ES2338766T3

ES2338766T3 - Instalacion de aire acondicionado.

Info

Publication number: ES2338766T3
Application number: ES02732361T
Authority: ES
Inventors: Peter Satzger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-03-30
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2022-03-30
Also published as: CZ295606B6; CZ200368A3; DE10292034D2; US20040011070A1; JP4605742B2; DE50214180D1; WO2002092368A1; DE10123830A1; JP2004519382A; EP1397265B1; KR20030022280A; US7080520B2; EP1397265A1

Abstract

Instalación de aire acondicionado para un vehículo, el cual es accionado por un motor de combustión interna (10), un intercambiador de calor de calefacción (24), conectado a un circuito de líquido refrigerante (12) del motor de combustión interna (10), al cual se encuentra conectado un evaporador (44) en la dirección del flujo de aire de un soplador (48), hacia el cual un compresor (50) en un circuito refrigerante impulsa un medio refrigerante a través de una válvula de expansión (54), en donde el refrigerante fluye hacia la válvula de expansión (54) a través de un enfriador de gas (42), durante la operación de la refrigeración, y deriva el enfriador de gas (42) a través de un conducto de derivación (60) durante la operación de la calefacción, y a continuación fluye hacia el evaporador (44), estando previsto entre el circuito de líquido refrigerante (12) y el circuito del medio refrigerante (40) un intercambiador de calor de acoplamiento (38), el cual se encuentra dispuesto sobre el lado del circuito de líquido refrigerante (40), del lado de presión del compresor (50) aguas arriba del enfriador de gas (42) y del conducto de derivación (60), con lo cual, el paso del líquido es controlado en función de parámetros de funcionamiento, a través del enfriador de gas (42) y del conducto de derivación (60), a través de una válvula de conmutación (62) en el conducto de derivación (60) y, respectivamente, a través de un válvula de conmutación (62, 64) tanto en la entrada así como en la salida del enfriador de gas (42), caracterizada porque, el intercambiador de calor de acoplamiento (38) se encuentra conectado del lado del circuito de líquido refrigerante (12), entre el motor de combustión interna (10) y el intercambiador de calor de calefacción (24), y, durante la operación de la calefacción, la instalación de aire acondicionado (38, 44, 50, 54) puede ser operada como bomba de calor, con lo cual el evaporador (44) sirve como fuente de calor para el circuito del medio refrigerante, y porque el medio refrigerante es refrigerado altamente en la válvula de expansión (54), de tal modo que succiona en el evaporador (44) el calor producido durante el secado del aire.

Description

Instalación de aire acondicionado.

Estado de la técnica

La presente invención hace referencia a una instalación de aire acondicionado conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

La utilización de motores de combustión interna optimizados en cuanto al consumo, incide en la climatización de los vehículos, por ejemplo, si no se irradia el calor suficiente hacia el líquido refrigerante durante la operación en determinadas fases, como para poder calefactar el vehículo de forma confortable, por ejemplo en el caso de temperaturas externas bajas durante la fase de inicio. Por este motivo, son necesarios calefactores para asegurar el confort en caso de bajas temperaturas, así como en caso necesario, para poder también descongelar los cristales del vehículo. Una instalación de aire acondicionado puede también servir como calefactor, especialmente por el hecho de que cada vez más una mayor cantidad de vehículos son equipados en forma estandarizada con una instalación de aire acondicionado. La instalación de aire acondicionado se utiliza, en el caso de temperaturas bajas, a través de una inversión del circuito del medio refrigerante, como bomba de calor. Ésta consume menos energía y presenta una respuesta espontánea en el caso de una capacidad de calentamiento elevada.

En un futuro próximo, además, el medio refrigerante tradicional en las instalaciones de aire acondicionado, R134a, será reemplazado por el medio refrigerante natural, dióxido de carbono (CO2), el cual posibilita temperaturas de calefacción más elevadas que el R134a. En instalaciones de aire acondicionado que utilizan dióxido de carbono como medio refrigerante, la irradiación de calor no se produce mediante la condensación del medio refrigerante dentro de un condensador, sino a través de una presión supercrítica en un enfriador de gas. Si esta instalación de aire acondicionado es operada como bomba de calor a través de una inversión del circuito, tiene lugar la succión de calor mediante el enfriador de gas. Una desventaja fundamental de tal bomba de calor reside, ciertamente, en el hecho de que en el caso de temperaturas externas bajas, el enfriador de gas se cubre de hielo en el lado expuesto al aire. El enfriador del motor de combustión interna, por lo general conectado a la corriente de aire, es atravesado sólo en forma insuficiente por el aire frío, de manera que no puede ser garantizado un enfriamiento suficiente del motor de combustión interna.

Por la solicitud DE 198 06 654 A1 se conoce una instalación de aire acondicionado para vehículos, la cual emplea dióxido de carbono como medio refrigerante, el cual circula en diferentes fases en estado líquido, así como gaseoso, dentro de un circuito del medio refrigerante. En el caso de la refrigeración, un compresor transporta de regreso el medio refrigerante, a una presión baja, hacia el lado de succión, mediante un enfriador de gas, un intercambiador de calor interno, una dirección de expansión, un evaporador y mediante los intercambiadores de calor internos. De este modo, el enfriador de gas irradia una parte del calor producido a través de la compresión en el compresor. Otra parte se transmite en el intercambiador de calor interno sobre el medio refrigerante frío refluido hacia el lado de succión. En el dispositivo de expansión, el medio refrigerante es expandido hacia una temperatura que se sitúa por debajo de la temperatura ambiente, de manera que el medio refrigerante, en la vaporización del aire que afluye hacia el climatizador, puede extraer calor y, dado el caso, secar el aire al mismo tiempo. De esta manera, el aire es llevado a la temperatura deseada mediante la conexión de un intercambiador de calor de calefacción.

A través de la conmutación de distribuidores de flujo, el compresor propulsa, en primer lugar, el medio refrigerante durante un calefaccionamiento mediante el evaporador, el cual es atravesado ahora en la dirección contraria. Al mismo tiempo, el medio refrigerante irradia una parte del calor producido por la compresión en el aire que afluye hacia el climatizador. Éste calienta con ello el espacio del acompañante y descongela los cristales. Si en determinadas fases de funcionamiento del motor de combustión interna el intercambiador de calor de calefacción se encuentra más frío que el aire que lo atraviesa, es irradiado, además, calor en el circuito de líquido de refrigeración del motor de combustión interna, lo cual conduce a un retraso en la transferencia de calor dentro del espacio interior del vehículo. Puesto que no se le puede extraer humedad al aire y, antes bien, debe tenerse en cuenta que se absorben los restos de humedad del evapo-
rador, es de temerse que, posteriormente, la humedad se precipite desde el aire saturado, perjudicando así la visión.

Después de la vaporización, el medio refrigerante es distendido en la dirección de expansión hacia una temperatura menor, de manera que éste, en su trayectoria hacia el lado de succión del compresor en un intercambiador de calor de acoplamiento, dispuesto entre el circuito de líquido refrigerante y el circuito del medio refrigerante, pueda absorber calor del circuito de líquido refrigerante. A través de tal instalación de aire acondicionado, es posible, en el caso de condiciones climáticas frías, elevar la temperatura dentro del espacio del acompañante en el vehículo, a expensas del motor de combustión interna.

Por la solicitud EP 0 945 291 A1 se conocen además un dispositivo y un método de calefaccionamiento y enfriamiento del espacio útil de un vehículo. Durante el calefaccionamiento, el medio refrigerante es comprimido por un compresor, alcanzando, mediante una válvula de 3/2 vías un evaporador, en el cual se emite, en el aire más frío del espacio interior del vehículo, una parte del calor producido a través de la compresión. El medio refrigerante fluye desde el evaporador hacia una válvula de expansión, en la cual es lo suficientemente refrigerado, de modo que pueda absorber calor del aire ambiente en un enfriador de gas que se encuentra conectado. Al medio refrigerante se le suministra más calor mediante un intercambiador de calor de gas residual, el cual es cargado con gases residuales calientes del motor de combustión interna.

El medio de refrigeración es conducido desde el intercambiador de calor de gas residual nuevamente hacia el compresor, a través del cual se cierra el circuito del medio refrigerante. Si el medio refrigerante se expande, en la dirección de expansión, hacia una temperatura situada por debajo de la temperatura ambiente, el aire que atraviesa el enfriador de gas puede ser refrigerado a una temperatura inferior a la temperatura de saturación. En este caso, es condensada agua desde el aire ambiente aspirado. Si la temperatura se sitúa por debajo del punto de sublimación del agua, ésta pasa a un estado sólido y el enfriador de gas se congela. Puesto que, por lo general, el enfriador de gas se encuentra conectado a un refrigerador del motor de combustión interna en la dirección de flujo de aire, a través de un congelamiento del enfriador de gas, se ve amenazado un enfriamiento del motor de combustión interna en la forma debida. Para evitar un congelamiento considerable, en el caso de condiciones ambientales críticas, es abierto un conector de derivación mediante una válvula de 3/2 vías, de manera que el enfriador de gas se ponga en cortocircuito. El medio refrigerante fluye, derivando al enfriador de gas, directamente hacia el intercambiador de calor de gas residual y desde allí hacia el lado de succión del compresor.

El aire del espacio interior del vehículo que fluye a través del evaporador sí es calentado, pero al mismo no le es extraída la humedad como en el caso de un enfriamiento. Al aire caliente le es, más bien, absorbida la humedad restante y ésta es irradiada como empañadura en los cristales dentro del espacio interior del vehículo. Una deshumidificación suficiente del aire puede obtenerse, en un sistema de esta clase, sólo a través de intercambiadores de calor adicionales en el climatizador, para lo cual se requiere un volumen de construcción adicional, lo cual no se presenta en muchos vehículos.

Por la solicitud DE 198 18 649 A1 se conoce una instalación de aire acondicionado conforme al género, la cual opera de acuerdo a un régimen de calefacción adicional, para, en la fase de curso de calor del motor de combustión interna, proporcionar calor adicional para el calentamiento del motor de combustión interna y del espacio interior del vehículo, cuando el motor de combustión interna no puede proporcionar el calor suficiente. La instalación de aire acondicionado se compone de al menos un condensador, así como de un enfriador de gas, una válvula de expansión, un evaporador y un compresor, así como de un conducto de derivación, que puentea al condensador, con una válvula de derivación. Se prevé además, en el circuito del medio refrigerante, aguas abajo del compresor, un intercambiador de calor de acoplamiento, el cual es atravesado por el medio refrigerante del motor de combustión interna sobre el circuito secundario y se encuentra conectado en el circuito del medio refrigerante delante del motor de combustión interna. En el circuito del medio refrigerante puede ser puenteado el intercambiador de calor de acoplamiento a través de un conducto de derivación con válvulas de conmutación. En el arranque en frío del motor de combustión interna, el compresor propulsa el medio refrigerante calentado mediante la compresión, a través del intercambiador de calor de acoplamiento y del conducto de derivación conectado paralelamente al enfriador de gas, así como al condensador, así como también mediante la válvula de expansión hacia el evaporador y luego hacia atrás, hacia el compresor. Con una temperatura ascendente del medio refrigerante del motor de combustión interna puede transmitirse cada vez menos calor desde el medio de enfriamiento hacia el medio refrigerante en el intercambiador de calor de acoplamiento, de manera que el calor restante en el evaporador es irradiado en el aire para calefactar el espacio interior del vehículo. Después de alcanzar la temperatura de funcionamiento del motor de combustión interna y una temperatura deseada dentro del espacio interior del vehículo, el intercambiador de calor de acoplamiento es puenteado y conectado al enfriador de gas, así como al condensador, para la refrigeración así como para el secado del aire limpio.

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Ventajas de la invención

Conforme a la presente invención, el intercambiador de calor de acoplamiento se encuentra dipuesto sobre el lado del circuito del medio refrigerante, sobre el lado de presión del compresor. En forma paralela al refrigerante de gas, se encuentra conectado un conducto de derivación, con lo cual, un válvula de conmutación en el conducto de derivación y, respectivamente un válvula de conmutación en la entrada, así como en la salida del refrigerante de gas, controlan el flujo a través del refrigerante de gas y del conducto de derivación en función de parámetros de funcionamiento. El evaporador sirve, en el caso de una calefacción, como fuente de calor para el circuito del medio refrigerante.

En la instalación de aire acondicionado conforme a la invención, el medio refrigerante fluye, tanto durante una calefacción como durante una refrigeración, en la misma dirección, a través de la dirección de expansión en forma de una válvula de expansión y del evaporador. De este modo, el evaporador no debe colocarse en forma adicional para el funcionamiento relativo a la irradiación de calor, lo que siempre representa una exposición de compromiso para la operación como calefactor o como refrigerador. Como calefactor, la instalación de aire acondicionado opera como una bomba de calor, con lo cual, el evaporador sirve como fuente de calor, utilizando el calor producido en la deshumidificación del aire. Seguidamente, el compresor comprime el medio de refrigeración. El calor así generado, es irradiado, mediante el intercambiador de calor de calefacción, en el líquido de refrigeración del circuito de líquido de refrigeración, el cual se encuentra dispuesto, conforme a la invención, entre el motor de combustión interna y el intercambiador de calor de calefacción, y de manera ventajosa, situado cerca de un intercambiador de calor de calefacción para el espacio interior del vehículo. De este modo, puede acoplarse una gran cantidad de calor en el líquido refrigerante y, a una temperatura de funcionamiento óptima, sin retrasos importantes o pérdidas, puede ser utilizado tanto para el calefaccionamiento del interior del vehículo como también para un calentamiento más rápido del motor de combustión interna. Para esto, no es necesario un espacio de construcción adicional. El aire secado en el evaporador se calienta al ser atravesado por el intercambiador de calor de calefacción, con lo cual, la humedad relativa del aire desciende otra vez, de manera que no pueden formarse empañaduras en los cristales del vehículo.

Paralelamente al intercambiador de calor de calefacción, se encuentra dispuesto un conducto de derivación, de manera tal que de acuerdo a cada requerimiento de calor, el flujo volumétrico del líquido refrigerante puede ser distribuido en el intercambiador de calor de calefacción, a través de una válvula de regulación de calefacción controlada por la temperatura, o una válvula de regulación de calefacción controlada por un regulador de calefacción, y a través de un conducto de derivación. Dado el caso, en la operación de la calefacción, o, para calefactar más rápidamenete el motor de combustión interna a una temperatura de funcionamiento óptima en la fase de inicio, el flujo volumétrico completo puede fluir a través del conducto de derivación.

De acuerdo a una conformación de la presente invención, se sugiere la previsión de una válvula de mariposa en el circuito del medio refrigerante delante del intercambiador de calor de acoplamiento. De este modo, puede elevarse la contrapresión del compresor, con lo cual se posibilita un acoplamiento mayor de calor a través del compresor. El medio de refrigeración es extendido hacia una presión admisible máxima en el intercambiador de calor de acoplamiento, a través de la válvula de mariposa. El intercambiador de calor de acoplamiento funciona para el mejoramiento del grado de eficacia, convenientemente, de acuerdo al principio de contracorriente. Es además una ventaja que el intercambiador de calor de acoplamiento esté producido como una microestructura. Tal intercambiador de calor de acoplamiento es adecuado para presiones elevadas y puede ser fabricado a bajo coste y en un sistema de construcción compacto. Detalles más específicos con respecto al intercambio de calor en microestructura resultan de la solicitud DE 199 10 985 A.

Durante la refrigeración, el compresor propulsa el medio refrigerante, igualmente mediante el intercambiador de calor de acoplamiento, donde es enfriado a través del líquido refrigerante. A continuación, llega hasta el enfriador de gas, en el cual es enfriado a temperaturas más bajas a través del aire ambiente. Para el siguiente enfriamiento, es dispuesto, convenientemente en la dirección del flujo, aguas abajo del enfriador de gas, un intercambiador de calor de calefacción, el cual, de acuerdo al principio de contracorriente, es atravesado en una dirección por el medio refrigerante condensado, y en la dirección contraria por el medio refrigerante distendido hacia el evaporador. Paralelamente al intercambiador de calor interno, se encuentra conectado un conducto de derivación con una válvula de seguridad. El medio refrigerante así enfriado, se refrigera a la temperatura deseada durante el expandimiento en una dirección de expansión, por ejemplo, en forma de una válvula de expansión, de manera que el medio refrigerante pueda absorber calor cuando éste atraviesa el evaporador. El medio refrigerante refluye así mediante el intercambiador de calor interno hacia el conducto de succión del compresor.

En la operación como calefactor, en la cual el enfriador de gas es puenteado mediante el conducto de derivación, existe la posibilidad, en el caso de condiciones críticas, de que la temperatura y junto a ella la presión, desciendan a un determinado valor por el cual la temperatura de condensación del medio refrigerante puede exceder un valor máximo admisible. Para evitar esto, es abierta la válvula de seguridad en el conducto de derivación hacia el intercambiador de calor interno, de manera que el intercambiador de calor interno es puesto en cortocircuito. De este modo, el medio refrigerante que refluye hacia el compresor no es calentado en forma adicional y la temperatura de condensación fluctúa dentro de los límites tolerados.

Si no es suficiente el evaporador como fuente de calor en el calefaccionamiento, es ventajoso preveer un evaporador adicional que se encuentre expuesto al aire exterior y no al aire caliente para el espacio interior del vehículo. Por añadidura, a través de un acoplamiento mayor de calor se logra que, incluso en el caso de un congelamiento del evaporador adicional, no se estimen consecuencias perjudiciales para el motor de combustión interna.

Durante el cambio de refrigerador a calefactor, el medio refrigerante, el cual se encuentra en estado líquido en el enfriador de gas, debe ser propulsado hacia el área de trabajo de la instalación. Para ello, la válvula de conmutación en la entrada del enfriador de gas y la válvula de conmutación en el conducto de derivación del enfriador de gas se encuentran durante cierto tiempo cerradas, mientras que la válvula de conmutación en la entrada del enfriador de gas y la válvula de expansión se encuentran abiertas, hasta que la presión en la salida del compresor haya alcanzado un valor de consigna superior. A continuación, se abre la válvula de conmutación en el conducto de derivación, y se cierra la válvula de conmutación en la salida del enfriador de gas, hasta que la presión en la salida del compresor haya descendido hasta un valor de consigna inferior. Dado el caso, este proceso debe ser repetido una vez más. Para lograr una simplificación de la instalación de aire acondicionado, es ventajoso conformar la salida del enfriador de gas como válvula de retención.

Dibujos

De la siguiente descripción de los dibujos resultan otras ventajas. En los dibujos se representan ejemplos de ejecución de la presente invención.

Las figuras muestran:

Figura 1 una representación esquemática de una instalación de aire acondicionado operando como calefactor,

Figura 2 una variante de la figura 1 con varias válvulas de conmutación,

Figura 3 una representación esquemática de una instalación de aire acondicionado operando como refrigerador,

Figura 4 una variante de la figura 2 con un evaporador adicional

Figura 5 una variante de un detalle correspondiente a la línea V en la figura 1 y

Figura 6 una variante de un detalle correspondiente a la línea V en la figura 2.

Descripción de los ejemplos de ejecución

La instalación de aire acondicionado conforme a la invención comprende un circuito de líquido refrigerante 12 y un circuito del medio refrigerante 40. El curso del flujo de los medios se representa respectivamente a través de una flecha. En el circuito de líquido refrigerante 12, la bomba de líquido refrigerante 14 propulsa líquido refrigerante a través de un motor de combustión interna 10 y desde allí hacia un enfriador 18, el cual trabaja en forma conjunta con un ventilador 46. Desde el enfriador 18, el líquido refrigerante refluye hacia la bomba de líquido refrigerante 14. En forma paralela al enfriador 18, se prevé un conducto de derivación 32. Una válvula de tres vías 34, la cual se encuentra dispuesta en la ramificación del conducto de derivación 32 y la cual es controlada mediante un sensor de temperatura 36 en función de la temperatura del líquido refrigerante, distribuye los flujos del líquido refrigerante en el enfriador 18 y en el conducto de derivación 32. En el circuito de líquido refrigerante 12 se encuentra dispuesto un vaso de expansión 20, para equilibrar fluctuaciones de volumen del líquido refrigerante relativas a la temperatura.

El circuito de líquido refrigerante 12 comprende además un intercambiador de calor de calefacción 24, el cual se encuentra dispuesto en un climatizador 22. Una válvula reguladora de temperatura 28 controla el flujo del líquido refrigerante hacia el intercambiador de calor de calefacción 24 en función de la temperatura del aire que fluye en el espacio interior del vehículo, abriendo, así como cerrando, un conducto de derivación 26 conectado paralelamente a un intercambiador de calor de calefacción 24. Con esta finalidad, se prevé un sensor de temperatura 30 ubicado detrás del intercambiador de calor de calefacción 24.

Dentro de las áreas de funcionamiento del motor de combustión interna 10, en las cuales el calor del líquido refrigerante no es suficiente para el calefaccionamiento del espacio interior del vehículo, por ejemplo, en el caso de temperaturas ambiente bajas durante la fase de inicio del motor de combustión interna 10, es acoplado calor adicional mediante un intercambiador de calor de acoplamiento 38 desde el circuito del medio refrigerante 40 al circuito de líquido refrigerante 12. El intercambiador de calor de acoplamiento 38 se encuentra dispuesto, en el circuito de líquido refrigerante 12, entre el motor de combustión interna 10 y el intercambiador de calor de calefacción 24, y en el circuito del medio refrigerante 40, entre un compresor 50 y un enfriador de gas 42. Éste es atravesado, de acuerdo al principio de contracorriente, por un lado, por medios de refrigeración y por el otro, por medios de enfriamiento. Para transportar la cantidad de calor, la cual fue acoplada en el circuito de líquido refrigerante 12 a través del intercambiador de calor de acoplamiento 38, preferentemente hacia el intercambiador de calor de calefacción 24, el circuito de líquido refrigerante 12 es puenteado mediante una bomba de líquido refrigerante adicional 16 dentro del área entre el motor de combustión interna 10 y el intercambiador de calor de acoplamiento 38.

El compresor 50 comprime el medio de enfriamiento a una presión elevada. De este modo, se calienta y fluye en el intercambiador de calor de acoplamiento 38, en el cual irradia calor hacia el líquido refrigerante. Desde allí fluye, funcionando como calefactor, aguas arriba del enfriador de gas 42, a través de un conducto de derivación 60 con un válvula de conmutación 62 abierta, hacia un intercambiador de calor 52, en el cual le es extraído aún más calor. Seguidamente, el medio de enfriamiento es distendido hacia la presión del evaporador, en una dirección de expansión en forma de una válvula de expansión 54, con lo cual se refrigera en gran medida, de manera que, mientras que el medio fluye por el evaporador 44 dispuesto a continuación, el aire afluído en el climatizador 22 puede absorber el calor producido durante el secado. El aire es succionado del ambiente o del espacio interior del vehículo por un vaso de expansión 48 y propulsado hacia el intercambiador de calor de calefacción 24 que se encuentra conectado, a través del climatizador 22 con el evaporador 44. El medio de enfriamiento gaseoso que fluye hacia el compresor 50 segrega líquido en un colector 70, el cual es desviado mediante una válvula 72 o una perforación en la línea de entrada del colector 70. A su vez, el medio succiona aún más calor en el intercambiador de calor interno y es condensado nuevamente a través del compresor 50 a una temperatura de condensación admisible. Cuando la temperatura del medio de enfriamiento mediante el compresor 50 asciende a un valor determinado, se abre un conducto de derivación 56 hacia un intercambiador de calor interno mediante una válvula de seguridad 58 (figura 2), para mantener la temperatura de condensación dentro de límites tolerables.

Una conformación de la presente invención prevé, en el circuito del medio refrigerante 40, otras válvulas con funciones de control, así como con funciones de seguridad (figura 2). De este modo, se encuentra dispuesta, después del compresor 50, una válvula de mariposa de control continuo 74, con cuya ayuda puede ser producida una presión de condensación más elevada, la cual posibilita un acoplamiento de una cantidad mayor de calor en el circuito de líquido refrigerante 12. Mediante el compresor 50, la presión es reducida nuevamente a la presión admisible en el intercambiador de calor de acoplamiento 38.

En la operación como refrigerador, la instalación de aire acondicionado trabaja en forma correspondiente a la representación de la figura 3. En dicho estado de funcionamiento, el compresor 50 propulsa el medio de enfriamiento mediante el intercambiador de calor de acoplamiento 38 a través del enfriador de gas 42. La válvula de mariposa 74 y las válvulas de conmutación 64 y 66 en la entrada y la salida de enfriador de gas 42 se encuentran abiertas, mientras que la válvula de conmutación 62 en el conducto de derivación 60, paralela al enfriador de gas 42, se encuentra cerrada. En una ejecución simplificada, la válvula de conmutación se encuentra conformada como válvula de retención. De este modo, el medio de enfriamiento es refrigerado primero en el intercambiador de calor de acoplamiento 38 y luego en el enfriador de gas 42. Cuando debido a las circunstancias no es necesario un enfriamiento en el intercambiador de calor de acoplamiento 38, el intercambiador de calor de acoplamiento 38 puede ser puenteado con una válvula de conmutación 68 mediante un conducto de derivación 76.

Durante la conmutación de la instalación de aire acondicionado de la operación de la refrigeración a la operación de la calefacción, el medio refrigerante líquido debe ser propulsado desde el enfriador de gas 42, de manera que pueda ser utilizado dentro del área en funcionamiento de la instalación de aire acondicionado. Para ello, la válvula de conmutación 62 es cerrada brevemente durante la operación como calefactor y la válvula de conmutación 64 es abierta. El medio refrigerante es succionado a través de la apertura de la válvula de expansión 54 durante el tiempo necesario hasta que la presión en la entrada del compresor 50 haya alcanzado un valor de consigna. Debido a este parámetro de funcionamiento, la válvula de conmutación 62 se abre y la válvula de conmutación 64 se cierra. Si el valor de consigna disminuye durante la operación como calefactor, se repite este proceso. Para mejorar la capacidad de calentamiento, puede disponerse, en el circuito de líquido refrigerante 12, en forma paralela al evaporador 44, un evaporador adicional 78 (figura 4). Esta fuente adicional de calor puede, por ejemplo, ser circundada por el aire exterior, sin que la refrigeración del motor de combustión interna 10 se vea amenazada por el congelamiento de este intercambiador de calor. Ubicada ante el evaporador adicional se encuentra dispuesta una segunda válvula de expansión 80.

De acuerdo a una conformación simplificada de la presente invención, las válvulas de conmutación 62 y 66 pueden combinarse en una válvula de 3/2 vías 82 (figura 5). En una primera posición, en la operación de la refrigeración, la válvula de 3/2 vías 82 conecta el intercambiador de calor de acoplamiento 38 con el enfriador de gas 42, mientras que el conducto de derivación 60 se encuentra bloqueado. En una segunda posición, en la operación de la calefacción, la válvula de 3/2 vías 82 conecta el intercambiador de calor de acoplamiento 38 con el conducto de derivación 60, mientras que el enfriador de gas 42 se encuentra bloqueado. En una tercera posición, durante la conmutación a la operación de la calefacción, la válvula de 3/2 vías 82 conecta el enfriador de gas 42 con el conducto de derivación 60, mientras que el conducto del intercambiador de calor de acoplamiento 38 se encuentra bloqueado.

En otra variante simplificada (figura 6) las válvulas de conmutación 62 y 66 pueden combinarse en una válvula de 4/2 vías 84, con lo cual, en dos posiciones opuestas de la válvula de 4/2 vías 84, el conducto de derivación 76 se conecta, en forma paralela al intercambiador de calor de acoplamiento 38, en la operación de la refrigeración, con el enfriador de gas 42 y en las dos posiciones restantes del intercambiador de calor de acoplamiento 38, en la operación de la calefacción, se conecta con el conducto de derivación 60, en forma paralela al enfriador de gas 42.

Referencias

10: Motor de combustión interna

12: Circuito de líquido refrigerante

14: Bomba de líquido refrigerante

16: Bomba de líquido refrigerante adicional

18: Enfriador

20: Vaso de expansión

22: Climatizador

24: Intercambiador de calor de calefacción

26: Conducto de derivación

28: Válvula reguladora de temperatura

30: Sensor de temperatura

32: Conducto de derivación

34: Válvula de tres vías

36: Sensor de temperatura

38: Intercambiador de calor de acoplamiento

40: Circuito del medio refrigerante

42: Enfriador de gas

44: Evaporador

46: Ventilador

48: Soplador

50: Compresor

52: Intercambiador de calor interno

54: Válvula de expansión

56: Conducto de derivación

58: Válvula de seguridad

60: Conducto de derivación

62: Válvula de conmutación

64: Válvula de conmutación

66: Válvula de conmutación

68: Válvula de conmutación

70: Colector

72: Válvula

74: Válvula de mariposa

76: Conducto de derivación

78: Un evaporador adicional

80: Válvula de conmutación

82: Válvula de 3/2 vías

84: Válvula de 4/2 vías

Claims

1. Instalación de aire acondicionado para un vehículo, el cual es accionado por un motor de combustión interna (10), un intercambiador de calor de calefacción (24), conectado a un circuito de líquido refrigerante (12) del motor de combustión interna (10), al cual se encuentra conectado un evaporador (44) en la dirección del flujo de aire de un soplador (48), hacia el cual un compresor (50) en un circuito refrigerante impulsa un medio refrigerante a través de una válvula de expansión (54), en donde el refrigerante fluye hacia la válvula de expansión (54) a través de un enfriador de gas (42), durante la operación de la refrigeración, y deriva el enfriador de gas (42) a través de un conducto de derivación (60) durante la operación de la calefacción, y a continuación fluye hacia el evaporador (44), estando previsto entre el circuito de líquido refrigerante (12) y el circuito del medio refrigerante (40) un intercambiador de calor de acoplamiento (38), el cual se encuentra dispuesto sobre el lado del circuito de líquido refrigerante (40), del lado de presión del compresor (50) aguas arriba del enfriador de gas (42) y del conducto de derivación (60), con lo cual, el paso del líquido es controlado en función de parámetros de funcionamiento, a través del enfriador de gas (42) y del conducto de derivación (60), a través de una válvula de conmutación (62) en el conducto de derivación (60) y, respectivamente, a través de un válvula de conmutación (62, 64) tanto en la entrada así como en la salida del enfriador de gas (42), caracterizada porque, el intercambiador de calor de acoplamiento (38) se encuentra conectado del lado del circuito de líquido refrigerante (12), entre el motor de combustión interna (10) y el intercambiador de calor de calefacción (24), y, durante la operación de la calefacción, la instalación de aire acondicionado (38, 44, 50, 54) puede ser operada como bomba de calor, con lo cual el evaporador (44) sirve como fuente de calor para el circuito del medio refrigerante, y porque el medio refrigerante es refrigerado altamente en la válvula de expansión (54), de tal modo que succiona en el evaporador (44) el calor producido durante el secado del aire.

2. Instalación de aire acondicionado conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque, el medio refrigerante sirve como medio para que la irradiación de calor se produzca a una presión supercrítica.

3. Instalación de aire acondicionado conforme a la reivindicación 2, caracterizada porque, el medio refrigerante es dióxido de carbono.

4. Instalación de aire acondicionado conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, la válvula de conmutación (64) en la salida del enfriador de gas (42) se encuentra conformada como válvula de retención.

5. Instalación de aire acondicionado conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, el intercambiador de calor de calefacción (24) se encuentra puenteado mediante un conducto de derivación (26), en cuya ramificación se encuentra dispuesta una válvula reguladora de calor (28) controlada por la temperatura del aire caliente.

6. Instalación de aire acondicionado conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, en el lado del circuito del medio refrigerante (40), delante del intercambiador de calor de acoplamiento (38), se prevé una válvula de mariposa (74).

7. Instalación de aire acondicionado conforme a la reivindicación 6, caracterizada porque, delante de la válvula de mariposa (74), un conducto de derivación (76) se ramifica, el cual puentea el intercambiador de calor de acoplamiento (38) y presenta una válvula de conmutación (68).

8. Instalación de aire acondicionado conforme a la reivindicación 7, caracterizada porque, la válvula de conmutación (62) en el conducto de derivación (26) agregado al enfriador de gas (42), la válvula de conmutación (66) en la entrada del enfriador de gas (42) y la válvula de conmutación (68) en el conducto de derivación (76) agregada al intercambiador de calor de acoplamiento (38), se encuentran combinadas a una válvula de 4/2 vías.

9. Instalación de aire acondicionado conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, el intercambiador de calor de acoplamiento (38) funciona de acuerdo al principio de contracorriente.

10. Instalación de aire acondicionado conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, el intercambiador de calor de acoplamiento (38) está producido como una microestructura.

11. Instalación de aire acondicionado conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, en la dirección del flujo de aire, aguas abajo del enfriador de gas (42), se encuentra dispuesto un intercambiador de calor interno (52), el cual es atravesado, de acuerdo al principio de contracorriente, por un lado, por el medio refrigerante comprimido y, por otro lado, por el medio refrigerante expandido por el evaporador (44), en donde un conducto de derivación (56) con una válvula de seguridad (58) se encuentra conectado en paralelo con el intercambiador de calor interno (52).

12. Instalación de aire acondicionado conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, paralelamente al evaporador (44) se prevé un evaporador (78) adicional, el cual se encuentra expuesto al aire exterior.

13. Método de accionamiento de una instalación de aire acondicionado conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, durante el cambio de la refrigeración a la calefacción, la válvula de conmutación (66) en la entrada del enfriador de gas (42) y la válvula de conmutación (62) en el conducto de derivación (60) del enfriador de gas (42) se encuentran cerradas, mientras que la válvula de conmutación (64) en la salida del enfriador de gas (42) y la válvula de expansión (54) se encuentran abiertas, hasta que la presión en la salida del compresor (50) haya alcanzado un valor de consigna superior, ante el cual se abre la válvula de conmutación (62) del conducto de derivación (60), y se cierra la válvula de conmutación (64) en la salida del enfriador de gas (42), hasta que la presión de la salida del compresor (50) haya descendido hasta un valor de consigna inferior.