ES2905956T3 - Unidad de acondicionamiento empotrable - Google Patents

Abstract

Unidad de acondicionamiento empotrable (10) que comprende: un bastidor de soporte (11) que define un volumen de contención (15) y que está configurado para ser montado en un chasis de vehículo en una posición bajo el vehículo; un motor de combustión interna (33) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15); un generador eléctrico (43) accionado por el motor de combustión interna (33), estando el generador eléctrico (43) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15); un compresor (23), que comprende un motor de compresor eléctrico (24), estando el compresor (23) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15); un condensador (26) conectado de forma fluida al compresor (23) y soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15); caracterizada por que el generador eléctrico (43) está conectado eléctricamente a un conjunto de convertidor de alimentación (44) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15), estando el motor de compresor eléctrico (24) alimentado por el conjunto de convertidor de alimentación (44); y por que la unidad de acondicionamiento empotrable (10) comprende además un circuito de enfriamiento por agua (54, 57) que comprende un conjunto de disipador de calor (54) acoplado térmicamente al conjunto de convertidor de alimentación (44) y un intercambiador de líquido a aire (57), estando el circuito de enfriamiento por agua soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15); un conjunto de ventilador (41) activo en el intercambiador de líquido a aire (57) para mover aire sobre el intercambiador de líquido a aire (57).

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad de acondicionamiento empotrable

Campo técnico

La presente invención se refiere a una unidad de acondicionamiento empotrable.

En particular, la presente invención se refiere a una unidad de acondicionamiento empotrable diseñada para montarse debajo de un chasis de un vehículo para acondicionar la temperatura de la carga transportada.

Antecedentes de la técnica

Vehículos tales como camiones, tractores, remolques y camionetas se usan con frecuencia para transportar carga que debe mantenerse a temperatura controlada con el fin de evitar el deterioro de la carga durante el transporte. Normalmente, dichos vehículos comprenden un cajetín de carga acondicionada que se mantiene a una temperatura predeterminada mediante una unidad de acondicionamiento montada en el vehículo en una localización en la parte delantera del cajetín de carga o debajo del cajetín de carga.

Las unidades de acondicionamiento montadas debajo del cajetín de carga a menudo se denominan unidades de acondicionamiento empotrables, mientras que las unidades de acondicionamiento montadas en la parte delantera del cajetín de carga a menudo se denominan unidades de acondicionamiento de transporte montadas en la parte delantera.

Las unidades de acondicionamiento empotrables comprenden, en general, una caja en donde se coloca un compresor, un condensador enfriado por aire, se montan uno o más ventiladores, un filtro secador y una pluralidad de conductos de conexión. En el compresor se comprime un gas refrigerante a una temperatura y presión más altas. El gas refrigerante comprimido se mueve, a continuación, al condensador enfriado por aire donde el aire que fluye a través de un grupo de tubos y aletas de serpentín de condensador enfriando el gas hasta su temperatura de saturación. El flujo de aire a través del condensador se activa mediante unos ventiladores alimentados por unos motores eléctricos relevantes. Al eliminar el calor latente, el gas se condensa en un líquido de alta presión/baja temperatura y fluye a través de un filtro secador que mantiene el refrigerante limpio y seco. El líquido de alta presión/baja temperatura fluye a continuación hacia una válvula de expansión y un evaporador localizado fuera de la unidad empotrable y localizado en el cajetín de carga. A medida que el líquido condensado pasa a través de la válvula de expansión, parte de la misma se vaporiza en un gas y fluye en el evaporador. El aire del cajetín de carga fluye sobre el evaporador y el líquido condensado restante absorbe el calor del aire que fluye y se vaporiza. Los ventiladores de evaporador activan el aire que fluye sobre el evaporador e introducen el aire acondicionado en el cajetín de carga.

Con el fin de reducir el tamaño de las unidades empotrables, el compresor de las unidades de acondicionamiento empotrables es normalmente un compresor eléctrico y está alimentado por un alternador dedicado conectado, por una correa de transmisión, al motor de tracción del vehículo. El alternador dedicado se almacena en el compartimento del motor de tracción y convierte la potencia mecánica del motor de tracción del vehículo en alimentación eléctrica adecuada para activar el compresor y los ventiladores de condensador.

El documento EP 2072299 A2 desvela un ejemplo de una unidad de acondicionamiento empotrable.

Sumario de la invención

El solicitante ha observado que las unidades de acondicionamiento empotrables desveladas de manera breve anteriormente presentan algunos inconvenientes.

De hecho, la velocidad del alternador dedicado está directamente relacionada con la velocidad de rotación del motor de tracción del vehículo. En algunas circunstancias, la velocidad de rotación del motor de tracción no permite que el alternador produzca suficiente alimentación eléctrica para activar el compresor.

De hecho, el solicitante ha observado que cuando el vehículo se detiene, por ejemplo, debido a un atasco de tráfico, el motor de tracción rota a un mínimo de rpm y por lo tanto el alternador produce un bajo nivel de electricidad. Por lo tanto, en el caso de que sea necesario bajar la temperatura del cajetín de carga, el alternador no es capaz de producir suficiente alimentación eléctrica

El solicitante ha observado que esto puede poner en riesgo la calidad de la carga.

El solicitante también ha observado que cuando el vehículo está estacionado con el motor de tracción apagado mientras que el cajetín de carga necesita enfriarse, el motor de tracción debe estar encendido para alimentar al alternador.

El solicitante ha observado que esto provoca un alto nivel de consumo de combustible y, especialmente, un alto nivel de contaminación.

Es más, de acuerdo con la ley anticontaminación de algunos estados con respecto al ralentí, el motor de tracción debe estar apagado cuando el vehículo está estacionado y no puede encenderse hasta que el vehículo arranque nuevamente.

Por lo tanto, el solicitante ha abordado el problema de garantizar una temperatura de carga adecuada, una baja emisión de contaminantes y posiblemente un bajo consumo de combustible de la unidad de acondicionamiento de transporte empotrable.

Consecuentemente, la presente invención se refiere a una unidad de acondicionamiento empotrable que comprende: un bastidor de soporte que define un volumen de contención y está configurado para montarse en el chasis de vehículo en una posición bajo el vehículo;

un motor de combustión interna soportado por el bastidor de soporte en el volumen de contención;

un generador eléctrico accionado por el motor de combustión interna y conectado eléctricamente a un conjunto de convertidor de alimentación, estando el generador eléctrico y el conjunto de convertidor de alimentación soportados por el bastidor de soporte en el volumen de contención;

un compresor, que comprende un motor de compresor eléctrico alimentado por el conjunto de convertidor de alimentación, en donde el compresor está soportado por el bastidor de soporte en el volumen de contención; un condensador conectado de forma fluida al compresor y soportado por el bastidor de soporte en el volumen de contención;

un circuito de enfriamiento por agua que comprende un conjunto de disipador de calor acoplado térmicamente al conjunto de convertidor de alimentación y un intercambiador de líquido a aire, estando el circuito de enfriamiento por agua soportado por el bastidor de soporte en el volumen de contención;

un conjunto de ventilador activo en el intercambiador de líquido a aire para mover aire sobre el intercambiador de líquido a aire.

Al proporcionar la unidad de acondicionamiento empotrable con un motor de combustión interna dedicado diferente del motor de tracción del vehículo, puede garantizarse en todo momento la temperatura de carga adecuada, y pueden reducirse el consumo de combustible y el nivel de contaminación.

El solicitante ha percibido que un motor de combustión interna dedicado y un generador eléctrico dedicado, cuando se almacenan en la caja de la unidad de acondicionamiento empotrable, es necesario seleccionar con precisión los componentes que se montarán en la caja con el fin de evitar un tamaño excesivo de la unidad empotrable que puede resultar en una unidad empotrable inadecuada para montarse bajo el vehículo.

Sin embargo, el solicitante ha observado que seleccionar componentes eléctricos sobre la base de su tamaño respecto a las propiedades de rendimiento podría dar lugar a que los componentes eléctricos tuvieran diferentes estándares técnicos en términos de suministro de alimentación.

El solicitante ha percibido que al proporcionar la unidad empotrable con un conjunto de convertidor de alimentación que convierte la energía eléctrica de una forma a otra, la energía eléctrica generada por el generador eléctrico puede distribuirse adecuadamente a cada componente eléctrico.

El solicitante ha observado que un conjunto de convertidor de alimentación puede sufrir un sobrecalentamiento cuando se monta en una unidad de acondicionamiento empotrable, ya que un conjunto de convertidor de alimentación requiere gran cantidad de aire fresco a enfriar. Debido a la posición de la unidad empotrable (es decir, bajo el vehículo y entre las ruedas del vehículo), puede entrar una pequeña cantidad de aire fresco en la caja de la unidad empotrable, limitando de este modo el enfriamiento del conjunto de convertidor de alimentación.

Al proporcionar la unidad empotrable con un circuito de enfriamiento por agua que comprende un conjunto de disipador de calor acoplado térmicamente al conjunto de convertidor de alimentación y un intercambiador de líquido a aire, el conjunto de convertidor de alimentación puede enfriarse adecuadamente sin la necesidad de transportar aire fresco directamente al mismo.

A lo largo de la presente descripción y en las siguientes reivindicaciones, las expresiones "más exterior" (o exterior) e "más interior" (o interior) se usan para indicar posiciones dentro del volumen de contención que se refieren a un centro geométrico del volumen de contención; en particular, dichas expresiones indican respectivamente posiciones más alejadas y más cercanas al centro geométrico del volumen de contención.

A lo largo de la presente descripción y en las siguientes reivindicaciones, la expresión "circuito de enfriamiento por agua" se usa para indicar un circuito en donde se usa cualquier mezcla y/o solución líquida adecuada como conductor de calor. Dicha mezcla y/o solución líquida adecuada no se limita al agua.

A continuación, se describen las características preferentes de la unidad de acondicionamiento empotrable de acuerdo con la presente invención, que pueden proporcionarse individualmente o en combinación, de acuerdo con las reivindicaciones.

Preferentemente, el intercambiador de líquido a aire está localizado delante del condensador en la posición más exterior del volumen de contención; estando dicho conjunto de ventilador también activo en el condensador.

El solicitante ha percibido que esta configuración permite maximizar el efecto de enfriamiento del conjunto de ventilador y minimizar el tamaño de la unidad empotrable. Por supuesto, con el fin de enfriar adecuadamente el conjunto de convertidor de alimentación, el punto de ajuste de temperatura del refrigerante del circuito de enfriamiento por agua está preferentemente comprendido entre 40 °C y 65 °C, más preferentemente es de aproximadamente 50 °C. Por el contrario, la temperatura en el condensador puede ser mayor con respecto a la temperatura del refrigerante del circuito de enfriamiento por agua.

El solicitante ha observado que al exponer el intercambiador de líquido a aire del circuito de enfriamiento por agua al aire fresco (es decir, al proporcionar el intercambiador de líquido a aire del circuito de enfriamiento por agua en la posición más exterior del volumen de contención) y al colocar el condensador detrás del intercambiador de líquido a aire, el aire fresco aspirado por el conjunto de ventilador pasa en primer lugar a través del intercambiador de líquido a aire y a continuación pasa a través del condensador. El aire fresco aspirado enfría el refrigerante que fluye hacia el intercambiador de líquido a aire y aumenta su temperatura a valores que todavía son adecuados para enfriar adecuadamente el condensador.

Preferentemente, se proporciona un radiador de motor para enfriar el motor de combustión interna soportado por el bastidor de soporte en el volumen de contención; dicho conjunto de ventilador también está activo en dicho radiador de motor.

En otras palabras, puede usarse el mismo conjunto de ventilador para mover el aire a través de tanto el radiador de motor como el intercambiador de líquido a aire, enfriando de este modo tanto el refrigerante del circuito de enfriamiento por agua como el refrigerante (o aceite) del motor de combustión interna. Esto reduce aún más el tamaño de la unidad empotrable.

Preferentemente, el radiador de motor se coloca delante del condensador.

Preferentemente, el intercambiador de líquido a aire está en la posición más exterior del volumen de contención, el condensador está en la posición más interior del volumen de contención y el radiador de motor está colocado entre el condensador y el intercambiador de líquido a aire, estando dicho conjunto de ventilador también activo en el condensador.

El solicitante ha observado que el condensador puede enfriarse a una temperatura superior que la del refrigerante que fluye hacia el radiador de motor y, por lo tanto, puede colocarse detrás del radiador de motor, permitiendo de este modo que el mismo conjunto de ventiladores actúe sobre el intercambiador de líquido a aire, el radiador de motor y el condensador.

Como alternativa, el intercambiador de líquido a aire y el radiador de motor se colocan uno al lado de otro o se superponen verticalmente, estando dicho conjunto de ventilador también activo en el condensador y estando el condensador colocado en una posición más interior en el volumen de contención.

El solicitante ha observado que las dimensiones del radiador de motor y del intercambiador de líquido a aire pueden seleccionarse de tal manera que la suma de su área delantera sea sustancialmente igual al área delantera del condensador.

Preferentemente, el área delantera del radiador de motor, es decir, el área del radiador de motor orientada hacia el entorno exterior al volumen de contención, es al menos 2 veces el área delantera del intercambiador de líquido a aire, más preferentemente 3 veces el área delantera del intercambiador de líquido a aire, más preferentemente 4 veces el área delantera del intercambiador de líquido a aire.

El solicitante ha percibido que puede obtenerse una reducción adicional en el tamaño de la unidad empotrable colocando uno al lado de otro o superponiendo entre sí el radiador de motor y el intercambiador de líquido a aire. En tal configuración, el conjunto de ventilador actúa preferentemente tanto en el radiador de motor como en el intercambiador de líquido a aire.

Preferentemente, el intercambiador de líquido a aire, el condensador y el radiador de motor están montados en una carcasa común que tiene una abertura de ventilación provista de una rejilla.

Preferentemente, el conjunto de ventilador está montado en la carcasa en un lado opuesto con respecto a la abertura de ventilación.

Preferentemente, el conjunto de ventilador comprende una pluralidad de sopladores axiales, más preferentemente dos sopladores, colocados uno al lado de otro.

Preferentemente, el compresor, el condensador, el intercambiador de líquido a aire, el radiador de motor y dicho conjunto de ventilador se colocan en un primer compartimento de dicho volumen de contención y el motor de combustión interna y el generador eléctrico se colocan en un segundo compartimento de dicho volumen de contención.

Esto permite separar los componentes diseñados para producir alimentación, tales como el motor de combustión interna y el generador eléctrico, de los componentes destinados al acondicionamiento del cajetín de carga. Por lo tanto, se simplifica el mantenimiento de la unidad empotrable.

Preferentemente, el conjunto de convertidor de alimentación está montado en un soporte móvil, pudiendo el soporte móvil moverse desde una primera posición, donde el conjunto de convertidor de alimentación se coloca dentro del volumen de contención, y una segunda posición, donde el conjunto de convertidor de alimentación se coloca al menos parcialmente fuera del volumen de contención.

El solicitante ha observado que el conjunto de convertidor de alimentación comprende la mayoría de las placas de circuitos electrónicos y, por lo tanto, puede estar sujeto a un mantenimiento más intensivo. Al proporcionar el conjunto de convertidor de alimentación al menos parcialmente extraíble del volumen de contención, puede accederse fácilmente a las placas de circuitos electrónicos del mismo.

Preferentemente, el soporte móvil divide el primer compartimento del segundo compartimento. En otras palabras, el soporte móvil se proporciona entre los componentes diseñados para producir alimentación y los componentes diseñados para acondicionar el cajetín de carga.

Preferentemente, el generador eléctrico está montado directamente en el motor de combustión interna; el motor de combustión interna y el generador eléctrico comparten el mismo árbol de transmisión. En otras palabras, el motor de combustión interna y el generador eléctrico están montados integralmente para minimizar su tamaño total.

Preferentemente, el conjunto de convertidor de alimentación comprende un rectificador de CA/CC conectado eléctricamente al generador eléctrico para convertir una corriente de CA generada por el generador eléctrico en corriente de CC y un inversor de ^c C/CA conectado eléctricamente al rectificador de CA/CC para convertir la corriente de CC en una corriente de CA adecuada para alimentar el motor de compresor eléctrico.

Preferentemente, el conjunto de convertidor de alimentación comprende además un convertidor de CC/CC conectado eléctricamente al rectificador de CA/CC para convertir la corriente de CC en una corriente de CC adecuada para alimentar el conjunto de ventilador.

Mediante este conjunto de convertidor de alimentación, la corriente de CA generada por el generador eléctrico se rectifica en corriente de CC preferentemente a alta tensión (por ejemplo, a 600 V). La corriente de CC de alta tensión se alimenta a un bus de CC de alta tensión para convertirla adicionalmente para cumplir con los requisitos específicos de cada carga eléctrica. Como ejemplo, puede conectarse un inversor de CC/CA al bus de CC de alta tensión para activar adecuadamente el motor de compresor eléctrico.

Preferentemente, el nivel de tensión en el bus de CC de alta tensión se monitoriza constantemente y se mantiene constante mediante un sistema de control adecuado que actúa en el acelerador del motor de combustión interna, con el fin de garantizar que las cargas eléctricas puedan operar adecuadamente.

El bus de CC de alta tensión permite además proporcionar fuentes de alimentación diferentes del motor de combustión interna para alimentar las cargas eléctricas, tales como una batería, unos paneles solares fotovoltaicos y un suministro de tierra, siempre que cada una de las diferentes fuentes de alimentación esté conectada eléctricamente al bus de CC de alta tensión a través de un convertidor adecuado para convertir la corriente eléctrica entrante en CC de alta tensión.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirá la presente invención con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran algunas, pero no todas, las realizaciones de la invención.

Para los fines de la presente descripción y de las reivindicaciones adjuntas, el uso de "un" o "una" se emplea para describir elementos y componentes de la invención. Esto se hace simplemente por conveniencia y para dar una idea general de la invención. La presente descripción debería leerse para incluir uno o al menos uno y el singular también incluye el plural a menos que sea obvio que se entiende de otra manera.

Para los fines de la presente descripción y de las reivindicaciones adjuntas, excepto donde se indique lo contrario, todos los números que expresan cantidades, cifras, porcentajes, etc., deben entenderse que están modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". También, todos los intervalos incluyen los puntos máximo y mínimo desvelados e incluyen cualquier intervalo intermedio entre los mismos, que pueden o no enumerarse específicamente en el presente documento.

- La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una unidad de acondicionamiento empotrable de acuerdo con la presente invención;

- la figura 2 muestra otra vista en perspectiva de la unidad de acondicionamiento empotrable de la figura 1;

- la figura 3 muestra una vista en perspectiva adicional de la unidad de acondicionamiento empotrable de la figura 1 con algún componente eliminado por motivos de claridad;

- la figura 4 muestra una vista en perspectiva de algunos componentes de la unidad de acondicionamiento empotrable de la figura 1;

- la figura 5 muestra una vista en sección a lo largo del plano V-V de la unidad de acondicionamiento empotrable de la figura 3;

- la figura 6 muestra una vista en sección a lo largo del plano VI-VI de la unidad de acondicionamiento empotrable de la figura 3;

- la figura 7 muestra una vista desde arriba de la unidad de acondicionamiento empotrable de la figura 1 en una condición de mantenimiento;

- la figura 8 es una vista esquemática de algunos componentes de la unidad de acondicionamiento empotrable de la presente invención.

Descripción detallada

Una unidad de acondicionamiento empotrable de acuerdo con la presente invención se indica con el número de referencia 10 en la figura 1.

La unidad empotrable 10 es adecuada para montarse bajo el chasis de un vehículo, preferentemente entre las ruedas del vehículo.

Como se ilustra en la figura 1, la unidad empotrable 10 comprende un bastidor 11 constituido por unos montantes 12 y un travesaño 13 que forman una estructura sustancialmente paralelepipédica.

Una pluralidad de paneles de cubierta 14 están montados en el bastidor 11 con el fin de cerrar la estructura paralelepipédica y definir un volumen de contención 15. Los paneles de cubierta 14 pueden montarse y desmontarse del bastidor 11 con el fin de poder acceder al interior del volumen de contención 15 cuando sea necesario.

La unidad empotrable 10 tiene una parte superior 16, una parte inferior 17, un lado delantero 18, un lado trasero 19 y unos lados izquierdo 20 y derecho 21. Los términos "delantero", "trasero", "izquierdo" y "derecho" se usan por motivos de descripción y no implican ninguna orientación particular de la unidad empotrable 10 con respecto al vehículo. Por el contrario, la parte superior 16 está diseñada para estar más cerca del chasis de vehículo y la parte inferior 17 está diseñada para estar más alejada del chasis de vehículo.

Los paneles de cubierta 14 cierran la parte superior 16, la parte inferior 17, el lado delantero 18, el lado trasero 19, los lados izquierdo 20 y derecho 21 de la unidad empotrable 10.

Como se ilustra en la figura 2, el panel de cubierta 14 que cierra el lado derecho 21 comprende una rejilla 22 que permite la entrada de aire fresco al volumen de contención 15. La rejilla 22 comprende una estructura reticular o celular para evitar que entren desechos en el volumen de contención 15.

La unidad de acondicionamiento empotrable 10 es parte de un sistema de acondicionamiento usado para acondicionar el aire del cajetín de carga del vehículo.

Para este fin, la unidad de acondicionamiento empotrable 10 comprende un compresor 23 montado en el bastidor 11 preferentemente en la proximidad del lado delantero 18 y el lado izquierdo 20 de la unidad empotrable 10 (véanse las figuras 1, 2 y 3). El compresor 23 es un compresor de espiral que tiene un motor eléctrico integral 24 dentro del cuerpo del compresor 23. La elección de un compresor de espiral se debe al hecho de que es muy compacto y de funcionamiento suave y no requiere suspensión por resorte en comparación con otros tipos de compresores tales como el compresor de pistón.

El compresor 23 está conectado de manera fluida a través de un puerto de descarga 25 a un condensador 26, con el fin de condensar el vapor de refrigerante caliente y comprimido.

En la realización preferente de la invención, el puerto de descarga 25 del compresor 23 no está directamente conectado al condensador 26; el refrigerante comprimido pasa preferentemente a través de un separador de aceite 27, para evitar que el aceite disperso en el refrigerante comprimido fluya hacia los diversos componentes del sistema de acondicionamiento, antes de entrar en el condensador 26.

El condensador 26 es un serpentín de condensador plano. El condensador 26 es preferentemente un intercambiador de calor de paquete con aletas en donde el refrigerante comprimido fluye a través de una serpentina que se inserta en un paquete de aletas paralelas. El refrigerante comprimido transfiere calor a la serpentina que, a su vez, transfiere calor a las aletas. Las aletas se enfrían por aire.

El condensador 26 está conectado de manera fluida a un puerto de suministro 28 localizado en un lado de la unidad empotrable 10 (en la realización ilustrada localizado en el lado delantero 18). El puerto de suministro 28 está diseñado para acoplarse a un tubo que, desde la unidad empotrable 10 llega al cajetín de carga para permitir que el refrigerante condensado y presurizado fluya a través de una válvula de expansión y a través de un evaporador. El tubo, la válvula de expansión y el evaporador no se muestran ya que, preferentemente, no forman parte de la unidad empotrable 10. En particular, el evaporador se coloca, en general, en una pared del cajetín de carga, mientras que la válvula de expansión puede colocarse en las proximidades del evaporador, fuera de la unidad empotrable 10 (como en la realización preferente) o dentro de la unidad empotrable 10.

En la realización preferente de la invención, el condensador 26 no está conectado directamente al puerto de suministro 28; el refrigerante condensado y presurizado pasa preferentemente a través de otros dispositivos antes de llegar al puerto de suministro 28 para garantizar un tratamiento adecuado del refrigerante presurizado. Como ejemplo, el refrigerante condensado y presurizado que sale del condensador 26 pasa a través de un receptor de líquido 29, que actúa como amortiguador, a continuación, pasa a través de un filtro secador 30, para atrapar y contener la humedad y los contaminantes, y a continuación llega al puerto de suministro 28.

La unidad empotrable 10 comprende además un puerto de entrada 31 para permitir que el refrigerante que sale del evaporador entre en el compresor 23 y reinicie el ciclo de refrigeración.

Tal y como se ha expuesto, los componentes anteriores de la unidad empotrable 10 son adecuados para acondicionar el cajetín de carga. Tales componentes, es decir, el compresor 23, el condensador 26 y los posibles dispositivos adicionales descritos, están contenidos en un primer compartimento 32 del volumen de contención 15. El primer compartimento 32 está delimitado por una parte de los paneles de cubierta 14 colocados en la parte inferior 17, la parte superior 16, el lado izquierdo 20 y derecho 21, así como el panel de cubierta 14 colocado en el lado delantero 18.

La unidad empotrable 10 comprende además dispositivos de generación de alimentación para activar todos los componentes eléctricos de la unidad empotrable 10.

En particular, se proporciona un motor de combustión interna 33, preferentemente un motor diésel, colocado en un segundo compartimento 34 del volumen de contención 15. El segundo compartimento 34 es adyacente al primer compartimento 32 y está delimitado por una parte de los paneles de cubierta 14 colocados en la parte inferior 17, la parte superior 16, el lado izquierdo 20 y derecho 21, así como el panel de cubierta 14 colocado en la parte trasera 19. El primer compartimento 32 está dividido por el segundo compartimento 34 por un travesaño 13 colocado en la parte superior 16.

El motor de combustión interna 33 está montado transversalmente en el bastidor 11, es decir, se extiende desde el lado derecho 21 hasta el lado izquierdo 20. En particular, en el panel de cubierta 14 en el lado derecho 21 se proporciona una abertura para permitir que un tubo de escape 35 del motor 33 salga del bastidor 11.

El motor de combustión interna 33 está conectado a un radiador 36 colocado en el primer compartimento 32 del volumen de contención 15. En la realización preferente, el motor de combustión interna 33 está refrigerado por agua, es decir, se enfría mediante un circuito cerrado que transporta refrigerante líquido a través de canales en el bloque de motor y la culata. El refrigerante líquido se dirige al radiador 36 y a continuación de vuelta al motor una vez enfriado.

El radiador 36 es preferentemente un intercambiador de calor de paquete con aletas en donde el refrigerante líquido fluye a través de una serpentina que se inserta en un paquete de aletas paralelas.

Como se ilustra en las figuras 3, 4 y 5, el radiador 36 se coloca delante del condensador 26. En particular, el radiador 36 está en la posición más exterior y el condensador 26 está en la posición más interior del volumen de contención 15. El radiador 36 y el condensador 26 se colocan en el lado derecho 21 del bastidor 11.

Tanto el radiador 36 como el condensador 26 están montados en una carcasa común 37. La carcasa 37 comprende una pared interior 38, una pared superior 39 y dos paredes laterales, para contener tanto el radiador 36 como el condensador 26. La carcasa 37 presenta una abertura de ventilación 40 opuesta a la pared interior 38 para permitir que el aire fresco entre en la carcasa 37 y llegue el radiador 36 y el condensador 26. La abertura de ventilación 40 está cerrada por la rejilla 22 proporcionada en el panel de cubierta 14 colocado en el lado derecho 21.

Un conjunto de ventilador 41, en forma de un par de sopladores axiales 42 que tienen un motor eléctrico de CC integral 42a está unido a la carcasa 37. En particular, cada soplador axial 42 está conectado a la pared interior 38 de la carcasa 37. Para este fin, la pared interior 38 presenta dos aberturas a través de las que actúan los sopladores. Cada soplador axial 42 tiene unas paletas que obligan al aire a moverse en paralelo a un árbol alrededor del que rotan las paletas.

El conjunto de ventilador es operativo tanto en el radiador 36 del motor 33 como en el condensador 26. En particular, el conjunto de ventilador 41 se orienta directamente hacia el condensador 26 que, a su vez, se orienta directamente hacia el radiador de motor 36, como se ilustra, por ejemplo, en la figura 4.

El conjunto de ventilador 41 ayuda a mover el aire a través del condensador 26 y el radiador 36 con el fin de hacer que se enfríe el refrigerante comprimido en el condensador 26 y el líquido refrigerante en el radiador 36. Más específicamente, el aire que entra por la abertura de ventilación 40 a través de la rejilla 22 circula alrededor de las aletas del condensador y las aletas del radiador enfriando el mismo.

El aire fresco movido por el conjunto de ventilador 41 fluye en primer lugar sobre las aletas del radiador de motor 36 y a continuación llega a las aletas del condensador 26. Por lo tanto, el efecto de enfriamiento del aire fresco es máximo en el radiador de motor 36, ya que el aire que fluye sobre el condensador se ha calentado mediante el radiador de motor 36.

La potencia mecánica del motor de combustión interna se transforma en alimentación eléctrica mediante un generador eléctrico 43. El generador eléctrico 43 es preferentemente un tipo de imán permanente síncrono de CA. El árbol de transmisión del motor de combustión interna 33 es el árbol de transmisión del generador eléctrico 43, de tal manera que entre el motor de combustión interna 33 y el generador eléctrico 43 no se interponga una polea de transmisión ni ningún otro tipo de dispositivo de transmisión. En otras palabras, el motor de combustión interna 33 y el generador eléctrico 43 están montados integralmente y forman una unidad unitaria.

La alimentación eléctrica generada por el generador eléctrico 43 se usa para activar el motor de compresor 24 y el motor eléctrico de CC 42a de los sopladores axiales 42, así como para activar cualquier otro dispositivo eléctrico de la unidad empotrable 10.

Para este fin, el generador eléctrico 43 no está directamente acoplado a las cargas eléctricas, tal como el motor de compresor 24, de la unidad empotrable 10. Por el contrario, el generador eléctrico 43 está conectado eléctricamente a un conjunto de convertidor de alimentación 44 que convierte la corriente de CA proporcionada por el generador eléctrico 43 en corriente de CC.

En particular, el conjunto de convertidor de alimentación 44 comprende un rectificador de CA/CC 45 conectado eléctricamente al generador eléctrico 43 para convertir la corriente de CA generada por el generador eléctrico 43 en corriente de CC, como se ilustra esquemáticamente en la figura 8.

El rectificador de CA/CC 45 convierte la corriente de CA en una corriente de CC alta que tiene una tensión comprendida entre 400 V y 800 V, preferentemente de 600 V.

El conjunto de convertidor de alimentación 44 comprende además un bus de CC de alta tensión 46 conectado eléctricamente al rectificador de CA/CC 45. El bus de CC de alta tensión 46 alimenta todas las cargas eléctricas de la unidad empotrable 10.

En particular, el conjunto de convertidor de alimentación 44 comprende un inversor de CC/CA 47 conectado al bus de CC de alta tensión 46 (y, por lo tanto, al rectificador de CA/CC 45) para alimentar el motor de compresor 24. El conjunto de convertidor de alimentación 44 comprende además un convertidor de CC/CC 48 conectado eléctricamente al bus de CC de alta tensión 46 para convertir la corriente de CC de alta tensión a una corriente de CC de baja tensión (por ejemplo, a 24 V) para alimentar los motores de CC eléctricos 42a de los sopladores 42. El nivel de tensión del bus de CC de alta tensión 46 puede mantenerse constante mediante un sistema de control adecuado (no mostrado) que actúa en el acelerador del motor de combustión interna.

El bus de CC de alta tensión 46 también puede conectarse a otras fuentes de alimentación eléctrica diferentes del generador eléctrico 43, como se ilustra esquemáticamente en la figura 8. Como ejemplo, los paneles solares fotovoltaicos 49 pueden montarse en la parte superior del cajetín de carga para producir una corriente de CC. Los paneles solares fotovoltaicos 49 pueden conectarse a un convertidor de CC/CC 49a para convertir la tensión de los paneles solares fotovoltaicos 49 a la misma tensión del bus de CC de alta tensión 46. De nuevo, puede conectarse un paquete de baterías 50 a un cargador de baterías 51 que está conectado al bus de CC de alta tensión 46. El cargador de baterías 51 puede cargar el paquete de baterías 50 absorbiendo la alimentación del bus de CC de alta tensión 46 y puede alimentar el bus de CC de alta tensión 46 con corriente de CC del paquete de baterías. Es más, la unidad empotrable puede proporcionarse con un enchufe de CA 52 conectable a un suministro de tierra 100. El enchufe de CA 52 puede conectarse al rectificador de CA/CC 45 para suministrar corriente de CC al bus de CC de alta tensión 46.

El rectificador de CA/CC 45, el bus de CC de alta tensión 46, el inversor de CC/CA 47, el convertidor de CC/CC 48, el convertidor de CC/CC 49a de los paneles solares fotovoltaicos (cuando se proporcionen), el cargador de batería 51 (cuando se proporcione), es decir, el conjunto de convertidor de alimentación 44, se montan preferentemente en placas de circuitos electrónicos que se alojan en uno o más cajetines de control 53 colocados en el bastidor 11. El cajetín de control 53 se enfría con agua proporcionando un conjunto de disipador de calor 54 (figura 6) acoplado térmicamente al cajetín de control 53 que está preferentemente en contacto directo con las placas de circuitos electrónicos.

El conjunto de disipador de calor 54 comprende un bloque de agua 55 que tiene una placa 56 fabricada de metales con alta conductividad térmica tales como aluminio o cobre en contacto con el conjunto de convertidor de alimentación 44 (es decir, con las placas de circuitos electrónicos). El bloque de agua 55 comprende además una pluralidad de canales o una serpentina 56a a través de la que fluye un refrigerante para enfriar la placa 56.

El conjunto de disipador de calor 54 está conectado de manera fluida a un intercambiador de líquido a aire 57 localizado delante del condensador 26. El intercambiador de líquido a aire 57 comprende una serpentina en donde fluye el refrigerante caliente para enfriarse y un paquete de aletas paralelas diseñadas para estar expuestas al aire. El conjunto de ventilador 41 actúa en el intercambiador de líquido a aire 57 ayudando a mover el aire a través del intercambiador de líquido a aire 57 con el fin de hacer que se enfríe el refrigerante caliente. Más específicamente, el aire que entra en la abertura de ventilación 40 a través de la rejilla 22 circula alrededor de las aletas del intercambiador de líquido a aire 57 enfriándolo.

A este respecto, el intercambiador de líquido a aire 57 está en la posición más exterior del volumen de contención 15, en particular, en la misma posición del radiador de motor 36.

En otras palabras, el radiador de motor 36 y el intercambiador de líquido a aire 57 están colocados delante del condensador 26 y ambos se orientan hacia la rejilla 22, de tal manera que ambos estén expuestos al aire fresco. En particular, el radiador de motor 36 y el intercambiador de líquido a aire 57 están superpuestos entre sí, estando el radiador de motor 36 encima del intercambiador de líquido a aire 57 o el intercambiador de líquido a aire 57 estando encima del radiador de motor 36.

En la realización preferente de la invención, el radiador de motor 36 y el intercambiador de líquido a aire 57 comparten el mismo paquete de aletas paralelas. Claramente, la serpentina del radiador de motor 36 y del intercambiador de líquido a aire 57 están separadas una de otra y no están en comunicación de fluidos.

La superficie del condensador 26 dirigida hacia la abertura de ventilación 40, es decir, el lado delantero del condensador 26, presenta un área que es sustancialmente igual a la suma de las áreas de las superficies del radiador de motor 36 y del intercambiador de líquido a aire 57 que se orientan hacia la abertura de ventilación 40. La línea punteada de la figura 4 indica idealmente una separación entre el paquete de aletas paralelas que actúan en la serpentina del radiador de motor 36 y el paquete de aletas paralelas que actúan en la serpentina del intercambiador de líquido a aire 57.

En particular, el área delantera del radiador de motor 36 es aproximadamente el cuádruple del área delantera del intercambiador de líquido a aire 57.

El cajetín de control 53, junto con el conjunto de convertidor de alimentación 44, está montado en un soporte móvil 58 colocado entre el primer compartimento 32 y el segundo compartimento 34 del volumen de contención 15.

El soporte móvil 58 está montado sobre unas guías deslizantes 59 fijadas al bastidor 11 en el travesaño 13 localizado entre el primer compartimento 32 y el segundo compartimento 34.

El soporte móvil 58 puede trasladarse a lo largo de una dirección transversal a la unidad empotrable 10, es decir, en una dirección que se extiende desde el lado derecho 21 al lado izquierdo 20, entre una primera posición y una segunda posición.

En la primera posición (ilustrada, por ejemplo, en la figura 3), el soporte móvil 58 está completamente alojado en el volumen de contención 15 de tal manera que el cajetín de control 53, junto con el conjunto de convertidor de alimentación 44, se inserta completamente en el volumen de contención 15.

En la segunda posición (ilustrada en la figura 7), el soporte móvil 58 está parcialmente fuera del volumen de contención 15 de tal manera que el cajetín de control 53, junto con el conjunto de convertidor de alimentación 44, emerge del volumen de contención 15. Como se ilustra en la figura 7, en la segunda posición, el cajetín de control 53 emerge del lado izquierdo 20 de la unidad empotrable 10.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) que comprende:

un bastidor de soporte (11) que define un volumen de contención (15) y que está configurado para ser montado en un chasis de vehículo en una posición bajo el vehículo;

un motor de combustión interna (33) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15); un generador eléctrico (43) accionado por el motor de combustión interna (33), estando el generador eléctrico (43) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15);

un compresor (23), que comprende un motor de compresor eléctrico (24), estando el compresor (23) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15); un condensador (26) conectado de forma fluida al compresor (23) y soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15);

caracterizada por que el generador eléctrico (43) está conectado eléctricamente a un conjunto de convertidor de alimentación (44) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15), estando el motor de compresor eléctrico (24) alimentado por el conjunto de convertidor de alimentación (44);

y por que la unidad de acondicionamiento empotrable (10) comprende además un circuito de enfriamiento por agua (54, 57) que comprende un conjunto de disipador de calor (54) acoplado térmicamente al conjunto de convertidor de alimentación (44) y un intercambiador de líquido a aire (57), estando el circuito de enfriamiento por agua soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15);

un conjunto de ventilador (41) activo en el intercambiador de líquido a aire (57) para mover aire sobre el intercambiador de líquido a aire (57).

2. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el intercambiador de líquido a aire (57) está colocado delante del condensador (26) en la posición más exterior del volumen de contención (15); siendo dicho conjunto de ventilador (41) también activo en el condensador (26).

3. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, que comprende un radiador de motor (36) para enfriar el motor de combustión interna (33) soportado por el bastidor de soporte (11) en el volumen de contención (15); siendo dicho conjunto de ventilador (41) también activo en dicho radiador de motor (36).

4. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el radiador de motor (36) está colocado delante del condensador (26).

5. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 4, en donde el intercambiador de líquido a aire (57) está en la posición más exterior del volumen de contención (15), el condensador (26) está en la posición más interior del volumen de contención (15) y el radiador de motor (36) está colocado entre el condensador (26) y el intercambiador de líquido a aire (57), siendo dicho conjunto de ventilador (41) también activo en el condensador (26).

6. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 4, en donde el intercambiador de líquido a aire (57) y el radiador de motor (36) están colocados uno al lado de otro o se superponen verticalmente entre sí, siendo dicho conjunto de ventilador (41) también activo en el condensador (26).

7. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en donde el intercambiador de líquido a aire (57), el condensador (26) y el radiador de motor (36) están montados en una carcasa común (37) que tiene una abertura de ventilación (40) cubierta por una rejilla (22).

8. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde dicho conjunto de ventilador (41) comprende un par de sopladores axiales (42) montados uno al lado de otro en la carcasa (37) en un lado opuesto con respecto a la abertura de ventilación (40).

9. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el compresor (23), el condensador (26), el intercambiador de líquido a aire (57), el radiador de motor (36) y dicho conjunto de ventilador (41) están colocados en un primer compartimento (32) de dicho volumen de contención (15) y el motor de combustión interna (33) y el generador eléctrico (43) están colocados en un segundo compartimento (34) de dicho volumen de contención (15).

10. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conjunto de convertidor de alimentación (44) está montado en un soporte móvil (58), pudiendo el soporte móvil (58) moverse desde una primera posición, donde el conjunto de convertidor de alimentación (44) está colocado dentro del volumen de contención (15), y una segunda posición, donde el conjunto de convertidor de alimentación (44) está colocado al menos parcialmente fuera del volumen de contención (15).

11. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con las reivindicaciones 9 y 10, en donde el soporte móvil (58) separa el primer compartimento (32) del segundo compartimento (34).

12. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el generador eléctrico (43) está montado directamente en el motor de combustión interna (33); compartiendo el motor de combustión interna (33) y el generador eléctrico (43) un mismo árbol de transmisión.

13. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conjunto de convertidor de alimentación (44) comprende un rectificador de CA/CC (45) conectado eléctricamente al generador eléctrico (43) para convertir una corriente de CA generada por el generador eléctrico (43) a una corriente de CC y un inversor de CC/CA (47) conectado eléctricamente al rectificador de CA/CC (45) para convertir la corriente de CC a una corriente de CA adecuada para alimentar el motor de compresor eléctrico (24).

14. Unidad de acondicionamiento empotrable (10) de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el conjunto de convertidor de alimentación (44) comprende además un convertidor de CC/CC (48) conectado eléctricamente al rectificador de CA/CC (45) para convertir la corriente de CC en una corriente de CC adecuada para alimentar el conjunto de ventilador (41).