ES2298941T3 - Sistema de control de la temperatura de ventilacion de un aparato de calefaccion y de climatizacion para vehiculos automoviles. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control de temperatura a la salida de por lo menos una boca (10, 11) de distribución de una cámara (30) de tránsito de un aparato de ventilación, calefacción y eventualmente climatización, caracterizado por el hecho de que el citado sistema comprende una pluralidad de conductos (20, 50) de aire que atraviesa la cámara (30) de tránsito hasta la boca (10, 11) de distribución.
Description
Sistema de control de la temperatura de
ventilación de un aparato de calefacción y de climatización para
vehículos automóviles.
La presente invención se refiere a un sistema de
control de temperatura a la salida de por lo menos una boca de
distribución de una cámara de tránsito de un aparato de ventilación,
calefacción y eventualmente climatización.
La invención se aplica particular y
ventajosamente al campo de los aparatos de ventilación, calefacción
y de climatización de los vehículos automóviles, tanto si se trata
de aparatos monozona o multizona, implantados en el interior (por
ejemplo en la parte delantera o trasera del vehículo), en el
exterior (por ejemplo el bastidor o bajo el tablero de
instrumentos) del habitáculo de un vehículo.
A partir de ahora, en lo que sigue de esta
memoria, se entenderá por bocas de distribución tanto las bocas de
desempañado del parabrisas y de las ventanas laterales como las
bocas de ventilación de pies o incluso las bocas de ventilación
frontales o superiores del tablero de instrumentos, eventualmente
bocas de alimentación de aire de la parte trasera.
De manera general, los vehículos automóviles
están equipados con aparatos de calefacción y de climatización que
comprenden una cámara de tránsito, la mayoría de las veces una
cámara de mezcla destinada a mezclar aire caliente procedente del
radiador del vehículo y aire frío procedente de una alimentación de
aire frío, ya sea de procedencia directa del exterior del vehículo
o después de haber atravesado un evaporador. Una trampilla de
mezcla permite hacer variar la temperatura de la mezcla dejando
penetrar más o menos aire frío en la cámara de mezcla. De este
modo, el usuario tiene la posibilidad de controlar la temperatura
del aire que sale de la cámara de mezcla por ejemplo por una boca
de ventilación, provista a su vez de una trampilla de admisión de
aire.
Sin embargo, se puede observar que con este tipo
de aparatos (por ejemplo la solicitud de patente
US-A-2002/
0157811) no se puede ajustar la temperatura del aire que sale de la boca de ventilación independientemente de la obtenida en la cámara de mezcla.
0157811) no se puede ajustar la temperatura del aire que sale de la boca de ventilación independientemente de la obtenida en la cámara de mezcla.
Por ello, en determinados vehículos,
principalmente de gama alta, se prevén dispositivos específicamente
destinados a asegurar esta funcionalidad.
En el ejemplo de la figura 1, que muestra una
vista lateral de un aparato de calefacción y de climatización
provisto de un sistema de control de la temperatura conocido, se
obtiene un ajuste independiente de la temperatura a nivel de la
salida de la boca 10 de ventilación por la incorporación de un
conducto 20 que canaliza aire frío paralelamente al aire producido
por la cámara 30 de mezcla. Una trampilla 21 de ajuste permite hacer
variar la cantidad de aire frío suplementario admitido cerca de la
boca 10 de ventilación y por lo tanto modular de alguna manera la
temperatura del aíre proporcionado por la cámara 30 de mezcla.
Este sistema de control de temperatura conocido
presenta sin embargo determinado número de inconvenientes.
Debido a la localización de las bocas de
ventilación en los aparatos, casi siempre es necesario cruzar el
conducto independiente de aire frío con una o varias bocas de
distribución (como por ejemplo la boca 11 de desempañado en la
figura 1) antes de alcanzar la salida de la boca 10 de ventilación a
la cual está destinado el aire frío canalizado. Este cruce es una
interferencia física que obliga ya sea a reducir la sección del
conducto independiente de aire frío, ya sea a reducir la sección de
la boca de distribución referida para una sección total dada. Ello
provoca una restricción crítica por ejemplo de la boca de
distribución con la consiguiente imposibilidad de obtener los
caudales de aire necesario para el confort del usuario.
Por otra parte, el posicionamiento del conducto
independiente de aire frío en una de las caras de las cajas de los
aparatos arrastra una localización del orificio de entrada del aire
frío desfavorable con respecto al circuito de aire principal. En
efecto, con el fin de proveer una cantidad de aire frío suficiente,
el volumen de entrada así como la sección interior del conducto
deben estar consecuentemente previstos. Por consiguiente, el
volumen global a reservar para realizar la función buscada es
considerable y es perjudicial para el buen dimensionamiento de los
otros elementos y secciones del aparato.
Asimismo, la localización del conducto de aire
frío en la caja de un aparato se obtiene por la posición de las
otras bocas y del principio de moldeo aplicado para las cajas, y,
por consiguiente, el posicionamiento del conducto no siempre es
ideal para cumplir perfectamente la función. Este conducto está
entonces moldeado al mismo tiempo que la caja de la instalación y,
por consiguiente, está situado necesariamente contra una pared
lateral de la caja. Por otra parte, incluso si el conducto está
correctamente dimensionado para crear la separación de temperatura
deseada, el aire frío debe ser inyectado en la boca de ventilación
de manera que garantice una perfecta homogeneidad a la salida de la
boca, lo que no es de ninguna manera el caso cuando el conducto
está moldeado en la pared de la caja. El usuario final experimenta
en su ventilador gradientes de temperatura perjudiciales al
confort, en particular más frío en la zona que rodea la boca de
distribución sensiblemente en línea recta con el conducto y más
caliente en la zona central de la citada boca.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Por último, la concepción de las soluciones
actuales obliga en determinados casos a utilizar numerosas piezas
para realizar la función de control independiente de temperatura, y
por lo tanto varias trampillas de ajuste de aire frío. Esta
disposición se ve gravada por el coste de realización de la función
debido al precio de los componentes y a un tiempo de montaje más
largo.
Asimismo, el problema técnico a resolver por el
objeto de la presente invención es proponer un sistema de control
de temperatura a la salida de por lo menos una boca de distribución
de una cámara de tránsito de un aparato de calefacción y de
climatización, sistema que permitiría evitar las interferencias de
concepción a nivel de las bocas de distribución, presentando un
posicionamiento óptimo del conducto así como una buena homogeneidad
de temperatura a la salida de la boca de distribución y un coste de
realización reducido.
La solución al problema técnico planteado
consiste, según la presente invención, en que el citado sistema
comprende una pluralidad de conductos de aire que atraviesan la
cámara de tránsito hasta la boca de distribución.
De este modo, se comprende que con el sistema
según la invención no hay cruce de canales de flujo de aire en la
inmediatez de las otras bocas de distribución. A no estar afectadas
las secciones de salida de estas bocas, se obtiene gran latitud de
posicionamiento y facilidad de concepción y de integración del
aparato en la cabina del vehículo.
Se entiende por "que atraviesan la cámara de
tránsito", unos conductos independientes de las paredes de la
caja ventajosamente organizados en forma de un módulo distinto que
se integra en la cámara de tránsito.
En el caso de una cámara de mezcla, puede estar
ampliamente dimensionada para permitir una mezcla de aire
suficiente y garantizar poca pérdida de carga en los distintos
circuitos de aire.
Por consiguiente, se reducen las limitaciones de
posicionamiento en los conductos de aire hacia las bocas de
distribución asociadas.
Según un modo de realización particular de la
invención, los citados conductos de aire son por lo menos
parcialmente conductos de aire frío y/o aire caliente.
En este caso, es ventajoso, según la invención,
que la entrada del conducto de aire frío o del conducto de aire
caliente esté situada directamente frente a un flujo de alimentación
de aire frío o de aire caliente de la cámara de mezcla. Se obtiene
de este modo una alimentación óptima de los conductos de aire.
Se observará por otra parte que la localización
de la salida de los conductos de aire frío en la boca de
distribución está bien adaptada para asegurar una homogeneidad
satisfactoria de la temperatura del aire a la salida de la boca de
distribución. En efecto, cada uno de los conductos que constituyen
el sistema puede desembocar a lo largo de la boca de distribución.
En efecto, cada uno de los conductos que constituyen el sistema
puede desembocar a lo largo de la boca de distribución
contrariamente a la técnica anterior en que el conducto desemboca
solamente cerca de la pared de la caja.
Por último, la invención prevé asimismo que los
conductos de aire frío y o los conductos de aire caliente estén
integrados en un conjunto de gestión aerotérmica del citado aparato.
Esta integración puede estar realizada por moldeo con el citado
conjunto de gestión aerotérmica.
Desde el punto de vista económico, esta solución
de integración presenta la ventaja de que no genera ningún coste
suplementario al aprovechar las desventajas técnicas del conjunto de
gestión aerotérmica.
Más concretamente y con referencia a las
pérdidas de carga, esta configuración es ideal ya que los conductos
de aire frío se superponen a las formas de bloqueo de aire caliente
ya practicadas en el conjunto de gestión aerotérmica para proteger
el paso de aire frío. Esta configuración lógicamente es previsible
para un conjunto de gestión aerotérmica que comprende al mismo
tiempo los conductos de aire frío y los conductos de aire
caliente.
En un modo de realización particular, el citado
conjunto de gestión aerotérmica es un mezclador de flujos cruzados
("cross flow baffle"). Por tanto, se puede prever que los
canales de flujo de aire frío del citado mezclador sean más cortos
que los conductos de aire frío. Esta particularidad es
particularmente ventajosa por el hecho de que las dimensiones del
mezclador de flujos cruzados se adaptan a la cámara de mezcla
mientras que el aporte de aire caliente o frío conducido por los
conductos se libera curso abajo en el conducto o en la boca de
distribución.
Se observará que la invención se refiere
igualmente al caso en que los citados conductos de aire sean por lo
menos parcialmente conductos de aire caliente, combinados o no con
el conjunto de gestión aerotérmica.
La puesta en obra y las ventajas de los
conductos de aire caliente son idénticas a las obtenidas con la
implantación de conductos de aire frío.
La siguiente descripción a la vista de los
dibujos anexos, dados a título de ejemplos no limitativos, hará que
se comprenda en qué consiste la invención y cómo puede
realizarse:
la figura 1 es una representación de un aparato
de ventilación, calefacción, eventualmente climatización
conocido;
\global\parskip1.000000\baselineskip
la figura 2 es una vista lateral de un aparato
de ventilación, calefacción, eventualmente climatización provisto
de un sistema de control de la temperatura según la invención;
la figura 3a es una vista en perspectiva de un
conjunto mezclador de flujos cruzados provisto de conductos de aire
frío según la invención;
la figura 3b es una vista en perspectiva de un
conjunto mezclador de flujos cruzados provisto de conductos de aire
frío y de conductos de aire caliente según la invención;
la figura 3c es una vista en perspectiva del
conjunto mezclador de la figura 3b que muestra canales de aire frío
más cortos que los conductos de aire frío;
la figura 4 es una gráfica de temperaturas en
función del desplazamiento de la trampilla de mezcla para el
sistema de control de la figura 2;
la figura 5 es una vista lateral de una primera
variante del aparato de calefacción y de climatización de la figura
2;
la figura 6a es una gráfica de temperaturas en
función del desplazamiento de la trampilla de mezcla para el
sistema de control de la figura 5 en el caso de una obturación
completa de los conductos de aire frío por la trampilla de
mezcla;
la figura 6b es una gráfica de temperaturas en
función del desplazamiento de la trampilla de mezcla para el
sistema de control de la figura 5 en el caso de una obturación
parcial de los conductos de aire frío por la trampilla de
mezcla;
la figura 7a es una vista lateral de una segunda
variante del aparato de calefacción y de climatización de la figura
2;
la figura 7b es una vista del aparato de la
figura 7a según la flecha F1;
la figura 8a es una vista lateral de una tercera
variante del aparato de calefacción y de climatización de la figura
2;
la figura 8b es una vista del aparato de la
figura 8a según el eje A-A;
la figura 9a es una vista lateral de una cuarta
variante del aparato de calefacción y de climatización de la figura
2;
la figura 9b es una vista del aparato de la
figura 9a según el eje A-A.
En la figura 2 se ha representado un aparato de
ventilación, calefacción, eventualmente climatización, especialmente
para vehículos automóviles, equipado con un sistema de control de
la temperatura a la salida de una boca 10 de distribución, en este
caso una boca de ventilación, de una cámara 30 de tránsito que, en
el ejemplo de realización de la figura 2, es una cámara de mezcla
destinada a mezclar aire caliente 31 procedente del radiador del
vehículo con aire frío 32 procedente de una entrada de aire
frío.
La temperatura del aire que sale de la cámara 30
de mezcla y distribuido por la boca 10 de ventilación se puede
controlar ajustando la cantidad de aire frío 32 que entra en la
cámara por medio de una trampilla 33 de mezcla.
La instalación no se limita a la utilización de
un evaporador 60 como se ha representado en la figura 2. En efecto,
el efecto técnico que busca la invención no está ligado al hecho de
que el aire se haya enfriado. El sistema según la invención también
puede funcionar con aire frío procedente directamente del exterior
del vehículo.
Como se muestra en la figura 2, el citado
sistema de control de la temperatura comprende conductos 20 de aire
frío paralelos que atraviesan la cámara 30 de mezcla hasta la boca
10 de ventilación.
El aparato está provisto de una trampilla 21 de
ajuste de admisión del aire frío en el interior de los conductos
20. De este modo, la cantidad de aire frío que se mezcla con el
flujo de aire procedente de la cámara 30 de mezcla puede modularse
en función de la abertura de la trampilla 21 de ajuste, lo que
permite controlar la temperatura del aire que sale de la boca 10 de
ventilación.
El hecho de que la salida de los conductos 20 de
aire frío está situada en el propio interior y a todo lo ancho de
la boca 10 de ventilación produce una excelente homogeneidad de
temperatura del aire en el vehículo y mayor confort para el
usuario.
La figura 2 muestra igualmente que la entrada de
los conductos 20 de aire frío está situada directamente frente al
flujo 32 de alimentación de aire frío de la cámara 30 de mezcla, lo
que simplifica extremadamente la alimentación de aire frío de los
conductos 20.
Por último, se puede observar en la figura 2 la
presencia de conductos 50 de aire caliente cuya admisión de aire
caliente se controla por una trampilla 51. Estos conductos 50 están
previstos en el ejemplo de la figura 2 para controlar la
temperatura de salida de una boca 11 de desempañado.
En las figuras 2, 3a, 3b y 3c aparece una forma
particular de la invención en la cual una pluralidad de conductos
20 de aire frío así como eventualmente una pluralidad de conductos
50 de aire caliente están integrados, por moldeo, por ejemplo, en
un conjunto de gestión aerotérmica del aparato constituido por un
mezclador 34 de flujos cruzados ("cross flow baffles"). Se
trata en este caso de una pieza independiente del aparato que puede
estar integrada en la cámara de mezcla a modo de un bastidor, por
ejemplo.
En la figura 3a, solo los conductos 20 de aire
frío están integrados en el mezclador 34. La figura 3b muestra una
integración simultánea de conductos 20 de aire frío y de conductos
50 de aire caliente en el mezclador 34. Por último, se puede
observar en la figura 3c un modo de realización en el cual los
canales 341 de flujo de aire frío del citado mezclador 34 son más
cortos que los conductos 20 de aire frío. Lógicamente, podría
suceder lo mismo con los canales 342 de aire caliente con respecto a
los conductos 50 de aire caliente.
Estas figuras muestran además que los flujos
principales de alimentación de aire frío de la cámara 30 de mezcla
y los conductos 20 de aire frío están superpuestos.
En el modo de realización de la figura 2, la
trampilla 33 de mezcla es exterior en relación con los conductos 20
de aire frío, de manera que la maniobra de la trampilla de mezcla
queda sin efecto para la cantidad admitida en los conductos. Esta
configuración se traduce por la gráfica de la figura 4 que muestra
las variaciones de distintas temperaturas en función de la abertura
de la trampilla 33 de mezcla. El presente ejemplo es el de un
ajuste a dos niveles ("bilevel"), a saber el ajuste de la
temperatura (Tº pies) a nivel de los pies del usuario y el ajuste
de la temperatura
(Tº ventilación) de ventilación que es la proporcionada por el sistema de la figura 2 a la salida de la boca 10 de ventilación.
(Tº ventilación) de ventilación que es la proporcionada por el sistema de la figura 2 a la salida de la boca 10 de ventilación.
Como se puede observar en la figura 4, la
temperatura de ventilación se puede ajustar dentro de un umbral P
de ajuste completo entre las temperaturas To y Tf que corresponden
respectivamente a las posiciones abierta y cerrada de la trampilla
21 de ajuste, cualquiera que sea la posición de la trampilla 33 de
mezcla. A título de referencia, se ha indicado la temperatura Tp a
nivel de los pies de los pasajeros delanteros del vehículo.
Por el contrario, la figura 5 muestra una
variante en la cual la trampilla 33 de mezcla, situada curso arriba
de la trampilla 21 de ajuste, es adecuada para obturar completamente
o parcialmente los conductos 20.
En el caso en que la trampilla 33 de mezcla sea
susceptible de obturar totalmente los conductos 20, las variaciones
de la temperatura de ventilación son las que se indican en la figura
6a donde el umbral P de ajuste se reduce con el grado de obturación
de la trampilla 33 de mezcla para llegar a ser nulo cuando la
obturación es completa ya que en ese momento la trampilla 21 de
ajuste está sin efecto, y ningún flujo de aire frío atraviesa
entonces los conductos 20.
Se puede obtener de esta manera un bloqueo total
de cualquier inyección de aire frío en el vehículo para una
selección de temperatura "máximo caliente".
Se representa una situación intermedia en la
figura 6b donde la trampilla 33 de mezcla solo puede obturar como
mucho parcialmente los conductos 20. El umbral P de ajuste de la
temperatura se sitúa entonces entre las definidas en las figuras 5
y 6a.
Las figuras 7a y 7b ilustran una variante de
realización que muestra que la trampilla 33 de mezcla puede adoptar
distintas formas, en particular la de una trampilla de mariposa.
Por razones de volumen en el sentido del eje z,
es decir en dirección entre la parte inferior de la figura y la
parte superior de la figura 8a, se puede hacer difícil superponer
según este eje los flujos principales de aire frío de alimentación
de la cámara 30 de mezcla y los conductos 20 de aire río, como se
representa en las figuras 2 y 3. En este caso, se puede adoptar
otra disposición en que los flujos principales y los conductos
estén situados lateralmente como lo muestran las figuras 8a y
8b.
Por último, en algunos casos particulares, el
conjunto de los conductos 20 de aire frío puede ser independiente
de cualquier conjunto adicional de gestión aerotérmica.
Esta disposición se aplica, por ejemplo, a
conceptos de aparatos de calefacción y de climatización donde no es
necesario recurrir a la utilización de este conjunto para obtener
los rendimientos solicitados en las especificaciones del
aparato.
También se puede aplicar a otros conceptos de
aparatos, que utilizan un principio de ajuste de temperatura
distinto al de mezcla de aire. Esta situación se ilustra en las
figuras 9a y 9b donde el flujo principal que sale de la boca 10 de
ventilación es un flujo de aire caliente cuya temperatura se ajusta
por un grifo 41 de ajuste de la admisión del líquido en el radiador
40 y no por alimentación con aire frío y mezcla en la cámara 30 con
aire caliente.
\newpage
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se muestra únicamente para conveniencia del lector. No
forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha tenido
una gran precaución a la hora de recopilar las referencias, no se
pueden excluir errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes
declina cualquier responsabilidad al respecto.
\bullet US 20020157811 A [0005]
Claims (15)
1. Sistema de control de temperatura a la salida
de por lo menos una boca (10, 11) de distribución de una cámara
(30) de tránsito de un aparato de ventilación, calefacción y
eventualmente climatización, caracterizado por el hecho de
que el citado sistema comprende una pluralidad de conductos (20, 50)
de aire que atraviesa la cámara (30) de tránsito hasta la boca (10,
11) de distribución.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los citados conductos de
aire son por lo menos parcialmente conductos (20) de aire frío.
3. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que los conductos de aire son
por lo menos parcialmente conductos (50) de aire caliente.
4. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que la entrada de
los conductos (20, 50) de aire está situada directamente frente a la
entrada de un flujo (31, 32) de alimentación de aire de la cámara
(30) de tránsito.
5. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que los conductos (20, 50) de
aire y el flujo (31, 32) de alimentación de aire están
superpuestos en la cámara (30) de tránsito.
6. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que los conductos (20, 50) de
aire y el flujo (31, 32) de alimentación de aire están dispuestos
lateralmente en la cámara (30) de tránsito.
7. Sistema según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que la cámara (30)
de tránsito es una cámara de mezcla de un flujo de aire frío (32) y
de un flujo de aire caliente (31).
8. Sistema según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que la cámara (30) de mezcla
comporta una trampilla (33) de mezcla, siendo la citada trampilla
de mezcla exterior a los conductos (20) de aire frío.
9. Sistema según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que la cámara (30) de mezcla
comporta una trampilla (33) de mezcla, siendo adecuada la citada
trampilla de mezcla para obturar por lo menos parcialmente los
conductos (20) de aire frío.
10. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que los conductos (20) de aire
frío están integrados en un conjunto (34) de gestión aerotérmica
del citado aparato.
11. Sistema según una de las reivindicaciones 3
o 10, caracterizado por el hecho de que los conductos (50)
de aire caliente están integrados en un conjunto (34) de gestión
aerotérmica del citado aparato.
12. Sistema según una de las reivindicaciones 1
a 6, caracterizado por el hecho de que la cámara (30) de
tránsito es una cámara de aire cuya temperatura está atemperada por
un radiador.
13. Sistema según una de las reivindicaciones 10
u 11, caracterizado por el hecho de que el citado conjunto
de gestión aerotérmica es un mezclador (34) de flujos cruzados.
14. Sistema según la reivindicación 13,
caracterizado por el hecho de que el mezclador (34) de flujos
cruzados comporta canales (342) de flujo de aire caliente más
cortos que los conductos (50) de aire caliente.
15. Sistema según una de las reivindicaciones 13
0 14, caracterizado por el hecho de que el mezclador (34) de
flujos cruzados comporta canales (34) de flujo de aire frío más
cortos que los conductos (50) de aire caliente.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR0407841 | 2004-07-16 | ||
| FR0407841A FR2873189B1 (fr) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Systeme de controle de la temperature de ventilation d'un appareil de chauffage et de climatisation |
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