Instalación de ventilación, de calefacción y/o de climatización de un vehículo que comprende al menos un intercambiador térmico por cuyo interior circula un fluido caloportador.

Instalación (1) de ventilación, de calefacción y/o de climatización de un habitáculo de un vehículo automóvil,

comprendiendo la citada instalación (1) al menos un intercambiador térmico (6, 7) por el interior del cual circula unfluido caloportador FC, caracterizado porque la citada instalación (1) está equipada con al menos un medio (13) parahacer circular el fluido caloportador FC a un caudal comprendido entre 40 l/h y 200 l/h, de tal modo que unadiferencia de temperatura del fluido caloportador FC entre una salida (9, 10) y una entrada (11, 12) delintercambiador térmico (6, 7) es superior a 45 ºC y porque el intercambiador térmico (6) está constituido por unrefrigerador de gas que participa en un bucle de climatización (8) por el interior del cual circula un fluido refrigeranteFR.

Instalación de ventilación, de calefacción y/o de climatización de un vehículo que comprende al menos un intercambiador térmico por cuyo interior circula un fluido caloportador

Ámbito técnico de la invención La presente invención es del ámbito de las instalaciones de ventilación, de calefacción y/o de climatización de unhabitáculo de un vehículo automóvil. Ésta tiene por objeto una instalación de este tipo que comprende al menos un intercambiador térmico por cuyo interior circula un fluido caloportador.

Estado de la técnica Un vehículo automóvil está equipado habitualmente con una instalación de ventilación, de calefacción y/o de climatización para regular los parámetros aerotérmicos del aire contenido en el interior del habitáculo del vehículo.

Una instalación de este tipo comprende un circuito de refrigeración del motor del vehículo. Un primer fluido caloportador, especialmente agua y/o glicol, circula por el interior del circuito de refrigeración para transportar el calor generado por el motor a un primer intercambiador térmico, tal como un radiador al aire. Este último es atravesado por un primer flujo de aire para ser calentado antes de ser descargado en el interior del habitáculo.

Tal instalación comprende también un bucle de climatización para refrigerar un segundo flujo de aire previamente a su descarga en el interior del habitáculo. El citado bucle comprende una pluralidad de elementos por cuyo interior circula sucesivamente un fluido refrigerante, tal como un fluido supercrítico, especialmente dióxido de carbono o R744. Estos elementos comprenden al menos un compresor, un segundo intercambiador térmico, denominado habitualmente refrigerador de gas, eventualmente un intercambiador de calor interno, un órgano de expansión, un evaporador y eventualmente un acumulador.

El refrigerador de gas permite al fluido refrigerante enfriarse cediendo calor a un segundo fluido caloportador. Este último es susceptible de ser indiferentemente un gas, especialmente aire, o un líquido, especialmente agua y/o glicol.

En los dos casos antes citados, el fluido refrigerante es sometido en el interior del bucle de climatización a un ciclo termodinámico descrito habitualmente en un diagrama de Molier. Es conocido deducir de este diagrama un coeficiente de rendimiento del citado bucle, designado por el acrónimo inglés « COP » y definido como la relación entre una potencia útil recuperada por el refrigerador de gas y una energía consumida por el compresor para comprimir el fluido refrigerante. Se busca constantemente que el coeficiente de rendimiento « COP » sea lo más elevado posible, por ejemplo del orden de 3 a 4, para proporcionar a un usuario del vehículo un confort térmico optimizado, para una energía consumida mínima.

De manera general, el rendimiento global de la citada instalación se basa de modo no despreciable en los respectivos rendimientos de los intercambiadores térmicos que comprende la instalación. En efecto, los diseñadores de instalación de ventilación, de calefacción y/o de climatización buscan constantemente medios para optimizar los intercambios de calor entre, por una parte, el primer fluido caloportador que circula por el interior del radiador y el primer flujo de aire y, por otra, entre el fluido refrigerante que circula por el interior del refrigerador de gas y el segundo fluido caloportador que hay que recalentar.

Se admite habitualmente que para facilitar tales intercambios de calor, es deseable que el caudal del fluido caloportador en el interior de los respectivos intercambiadores térmicos de la citada instalación sea lo más elevado posible, especialmente superior a 1 000 l/h, y que una diferencia de temperatura del fluido caloportador a la entrada y a la salida de los citados respectivos intercambiadores térmicos sea pequeña, por ejemplo del orden de 5 ºC. En tales condiciones, el coeficiente de rendimiento « COP » del bucle de climatización es habitualmente del orden de 1, lo que es pequeño. Por ello, los diseñadores de instalaciones de ventilación, de calefacción y/o de climatización han hecho generalmente la elección de mejorar el rendimiento térmico de los otros elementos de la instalación para hacer frente a este inconveniente.

El documento US 6 178 929 B1, que es considerado como la técnica anterior más próxima, divulga una instalación de un tipo conocido.

Objeto de la invención Un primer objetivo de la presente invención es proponer una instalación de ventilación, de calefacción y/o de climatización de un vehículo automóvil que comprenda un bucle de climatización por cuyo interior circule un fluido refrigerante, tal como un fluido supercrítico, y que comprenda al menos un intercambiador térmico para recalentar un primer flujo de aire previamente a su descarga en el interior del habitáculo, ofreciendo la citada instalación una potencia de calefacción satisfactoria para modificar rápidamente los parámetros aerotérmicos del aire contenido en el interior del habitáculo del vehículo, incluso en condiciones extremadamente frías de utilización inicial de la citada instalación, en las cuales el aire esté inicialmente a una temperatura del orden de -10 ºC y en las cuales se desea no obstante facilitar rápidamente al interior del habitáculo el primer flujo de aire a una temperatura del orden de 50 ºC, consumiendo tal instalación sin embargo la menor energía posible para un confort térmico proporcionado dado, deseándose un coeficiente de rendimiento « COP » del citado bucle lo más elevado posible, especialmente superior a 3, incluso tendiendo a 4.

Un segundo objetivo de la presente invención es proponer una instalación de este tipo en la cual el fluido refrigerante a la salida del intercambiador térmico presente una temperatura lo más baja posible, especialmente inferior a 43 ºC.

Un tercer objetivo de la presente invención es proponer un intercambiador térmico de este tipo que sea también adaptable a una instalación de ventilación, de calefacción y/o de climatización relativamente cualquiera, en la cual la motorización del vehículo sea susceptible de ser térmica, eléctrica o híbrida, en la cual el confort térmico deseado en el interior del habitáculo sea susceptible de ser variado, a saber que necesite el tratamiento térmico de una a varias zonas del habitáculo, especialmente 4 zonas distintas, y finalmente en la cual se desee que el espacio ocupado por la citada instalación sea lo más restringido posible, especialmente debajo de un cuadro de instrumentos que aloja el habitáculo del vehículo.

La instalación de la presente invención es una instalación de ventilación, de calefacción y/o de climatización de un habitáculo de un vehículo automóvil. La citada instalación comprende al menos un intercambiador térmico por cuyo interior circula un fluido caloportador FC.

De acuerdo con la presente invención, la citada instalación está equipada con al menos un medio para hacer circular el fluido caloportador FC a un caudal comprendido entre 40 l/h y 200 l/h, de tal modo que una diferencia de temperatura del fluido caloportador FC entre una salida y una entrada del intercambiador térmico sea superior a 45 ºC.

Estas disposiciones son tales que el intercambiador térmico de la instalación, que participa indiferentemente en un bucle de climatización o en un circuito de refrigeración de esta última, contribuye a la optimización del rendimiento de la instalación, y de modo más particular a que el « COP » del citado bucle sea superior a 3, incluso tienda a 4. Este resultado se logra haciendo una primera elección de un caudal pequeño del fluido caloportador FC, del orden de 40 l/h a 200 l/h, asociado a una segunda elección de una importante diferencia de temperatura del fluido caloportador FC entre una salida y una entrada del intercambiador térmico, especialmente superior a 45 ºC.

El citado medio es constitutivo ventajosamente de un circuito de flujo del fluido caloportador FC.

De acuerdo con una primera forma de realización, el citado medio comprende una bomba de caudal variable y controlado que participa en el circuito de flujo.

De acuerdo con una segunda forma de realización, el citado medio comprende una pluralidad de trayectorias de circulación del fluido caloportador FC que están dispuestas en el interior del intercambiador térmico.

De acuerdo con la invención, el intercambiador térmico está constituido por un refrigerador de gas que participa en un bucle de climatización por cuyo interior circula un fluido refrigerante FR.

El refrigerador de gas es constitutivo por ejemplo del circuito de flujo.

El circuito de flujo comprende por ejemplo todavía una... [Seguir leyendo]

1. Instalación (1) de ventilación, de calefacción y/o de climatización de un habitáculo de un vehículo automóvil, comprendiendo la citada instalación (1) al menos un intercambiador térmico (6, 7) por el interior del cual circula un fluido caloportador FC, caracterizado porque la citada instalación (1) está equipada con al menos un medio (13) para hacer circular el fluido caloportador FC a un caudal comprendido entre 40 l/h y 200 l/h, de tal modo que una diferencia de temperatura del fluido caloportador FC entre una salida (9, 10) y una entrada (11, 12) del intercambiador térmico (6, 7) es superior a 45 ºC y porque el intercambiador térmico (6) está constituido por un refrigerador de gas que participa en un bucle de climatización (8) por el interior del cual circula un fluido refrigerante FR.

2. Instalación (1) de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizada porque el citado medio (13) es constitutivo de un circuito de flujo (4) del fluido caloportador FC.

3. Instalación (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el citado medio (13) comprende una bomba (23) de caudal variable y controlado que participa en el circuito de flujo (4) .

Instalación (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, caracterizada porque el citado medio (13) comprende una pluralidad de trayectorias (21) de circulación del fluido caloportador FC que están dispuestas en el interior del intercambiador térmico (6, 7) .

5. Instalación (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque el refrigerador de gas (6) es constitutivo del circuito de flujo (4) .

6. Instalación (1) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el circuito de flujo (4) comprende una derivación (4’) en la cual está instalado el refrigerador de gas (6) .

7. Instalación (1) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque la derivación (4’) comprende:

- un primer canal (24) que se extiende entre una válvula de tres vías (27) y un primer punto de unión P1 que está situado en el circuito de flujo (4) aguas arriba del radiador (7) según el sentido de circulación del fluido caloportador FC por el interior del circuito de flujo (4) ,

- un segundo canal (25) que se extiende entre la válvula de tres vías (27) y un segundo punto de unión P2 que está situado en el circuito de flujo (4) aguas abajo del radiador (7) según el sentido de circulación del fluido caloportador FC por el interior del circuito de flujo (4) , y

- un tercer canal (26) que se extiende entre la válvula de tres vías (27) y un tercer punto de unión P3 que está situado en el circuito de flujo (4) aguas abajo del radiador (7) según el sentido de circulación del fluido caloportador FC por el interior del circuito de flujo (4) .

8. Instalación (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque el refrigerador de gas (6) está dispuesto en el tercer canal (26) .

9. Instalación (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada porque el citado medio

(13) está constituido por la válvula de tres vías (27) , una primera válvula (28) dispuesta en el circuito de flujo (4) aguas abajo del tercer punto P3 según el sentido de circulación del fluido caloportador FC por el interior del circuito de flujo (4) y una segunda válvula (29) dispuesta en el tercer canal (26) aguas arriba del tercer punto P3 según el sentido de circulación del fluido caloportador FC por el interior del circuito de flujo (4) .

10. Instalación (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el fluido caloportador FC está constituido por una mezcla de agua y glicol.

11. Instalación (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el fluido refrigerante FR es un fluido supercrítico.

12. Instalación (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el circuito de flujo (4) comprende un motor (5) del vehículo.

13. Instalación (1) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque el refrigerador de gas (6) comprende un circuito de circulación (22) del fluido refrigerante FR que está en contracorriente con las trayectorias de circulación

(21) del fluido caloportador FC.

14. Instalación (1) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada porque el circuito de circulación (22) del fluido refrigerante FR es de un solo paso con respecto a las trayectorias de circulación (21) del fluido caloportador FC.