace enfriar la cápsula 62 por debajo de la temperatura detectada por la varita operativa 64 del flujo de descarga del evaporador por el pasaje 58 de manera de neutralizar el efecto calorífero del fluido en el pasaje 58 sobre el relleno fluido en la cápsula 62 y provoca que la varita 64 se mueva hacia abajo para cerrar la válvula 48 contra el asiento 46. La reducción en el flujo al evaporador 54 que resulta aumenta el sobrecalentamiento del refrigerante en el evaporador y con ello la temperatura en el evaporador impidiendo el enfriamiento indebido del evaporador 54. En un sistema de acondicionador de aire convencional, el aire forzado sobre el evaporador 54 se descargaría normalmente en el compartimento para pasajeros para enfriar la región y los alrededores del evaporador 54. En una aplicación donde el evaporador 54 está dispuesto para enfriar los pasajeros en el asiento trasero de un vehículo, el efecto del refrigerador termoeléctrico 72 impedirá que la válvula 45 se abra completamente debido a la presión reducida en el conducto de entrada 22 provocado por el requerimiento de alto flujo de la válvula 26 para el evaporador 30. La presente invención proporciona así una manera específica y novedosa, de costo reducido, de modificar una válvula de expansión térmica existente para permitir el uso de evaporadores térmicos desde un compresor y condensador común sin que ocurra un sobre-enfriamiento en uno de los evaporadores .

Aunque la invención ha sido descrita en la presente con referencia a las realizaciones ilustradas, se entenderá que la invención puede ser modificada y variada, siendo ella limitada sólo por las reivindicaciones que siguen.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES 1. Una válvula de expansión para refrigerante eléctricamente regulada por un termostato que comprende: a) un cuerpo teniendo una entrada y una salida; b) un obturador de válvula que puede desplazarse entre una posición restringiendo el flujo entre dicha entrada y dicha salida y una posición que lo permite; c) medios termosensibles que incluyen un medio que define una cámara rellenada con fluido y un diafragma desplazable en respuesta a la presión en dicha cámara, y un elemento de actuación para realizar dicho movimiento de dicho elemento obturador para realizar dicho movimiento de dicho obturador en respuesta al movimiento de dicho diafragma, y d) medios dispuestos en relación de conductividad calorífera que funcionan cuando se ha energizado eléctricamente el enfriamiento de dicha cámara rellenada con fluido.
2. 2. La válvula de expansión definida en la reivindicación 1, donde dicho medio de enfriamiento comprende un dispositivo termoeléctrico.
3. 3. La válvula de expansión definida en la reivindicación 1, donde dicho medio que define una cámara rellenada con fluido incluye una cápsula agregada a dicho cuerpo de válvula y que dicho medio de enfriamiento está conectado a dicha cápsula.
4. 4. La válvula de expansión definida en la reivindicación 1, donde dicho medio que define una cámara rellenada con fluido incluye una cápsula fijada a dicho cuerpo de válvula y que dicho medio de enfriamiento comprende un dispositivo termoeléctrico conectado con dicha cápsula.
5. 5. La válvula de expansión definida en la reivindicación 1, donde dicho medio de enfriamiento dispuesto en relación de conductividad calorífera incluye una grasa térmicamente sensible .
6. 6. Un método para regular el refrigerante en un sistema de recirculación con circuito cerrado que comprende: a) comprimir el refrigerante vaporizado y hacerlo fluir por un condensador; b) disponer una válvula de expansión para recibir en su entrada el flujo bajo presión desde el condensador y descargar el flujo a una presión reducida en un evaporador; c) disponer sobre dicha válvula una cápsula detectora rellenada con fluido y detectar la temperatura del refrigerante que fluye desde el evaporador y mover un obturador en la válvula de expansión en respuesta a dicha temperatura detectada y regular el flujo al evaporador; y enfriar dicha cápsula llenada con fluido y neutralizar dicha temperatura detectada en una cantidad predeterminada .
7. 7. El método definido en la reivindicación 6, donde dicha etapa de enfriamiento eléctrico incluye el disponer de un enfriador termoeléctrico sobre dicha cápsula y energizar eléctricamente el enfriador.