DISPOSITIVO DE CLIMATIZACION DE VEHICULO PROVISTO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR POLIVALENTE.

Dispositivo de climatización de la cabina de un vehículo automóvil que comprende un circuito (3) de fluido refrigerante provisto de un compresor (13),

un condensador (14) que sirven de pozos de calor y un primer evaporador (16) que sirve de fuente de frío, comprendiendo dicho circuito (3) un segundo evaporador (20), caracterizado por el hecho de que dicho circuito (3) comprende medios de conmutación (18, 30, 60, 106)) capaces de hacer circular el fluido o bien solamente en el primer evaporador (16), o bien en los dos evaporadores (16, 20), en función de la potencia frigorífica requerida, siendo atravesados los evaporadores primero (16) y segundo (20) uno después del otro al menos en parte por un flujo de aire a enfriar y por el hecho de que alguno (20) de los evaporadores primero y segundo (16, 20) forma, con un radiador (10) de calefacción de la cabina, un intercambiador de calor mixto (21-23) en el cual un flujo de aire a enfriar o a recalentar está en contacto térmico a la vez con el fluido refrigerante de dicho circuito (3) y con un fluido caloportador que alimenta a dicho radiador (10)

Dispositivo de climatización de vehículo provisto de un intercambiador de calor polivalente.

La invención se refiere a la climatización de la cabina de los vehículos automóviles.

Se recurre comúnmente para esta función a un circuito de fluido refrigerante provisto de un compresor, un condensador que sirve de pozo de calor, un reductor de presión, un primer evaporador que sirve de fuente de frío, un segundo evaporador, y medios de conmutación. El documento DE 38 20811, que se considera como el estado de la técnica más cercano, describe un tal dispositivo, en el cual los medios de conmutación permiten hacer circular el fluido refrigerante en los dos evaporadores, ya sea en paralelo, o en serie, con la finalidad de permitir la utilización del dispositivo como bomba de calor.

El objetivo de la invención es el de mejorar la producción de frío para una determinada ocupación de espacio de la fuente de frío.

La invención propone en especial un dispositivo de climatización de la cabina de un vehículo automóvil que comprende un circuito de fluido refrigerante provisto de un compresor, un condensador que sirve de pozo de calor, un primer evaporador que sirve de fuente de frío, y un segundo evaporador.

Según la invención, dicho circuito comprende además medios de conmutación capaces de hacer circular el fluido o bien solamente en el primer evaporador, o bien en los dos evaporadores, en función de la potencia frigorífica requerida, siendo los evaporadores primero y segundo atravesados uno después del otro al menos en parte por un flujo de aire a enfriar, formando uno de los evaporadores primero y segundo, con un radiador de calefacción de la cabina, un intercambiador de calor mixto en el cual el flujo de aire a enfriar o a recalentar está en contacto térmico a la vez con el fluido refrigerante de dicho circuito y con un fluido caloportador que alimenta a dicho radiador.

La sustitución de un evaporador único por dos evaporadores de un volumen total al menos igual al volumen del evaporador único favorece la eliminación de los condensados provenientes del aire húmedo, reduciendo así el espesor del film de agua que hace obstáculo a los intercambios de calor entre el aire y el fluido refrigerante y que provoca una pérdida de carga en el flujo de aire. Por lo tanto, se aumenta la producción de frío.

La invención facilita además la gestión de la potencia frigorífica empleando a los dos evaporadores o uno de ellos solamente en función de las necesidades.

Características opcionales de la invención, complementarias o alternativas, se enuncian a continuación:

- Los medios de conmutación son capaces además de hacer circular el fluido solamente en el segundo evaporador.

- Los medios de conmutación son capaces de hacer circular el fluido en alternancia en los evaporadores primero y segundo.

- Los evaporadores primero y segundo tienen unas capacidades de producción de frío diferentes.

- Los medios de conmutación comprenden medios para hacer circular el fluido en un lazo de calefacción adicional que contiene al segundo evaporador y que no contiene al condensador ni al primer evaporador, sirviendo entonces el segundo evaporador de fuente de calor.

- El lazo de calefacción adicional contiene, entre la salida del segundo evaporador y la entrada del condensador, un reductor de presión en paralelo con unos medios de derivación obturables que permiten al fluido atravesar este reductor de presión cuando el segundo evaporador sirve de fuente de calor y evitarlo cuando el segundo evaporador sirve de fuente de frío.

- Dicho circuito comprende un módulo unitario conectado a la entrada del compresor, a la salida del condensador, a la entrada y a la salida del primer evaporador, a un punto de unión exterior situado entre la salida del compresor y la entrada del segundo evaporador y a la salida de este último, conteniendo dicho módulo al menos una válvula anti-retorno dispuesta entre la salida del primer evaporador y la entrada del compresor, un punto de unión interior conectado a la salida del condensador, un primer reductor de presión interpuesto entre el punto de unión interior y la entrada del primer evaporador, y una válvula de parada y un segundo reductor de presión interpuestos entre el punto de unión interior y la entrada del segundo evaporador.

- El lazo de calefacción adicional contiene además, entre el segundo evaporador y el compresor, un reductor de presión seguido de un intercambiador de calor complementario capaz de extraer calor de un medio exterior, y funciona como bomba de calor.

- Unos medios están previstos para permitir al fluido rodear el intercambiador de calor complementario y el reductor de presión asociado cuando circula en los dos evaporadores.

- Los medios de conmutación son capaces de hacer circular el fluido que sale del compresor, primero en el segundo evaporador, que realiza entonces la función de condensador, y luego en dos ramas en paralelo que contienen respectivamente al primer evaporador y al condensador, que realiza entonces la función de evaporador, antes de llevarlo al compresor.

- Los dos evaporadores en calidad de fuentes de frío están dispuestos mutuamente en paralelo en el circuito.

- Los dos evaporadores en calidad de fuentes de frío están dispuestos mutuamente en serie en el circuito.

- El circuito comprende además medios para ajustar el caudal y/o la presión del fluido enviado a los evaporadores en función de la presión y/o de la temperatura del fluido que sale de uno o del otro de los evaporadores.

- Uno de los evaporadores primero y segundo forma, con un radiador de calefacción de la cabina, un intercambiador de calor mixto en el cual un flujo de aire a enfriar o a recalentar está en contacto térmico a la vez con el fluido refrigerante de dicho circuito y con un fluido caloportador que alimenta a dicho radiador.

- Dicho intercambiador de calor mixto comprende dos cajas de fluido alimentadas respectivamente en fluido refrigerante y en fluido caloportador, situadas opuestas entre sí con respecto a un haz de tubos, teniendo cada tubo una configuración en U cuyos extremos de las dos ramas se comunican con una de las cajas de fluido, para ser recorrido por el fluido correspondiente, siendo este fluido alternativamente el fluido refrigerante y el fluido caloportador en la dirección del flujo de aire.

- Uno de los evaporadores primero y segundo forma, con un primer intercambiador de calor en el cual circula un fluido caloportador, un intercambiador de calor mixto en el cual dicho fluido refrigerante intercambia calor con dicho fluido caloportador, circulando este último también en un segundo intercambiador de calor destinado a calentar o a enfriar otra zona de la cabina que la que recibe a dicho flujo de aire, y/o en un depósito que permite un almacenamiento de calor o de frío.

- El primer evaporador, un radiador de calefacción de la cabina y el segundo evaporador son atravesados sucesivamente en este orden por un flujo de aire a enfriar o a recalentar.

Las características y ventajas de la invención se expondrán más en detalle en la descripción a continuación, haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

Las figuras 1 a 14 son unos esquemas de circuitos relativos a diferentes modos de realización de un dispositivo de climatización según la invención.

La figura 1 muestra un circuito 1 de fluido caloportador que sirve en especial para la refrigeración del motor de accionamiento 2 o de una pila de combustible de un vehículo automóvil y para la calefacción de la cabina de este, y un circuito 3 de fluido refrigerante que sirve para la producción de frío en la cabina. El circuito 1 comprende tres ramas en paralelo entre la salida y la entrada del motor 2, a saber una primera rama 4 que contiene un radiador de refrigeración 5, asociado a un ventilador 6, una segunda rama 7 que permite un retorno directo del fluido al motor cuando este está frío, bajo el control e de un termostato 8, y una tercera rama 9 que contiene un radiador de calefacción 10, asociado a un ventilador 11, y un grifo de ajuste 12.

El circuito 3 contiene, de manera clásica, un compresor 13, un condensador 14, un reductor de presión 15 y un primer evaporador 16 destinado a extraer calor de un flujo de aire a enviar a la cabina.

Según la invención, al lazo de fluido refrigerante definido por los componentes precitados se añade una rama suplementaria 17 que parte de un punto de unión A situado entre el condensador 14 y el reductor de presión 15, y que desemboca en un punto de unión B situado entre el evaporador...

1. Dispositivo de climatización de la cabina de un vehículo automóvil que comprende un circuito (3) de fluido refrigerante provisto de un compresor (13), un condensador (14) que sirven de pozos de calor y un primer evaporador (16) que sirve de fuente de frío, comprendiendo dicho circuito (3) un segundo evaporador (20), caracterizado por el hecho de que dicho circuito (3) comprende medios de conmutación (18, 30, 60, 106)) capaces de hacer circular el fluido o bien solamente en el primer evaporador (16), o bien en los dos evaporadores (16, 20), en función de la potencia frigorífica requerida, siendo atravesados los evaporadores primero (16) y segundo (20) uno después del otro al menos en parte por un flujo de aire a enfriar y por el hecho de que alguno (20) de los evaporadores primero y segundo (16, 20) forma, con un radiador (10) de calefacción de la cabina, un intercambiador de calor mixto (21-23) en el cual un flujo de aire a enfriar o a recalentar está en contacto térmico a la vez con el fluido refrigerante de dicho circuito (3) y con un fluido caloportador que alimenta a dicho radiador (10).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el cual los medios de conmutación (107) son capaces además de hacer circular el fluido solamente en el segundo evaporador (104).

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el cual los medios de conmutación son capaces de hacer circular el fluido en alternancia en los evaporadores primero y segundo (103, 104).

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, en el cual los evaporadores primero y segundo tienen unas capacidades de producción de frío diferentes.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual los medios de conmutación comprenden medios (30) para hacer circular el fluido en un lazo de calefacción adicional que contiene al segundo evaporador y que no contiene al condensador ni al primer evaporador, sirviendo entonces el segundo evaporador de fuente de calor.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el cual el lazo de calefacción adicional contiene, entre la salida del segundo evaporador (20) y la entrada del condensador (16), un reductor de presión (80) en paralelo con unos medios de derivación obturables (81) que permiten al fluido atravesar este reductor de presión cuando el segundo evaporador sirve de fuente de calor y evitarlo cuando el segundo evaporador sirve de fuente de frío.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, en el cual dicho circuito comprende un módulo unitario (44) conectado a la entrada del compresor, a la salida del condensador, a la entrada y a la salida del primer evaporador, a un punto de unión exterior (C) situado entre la salida del compresor y la entrada del segundo evaporador y a la salida de este último, conteniendo dicho módulo al menos una válvula anti-retorno (32) dispuesto entre la salida del primer evaporador y la entrada del compresor, un punto de unión interior (A) conectado a la salida del condensador, un primer reductor de presión (15) interpuesto entre el punto de unión interior y la entrada del primer evaporador, y una válvula de parada (18) y un segundo reductor de presión (19) interpuestos entre el punto de unión interior y la entrada del segundo evaporador.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el cual el lazo de calefacción adicional contiene además, entre el segundo evaporador y el compresor, un reductor de presión (51) seguido de un intercambiador de calor complementario (52) capaz de extraer calor de un medio exterior, y funciona como bomba de calor.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, en el cual unos medios (50) están previstos para permitir al fluido rodear el intercambiador de calor complementario y el reductor de presión asociado cuando circula en los dos evaporadores.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual los medios de conmutación (106) son capaces de hacer circular el fluido que sale del compresor (101), primero en el segundo evaporador (104), que realiza entonces la función de condensador, y luego en dos ramas en paralelo que contienen respectivamente al primer evaporador (103) y al condensador (102), que realiza entonces la función de evaporador, antes de llevarlo al compresor.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual los dos evaporadores (16, 20) en calidad de fuentes de frío están dispuestos mutuamente en paralelo en el circuito.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual los dos evaporadores en calidad de fuentes de frío están dispuestos mutuamente en serie en el circuito.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, en el cual el circuito comprende además medios (61, 15) para ajustar el caudal y/o la presión del fluido enviado a los evaporadores en función de la presión y/o de la temperatura del fluido que sale de uno o del otro de los evaporadores.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual dicho intercambiador de calor mixto comprende dos cajas de fluido (22, 21) alimentadas respectivamente en fluido refrigerante y en fluido caloportador, situadas opuestas entre sí con respecto a un haz de tubos (23), teniendo cada tubo una configuración en U cuyos extremos de las dos ramas se comunican con una de las cajas de fluido, para ser recorrido por el fluido correspondiente, siendo este fluido alternativamente el fluido refrigerante y el fluido caloportador en la dirección del flujo de aire.

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual uno (20) de los evaporadores primero y segundo forma, con un primer intercambiador de calor (125) en el cual circula un fluido caloportador, un intercambiador de calor mixto en el cual dicho fluido refrigerante intercambia calor con dicho fluido caloportador, circulando este último también en un segundo intercambiador de calor (122) destinado a calentar o a enfriar otra zona de la cabina que la que recibe a dicho flujo de aire, y/o en un depósito (123) que permite un almacenamiento de calor o de frío.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el cual el primer evaporador (103), un radiador (105) de calefacción de la cabina y el segundo evaporador (104) son atravesados sucesivamente en este orden por un flujo de aire (F) a enfriar o a recalentar.