Sistema de refrigeración para un vehículo automóvil, que comprende al menos un circuito cerrado de refrigeración que incluye al menos un compresor alimentado eléctricamente,

estando provisto el circuito de un ramal de by-pass susceptible de establecer comunicación hidráulica directa entre la parte del circuito de alta presión, correspondiente a la descarga del compresor, y la parte del circuito de baja presión, correspondiente a la aspiración del compresor, en el que está instalada una correspondiente válvula de by-pass; de una válvula anti-retorno en la parte del circuito de alta presión, dispuesta a continuación del ramal de by-pass; y de una válvula reguladora de la presión de aspiración, dispuesta en una parte del circuito de baja presión, aguas arriba del ramal de by-pass

Sistema de refrigeración para un vehículo automóvil.

Sector técnico de la invención

La invención se refiere a un sistema de refrigeración para un vehículo automóvil y a un método para el arranque de un sistema de refrigeración que comprende al menos un circuito cerrado de refrigeración que incluye un compresor hermético, que es alimentado con la energía eléctrica generada a partir del motor del vehículo.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de refrigeración para compartimentos refrigerados habilitados en vehículos de transporte, tales como furgonetas de reparto, son generalmente accionados por el motor que impulsa el vehículo.

Las unidades de refrigeración de estos sistemas comprenden habitualmente un compresor y sendas unidades de evaporación y condensación que necesitan de energía para su funcionamiento.

Por lo que respecta al compresor, este puede ser abierto y de accionamiento mecánico, o bien hermético y accionado por un motor eléctrico que es alimentado mediante la energía eléctrica generada a partir del motor que impulsa el vehículo.

En este segundo caso, es habitual proveer al sistema de refrigeración de un alternador mecánicamente acoplado al motor del vehículo y de un grupo inversor para adecuar la corriente eléctrica generada por el alternador a las necesidades del compresor.

Si bien la capacidad de los grupos inversores se dimensiona para un correcto funcionamiento en cualquiera de los regímenes de trabajo del sistema de refrigeración, la puesta en marcha requiere una entrega de energía muy superior a la máxima de funcionamiento, básicamente debido a la solicitud del compresor al iniciar su funcionamiento. Y es que de entre las cargas que se alimentan para el funcionamiento de un sistema de estas características, el compresor es el responsable de la mayor parte de la potencia absorbida.

Durante las maniobras de arranque del sistema, la energía necesaria para poner en marcha el compresor puede incluso llegarse a multiplicar respecto de la energía máxima que podría consumir el compresor en funcionamiento estacionario del sistema. A pesar de que el grupo inversor es capaz de aumentar la velocidad de giro del compresor independientemente de la velocidad de giro del alternador, esto tan sólo ocurre dentro de unos márgenes de potencia demandada, que se superan durante el arranque del sistema. Por este motivo el arranque es considerada la maniobra más crítica.

En el documento de patente US6196009, se describe una solución común adoptada en este tipo de sistemas para llevar a cabo con éxito las operaciones de arranque del sistema. Esta solución consiste en sobrealimentar el motor del vehículo con el objeto de aumentar la velocidad de rotación del alternador y en consecuencia la energía eléctrica producida. Esta solución puede implicar tener que sobredimensionar las prestaciones del grupo inversor, incrementando significativamente el coste de la instalación.

También el documento de patente EP1790921 hace referencia a este problema, siendo la solución adoptada la de proveer al sistema de una unidad de control para variar la velocidad de giro del motor del vehículo adaptándolo a la demanda de energía solicitada por el compresor, en especial para los picos de demanda asociados con el arranque del citado compresor.

Es un objetivo principal de la presente invención el de dotar a un sistema como el anteriormente descrito de las características técnicas necesarias para garantizar el arranque no sólo de un compresor asociado a un circuito cerrado de refrigeración, sino también de varios compresores asociados a diferentes circuitos de refrigeración, de forma que estos se puedan alimentar mediante un único grupo inversor y sin la necesidad de que éste esté sobredimensionado.

Explicación de la invención

La solución técnica que se propone es de algún modo contraria a las soluciones adoptadas por el estado de la técnica pues en lugar de aumentar la potencia entregada al compresor, se persigue ajustar o disminuir el requerimiento de entrega de potencia de cada compresor en el momento del arranque.

El sistema de refrigeración según la invención es de los que comprende al menos un circuito cerrado de refrigeración que incluye al menos un compresor, preferentemente del tipo hermético, alimentado eléctricamente y sendas unidades de evaporación y condensación dispuestas aguas arriba y aguas abajo, respectivamente, del citado compresor. En esencia, el sistema se caracteriza porque dicho circuito está provisto de un ramal de by-pass susceptible de establecer comunicación hidráulica directa entre una parte del circuito de alta presión, de descarga del compresor, y una parte del circuito de baja presión, de aspiración del compresor, en el que está instalada una correspondiente válvula de by-pass; de una válvula anti-retorno en la parte del circuito de alta presión, dispuesta a continuación y aguas abajo del ramal de by-pass; y de una válvula reguladora de la presión de aspiración, dispuesta en una parte del circuito de baja presión, aguas arriba del ramal de by-pass; y porque dicho sistema está provisto además de al menos una unidad de control para el accionamiento selectivo de los compresores y de al menos las válvulas de by-pass del sistema.

Con ello, es posible conectar de forma temporal, y preferentemente durante las operaciones de arranque del sistema, el tramo de descarga del compresor con el tramo de aspiración del compresor, aislando dichos tramos del flujo del resto del circuito y reduciendo significativamente el trabajo de compresión en el momento del arranque, y en consecuencia la potencia solicitada.

Además, debido a que el trabajo de compresión está directamente ligado no sólo a la relación de compresión entre la presión de aspiración y la presión de descarga, sino también con al volumen másico a comprimir, con la válvula reguladora de la presión de aspiración se dispone también de los medios necesarios para el control del citado volumen másico.

La misión de esta válvula es la de limitar la presión de aspiración cuando el compresor está en funcionamiento. Esta presión determinará la masa de refrigerante máxima que quedará en la línea de aspiración acumulada en el tramo de aspiración cuando se produzca la parada del compresor.

De acuerdo a otra característica de la invención, el circuito cerrado de refrigeración comprende además unos medios de regulación del flujo del tramo de aspiración del circuito de baja presión.

Según una variante de la invención, los citados medios de regulación del flujo están constituidos por una segunda válvula anti-retorno instalada en la parte del circuito de baja presión, entre el compresor y la válvula reguladora de la presión, destinados para aislar el tramo de aspiración del compresor del resto de la parte del circuito de baja presión.

Según una variante preferente, los citados medios de regulación del flujo están constituidos por una válvula solenoide instalada en la parte del circuito de baja presión, entre el compresor y la válvula reguladora de la presión. La función de esta válvula es la de prevenir la aspiración de refrigerante por el compresor en el momento del arranque así como evitar la migración de refrigerante hacia el compresor cuando éste está parado.

De acuerdo a otra característica de la invención, el sistema comprende una unidad de generación de energía eléctrica que comprende un alternador, mecánicamente acoplado al motor del vehículo y que suministra una tensión trifásica o continua, y un grupo inversor que transforma la tensión suministrada en monofásica constante y de perfil sinusoidal, al que están conectados uno o más compresores asociados a correspondientes circuitos de refrigeración del sistema.

Según un modo de realización acorde con esta característica, la bobina de la válvula de by-pass es alimentada por una fuente de alimentación regulada, y preferentemente la citada bobina de la válvula de by-pass es una bobina de corriente continua a baja tensión, que es alimentada por una fuente de alimentación regulada a su vez alimentada por el grupo inversor.

De acuerdo a una variante de la invención, el número de circuitos cerrados de refrigeración es de dos, siendo el primero el de un equipo de aire-acondicionado para la zona de pasaje del vehículo automóvil y el segundo el de un equipo de refrigeración de un compartimiento refrigerado,...

1. Sistema (1, 100) de refrigeración para un vehículo automóvil (2), que comprende al menos un circuito cerrado (3a, 3b) de refrigeración que incluye al menos un compresor (4a, 4b) alimentado eléctricamente y sendas unidades de evaporación (5a, 5b) y condensación (6a, 6b) dispuestas aguas arriba y aguas abajo, respectivamente, del citado compresor, caracterizado porque dicho circuito está provisto de

- un ramal de by-pass (7a) susceptible de establecer comunicación hidráulica directa entre una parte del circuito de alta presión (8a), de descarga del compresor (9a), y una parte del circuito de baja presión (10a), de aspiración del compresor (11a), en el que está instalada una correspondiente válvula de by-pass (12a, 12b);

- una válvula anti-retorno (13a) en la parte del circuito de alta presión, dispuesta a continuación y aguas abajo del ramal de by-pass; y

- una válvula reguladora de la presión de aspiración (14a), dispuesta en una parte del circuito de baja presión, aguas arriba del ramal de by-pass; y porque

el sistema está provisto además de al menos una unidad de control (15) para el accionamiento selectivo de los compresores y de las válvulas del sistema.

2. Sistema (1, 100) según la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito cerrado de refrigeración (3a) comprende además unos medios de regulación del flujo (15a) del tramo de aspiración (11a) del circuito de baja presión (10a).

3. Sistema (1, 100) según la reivindicación 2, caracterizado porque los citados medios de regulación del flujo (15a) están constituidos por una segunda válvula anti-retorno instalada en la parte del circuito de baja presión (10a), entre el compresor (4a) y la válvula reguladora de la presión (14a), destinados para aislar el tramo de aspiración (11a) del compresor del resto de la parte del circuito de baja presión.

4. Sistema (1, 100) según la reivindicación 2, caracterizado porque los citados medios de regulación del flujo (15a) están constituidos por una válvula solenoide instalada en la parte del circuito de baja presión (10a), entre el compresor (4a) y la válvula reguladora de la presión (14a), destinados para aislar el tramo de aspiración (11a) del compresor del resto del circuito de baja presión.

5. Sistema (1, 100) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una unidad de generación de energía eléctrica (G) que comprende un alternador (16), mecánicamente acoplado al motor del vehículo (17) y que suministra una tensión predeterminada, y un grupo inversor (18) que transforma la tensión suministrada en monofásica constante y de perfil sinusoidal, al que están conectados uno o más compresores (4a, 4b) asociados a correspondientes circuitos de refrigeración del sistema (3a, 3b).

6. Sistema (1, 100) según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque la bobina de la válvula de by-pass (12, 12b) es alimentada por una fuente de alimentación regulada (32, 32').

7. Sistema según la reivindicación 6, caracterizado porque la bobina de la válvula de by-pass (12a, 12b) es una bobina de corriente continua a baja tensión, que es alimentada por una fuente de alimentación regulada a su vez alimentada por el grupo inversor (18).

8. Sistema (100) según las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque el número de circuitos cerrados de refrigeración (3a, 3b) es de dos, siendo el primero el de un equipo de aire-acondicionado para la zona de pasaje (30) del vehículo automóvil (2) y el segundo el de un equipo de refrigeración de un compartimiento refrigerado, tal como una cámara de refrigeración (31) de una furgoneta de reparto, y porque la una unidad de control del sistema está adaptada para que durante un periodo predeterminado de arranque del sistema el inversor suministre corriente eléctrica, de forma selectiva, a uno de los compresores asociados con uno de los equipos, y durante el funcionamiento de régimen normal del sistema, a los dos compresores de forma simultánea.

9. Método para el arranque de un sistema de refrigeración para un vehículo automóvil (2) que comprende al menos un circuito cerrado de refrigeración (3a, 3b) que incluye un compresor (4a, 4b) alimentado eléctricamente y sendas unidades de evaporación (5a, 5b) y condensación (6a, 6b) dispuestas aguas arriba y aguas abajo, respectivamente, del citado compresor, estando el método caracterizado porque comprende la secuencia de acciones siguiente:

- cortocircuitar el compresor estableciendo comunicación hidráulica entre una parte del circuito de alta presión (8a), de descarga del compresor (9a), y una parte del circuito de baja presión (10a), de aspiración del compresor (11a); una vez igualadas las presiones a la entrada y a la salida del compresor, poner en funcionamiento el compresor, alimentándolo eléctricamente; y, una vez alcanzado un funcionamiento estable del compresor, interrumpir la comunicación hidráulica en cortocircuito.

10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque comprende las acciones añadidas siguientes:

- durante las últimas maniobras de paro del sistema anteriores al arranque, interrumpir el paso de fluido refrigerante en una parte del circuito de baja presión (10a) aguas arriba del tramo de aspiración (11a) del compresor, aislando el citado tramo de aspiración del compresor del circuito de baja presión, un tiempo antes de proceder al paro del mismo; y

- en el arranque del sistema, con anticipación a la acción de interrumpir la comunicación hidráulica en cortocircuito, permitir el paso de fluido refrigerante estableciendo comunicación hidráulica entre el tramo de aspiración del compresor (11a) y el circuito de baja presión (10a).

11. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque el paro del compresor (4a, 4b) se lleva a cabo cuando la presión en la parte del circuito de baja presión (10a) es inferior a un valor predeterminado.

12. Método según las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado porque comprende las acciones ininterrumpidas de:

- evitar el flujo de fluido refrigerante en dirección a la descarga del compresor en la parte del circuito de alta presión; y

- limitar la presión de aspiración cuando el compresor está en funcionamiento.

13. Método según las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque las acciones de interrumpir y permitir el paso de fluido refrigerante en una parte del circuito de baja presión aguas arriba del tramo de aspiración del compresor, para interrumpir o establecer, respectivamente, comunicación hidráulica entre el circuito de baja presión y el tramo de aspiración del compresor se llevan a cabo mediante el accionamiento de una válvula solenoide, normalmente cerrada, accionable con independencia del compresor.

14. Método según las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la acción de cortocircuitar el compresor se lleva a cabo mediante el accionamiento de una válvula de by-pass, alimentada a baja tensión a partir de una fuente de alimentación regulada.