ITTO940964A1 - Dispositivo di climatizzazione per un autoveicolo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo di climatizzazione per un automobile consistente in una plancia avente una superficie traspirante (TR) e quindi permeabile all'aria, attraverso la quale viene fatta fluire dell'aria dall'interno della plancia nell'abitacolo dell'automobile stessa in modo da dissipare il calore assorbito dalla superficie superiore (TR) della plancia per irraggiamento solare. L'invenzione può essere vantaggiosamente impiegata con vetri (P) non atermici, cioè trasparenti ai raggi infrarossi in modo da eliminare anche il fastidioso riscaldamento dei cosiddetti vetri atermici.(Figura 3)

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di climatizzazione per un autoveicolo"

DESCRIZIONE'

La presente invenzione fa riferimento in generale ai dispositivi di climatizzazione dell'aria all'interno dell'abitacolo di un autoveicolo. Più specificamente l'invenzione fa riferimento ad un dispositivo di climatizzazione integrato con la plancia di un autoveicolo.

Le moderne automobili vengono costruite con superfici vetrate sempre maggiori. In particolare il parabrezza è diventato sempre più ampio ed inclinato verso la posizione orizzontale.

Le nuove geometrie automobilistiche hanno tuttavia esaltato l'effetto degli scambi radiativi. Le superfici vetrate, infatti, hanno un'ampiezza tale per cui l'interno dell'abitacolo risulta abbondantemente esposto ai raggi solari. Ciò fa si che in condizioni di buon irraggiamento solare (ad esempio in una giornata estiva) la quantità di energia termica , essenzialmente sotto forma di raggi infrarossi, che penetra all'interno dell'abitacolo sia molto elevata. E' noto che oggetti di colore nero o scuro posti all'interno di un'automobile parcheggiata al sole e chiusa, al cui interno cioè non via sia circolazione d'aria, possono raggiungere temperature molto elevate (maggiori di 100°C).

Questo problema è particolarmente rilevante nel caso della plancia, cioè quel componente dell'abitacolo situato davanti al guidatore ed al passeggero anteriore ed in cui sono installati il cruscotto portastrumenti, vani e cassetti portaoggetti, interruttori e dispositivi di comando, bocchette di aerazione, ecc. . La plancia si trova proprio al di sotto del parabrezza per cui è completamente esposta all'irraggiamento solare ed è tipicamente di colore scuro ed opaco allo scopo di evitare fastidiosi riflessi luminosi, diretti oppure indiretti attraverso il parabrezza, al guidatore.

La superficie superiore della plancia, cioè quella posta direttamente al di sotto del parabrezza, è quindi uno dei componenti interni dell'abitacolo che sono maggiormente soggetti a riscaldamento a causa dell'irraggiamento solare. Tale fenomeno è talmente rilevante che costituisce un problema non solo ad automobile ferma ma anche ad automobile in movimento. Infatti anche in movimento, cioè con aria in circolazione all'interno dell'abitacolo, la plancia può raggiungere, a causa dell'irraggiamento solare;, temperature elevate. Questo fatto può risultare fastidioso per il guidatore, ed anche per il passeggero, poiché la plancia essendo calda emette a sua volta radiazioni infrarosse le quali condizionano totalmente la sensazione termica del guidatore che deve sopportare un fastidio termico difficilmente compensabile con getti di aria fredda.

Per ovviare a questo inconveniente, e ad altri, recentemente sono stati adottati sulla maggior parte delle automobili vetri cosiddetti atermici. Tali vetri atermici sono caratterizzati dal fatto di essere parzialmente opachi alle radiazioni infrarosse limitandone quindi sostanzialmente l'ingresso all'interno dell'abitacolo. I vetri atermici tuttavia riducono le radiazioni infrarosse che penetrano all'interno dell'abitacolo assorbendole e per tale motivo si scaldano a loro volta. Si verifica quindi un’emissione di radiazioni infrarosse dai vetri atermici verso il guidatore. E’ evidente quindi che i vetri atermici non risolvono il suddetto problema che viene attenuato invece dai costosi vetri IR riflettenti non ancora commerciali.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di climatizzazione che permetta di risolvere in modo soddisfacente tutti i problemi sopra indicati.

Più precisamente lo scopo della" presente invenzione è quello dì:

ridurre i fenomeni di scambio termico tra la plancia ed il guidatore,

ridurre la temperatura di superficie della plancia,

migliorare il comfort termico in abitacolo distribuendo l'aria a bassa velocità su grandi superfici .

Secondo una forma di attuazione alternativa, che verrà descritta nel seguito, la presente invenzione ha anche lo scopo di consentire la realizzazione di plance colorate.

Secondo la presente invenzione, tali scopi vengono raggiunti grazie ad un dispositivo di climatizzazione avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono la presente descrizione.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente dettagliata descrizione effettuata con l’ausilio degli annessi disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 è una rappresentazione schematica, in sezione, del dispositivo di climatizzazione secando la presente invenzione,

la figura 2 è una rappresentazione schematica, in sezione, di una forma di attuazione alternativa del dispositivo di climatizzazione secondo l'invenzione, e

la figura 3 è una rappresentazione schematica, in prospettiva, di un'ulteriore forma di attuazione alternativa, del dispositivo di climatizzazione secondo l'invenzione, e

la figura 4 è una rappresentazione schematica, in sezione, di un'ulteriore forma di attuazione alternativa del dispositivo di climatizzazione secondo la presente invenzione.

Come è noto sulle plance installate nelle attuali automobili sono provviste alcune bocchette di aerazione atte ad immettere aria all'interno dell'abitacolo. L'aria immessa dalle suddette bocchette di aerazione può essere aria prelevata dall'interno o dall'esterno dell'automobile/riscaldata mediante un impianto di riscaldamento oppure raffreddata mediante un impianto di condizionamento, al fine di migliorare il comfort termico degli occupanti l'abitacolo dell'automobile.

Al fine di consentire l'emissione di flussi d'aria dalle suddette bocchette di aerazione entro la plancia è installata, tipicamente in una posizione centrale, un'unità di climatizzazione 1 cui comandi sono disposti sulla superficie della plancia stessa. Tale unità di climatizzazione comprende tipicamente almeno un elettroventilatore e una pluralità di sportelli, o valvole a farfalla atti al controllo dei flussi d’aria nei condotti, terminanti nelle suddette bocchette di aerazione, dell'impianto di climatizzazione del veicolo.

La presente invenzione consiste nel realizzare una porzione considerevole di superficie della plancia in un materiale traspirante atto a consentire il passaggio di aria e nel provvedere i mezzi necessari a condurre l'aria dall'interno della plancia all'abitacolo dell'automobile attraverso detto materiale traspirante.

In particolare secondo una forma di attuazione attualmente considerata preferenziale, l'invenzione prevede di realizzare porzioni molto estese, o la pressoché totalità, della parte superiore della plancia in modo che siano traspiranti. In pratica viene resa traspirante quella porzione di plancia posta direttamente al di sotto del parabrezza.

L'invenzione verrà ora descritta in maggiore dettaglio, con riferimento alla figura 1 avente carattere puramente esemplificativo, ' per una migliore comprensione.

Come si può notare in figura 1 è rappresentata in sezione una porzione dell'automobile in cui è visibile parte del cofano motore CM e del parabrezza P. Al di sotto del parabrezza P è situata la superficie superiore TR della plancia. In figura è rappresentata anche, in parte, la superficie frontale ST della plancia. Come si può notare, la superficie superiore TR della plancia è raffigurata in modo tratteggiato ad indicare il fatto che essa è realizzata in un materiale traspirante, atto cioè a consentire il passaggio di aria.

Entro la plancia è visibile anche, in sezione, un condotto per l'aria D atto a convogliare un flusso di aria AC, proveniente dall'unità di climatizzazione dell'automobile, verso la parte inferiore della superficie superiore TR della plancia. Tale flusso di aria AC è prodotto in modo del tutto convenzionale, ad esempio mediante un elettroventilatore, dall'unità di climatizzazione dell'automobile. Data la permeabilità della superficie superiore TR della plancia il flusso di aria AC determina la fuoriuscita di aria attraverso tutta la superficie superiore TR della plancia che, in tal modo, passa dall'interno della plancia nell'abitacolo dell'automobile.

Si instaura in questo modo una circolazione, o flusso, di aria diffusa, indicata in figura con AD, nell'abitacolo attraverso la superficie superiore TR della plancia. Tale circolazione di aria diffusa AD provvede a rimuovere il calore in eccesso assorbito dalla superficie superiore della plancia TR a causa dell'irraggiamento solare riportandone la temperatura a valori accettabili.

E' evidente quindi che con la presente invenzione si elimina il problema dell'irradiazione infrarossa emessa dalla plancia verso il guidatore.

Il flusso di aria AC prodotto dall'unità di climatizzazione, può essere immesso semplicemente nell'interno, tipicamente in buona parte cavo, della plancia oppure, in alternativa, può essere immesso all'interno di una sorta di intercapedine, o canalizzazione, I atta a convogliare, nel caso ciò sia necessario, il flusso di aria AC verso la superficie superiore della plancia TR in modo da ottimizzarne il passaggio attraverso di essa.

La presente invenzione, come rappresentata in figura 2, consente comunque la canalizzazione dell'aria in modo da poter sbrinare o disappannare il parabrezza P. L'unità di climatizzazione CLI, posta all'interno della plancia, può essere configurata in modo da generare un flusso d'aria AC rivolto verso la superficie traspirante della plancia TR attraverso un condotto D, secondo quanto esposto in precedenza, il quale però, in caso di necessità, può essere diretto verso il parabrezza P sotto forma di flussi d'aria concentrati AC1 mediante un condotto DI. in tal modo, nel caso si desideri disappannare o sbrinare il parabrezza P, il flusso d'aria prodotto dall'unità di climatizzazione CLI può essere deviato, ad esempio mediante uno sportello mobile V, invece che verso la superficie superiore traspirante TR verso delle tradizionali bocchette poste alla base del parabrezza P. In modo analogo possono essere mantenute le bocchette di aerazione poste sulla parte frontale ST della plancia. Attraverso tali bocchette possono venire emessi i getti concentrati di aria calda o fredda AC2 prodotti dall'unità di climatizzazione CLI e convogliati tramite condotti di aerazione D2 in modo del tutto convenzionale.

Il fatto di avere una circolazione di aria AD a bassa velocità, data l'elevata superficie attraverso cui avviene il passaggio di aria entro l'abitacolo, risulta particolarmente vantaggioso in termini di, comfort termico. In questo modo -si evitano infatti sgradevoli correnti di aria di forte intensità le quali possono causare disagio e dolori agli occupanti dell'abitacolo. Il fatto di eliminare i flussi di aria concentrati e ad alta velocità, emessi dalle tradizionali bocchette di aerazione, consente inoltre di eliminare i rumori aerodinamici, spesso intensi e fastidiosi, ad essi collegati con notevoli vantaggi per quel che riguarda il comfort acustico all'interno dell'abitacolo.

In pratica la superficie superiore traspirante TR della plancia è realizzata in un materiale, sostanzialmente di configurazione laminare, presentante una pluralità di fori passanti di piccole dimensioni tali da renderlo permeabile all'aria. E' evidente che, al fine di consentire un'agevole circolazione dell'aria, tali fori, considerato anche il fatto che sono di piccole dimensioni, devono essere in numero molto elevato nell'unità di superficie. A questo scopo è ad esempio possibile utilizzare, per realizzare detta superficie traspirante TR, materiali plastici od elastomerlci aventi una struttura del tipo a cellule aperte. La necessità di avere fori passanti molto piccoli, o microfori, deriva anche dalla necessità di avere una superficie esterna della plancia di tipo compatto non dissimile dalle tradizionali superfici delle plance attualmente in produzione .

Una seconda alternativa realizzativa è realizzata dall'impiego di un superficie plastica o metallica traforata (ad esempio una rete).

Nel caso la superficie superiore traspirante TR sia resa permeabile all'aria mediante microfori è necessario filtrare il flusso di aria AC inviato verso di essa. Ciò non costituisce in pratica una grave limitazione dell’invenzione in quanto sulle automobili attualmente in produzione è sempre più diffuso l'impiego di filtri al fine di migliorare la qualità dell'aria immessa nell'abitacolo. In assenza di filtro infatti la polvere e le impurità, eventualmente presenti nel flusso di aria AC, potrebbero progressivamente ostruire i microfori della superficie traspirante TR fino a renderla impermeabile all ‘aria.

Allo scopo di filtrare il flusso di aria AC possono venire impiegati filtri di tipo convenzionale noti nella tecnica. Tipicamente è conveniente l'impiego di filtri a cartuccia sostituibile ed eventualmente l'impiego di filtri a carbone attivo, rigenerabili mediante un flusso d'aria in direzione invertita.

. Uno dei problemi connessi a tali filtri è dato dal loro ingombro all'interno di un condotto per l'aria dato che essi devono avere una superficie abbastanza estesa in modo che non sia necessaria una sovrappressione troppo elevata per garantire un flusso di aria adeguato. Diventa quindi vantaggioso l'impiego, in associazione ad una superficie della plancia traspirante TR secondo l'invenzione, di un filtro o cartuccia di forma sostanzialmente laminare ed estesa a tutta detta superficie traspirante TR. il filtro assume quindi una forma laminare con una superficie molto ampia, corrispondente alla superficie della plancia, il che lo rende facilmente permeabile all'aria anche con sovrappressioni molto modeste. Inoltre con una tale configurazione, l'ingombro del filtro diventa in pratica del tutto trascurabile. In questo caso diventa particolarmente conveniente rendere rimovibile la parte superiore della plancia TR allo scopo di provvedere alla sostituzione del filtro. Ciò comporta anche il vantaggio di rendere particolarmente comodo e veloce l'accesso ai dispositivi presenti all'interno della plancia, accesso che nelle moderne plance automobilistiche risulta molto difficoltoso.

E',evidente inoltre come la presente-invenzione possa essere utilizzata sia in associazione ad un'unità di climatizzazione CLI tradizionale, atta cioè a produrre un flusso di aria AC a temperatura ambiente, prelevato o meno dall'esterno dell'automobile, sia in associazione ad un'unità di climatizzazione CLI dotata di un condizionatore in grado di raffreddare l’aria e quindi in grado di produrre un flusso di aria AC a temperatura inferiore alla temperatura ambiente. La capacità di raffreddamento della superficie superiore della plancia TR è ovviamente superiore nel caso sia impiegata in associazione ad un'unità di climatizzazione CLI dotata di condizionatore .

Fino ad ora è stato descritto l'impiego estivo dell'invenzione, cioè in funzione di rimozione del calore, ed i relativi vantaggi. Tuttavia la presente invenzione risulta parimenti vantaggiosa anche quando vi sia la necessità di immettere calore nell'abitacolo, cioè nel caso di un impiego invernale.

In figura 3 è rappresentata, per una migliore comprensione, una vista d'insieme, in prospettiva, di una plancia di un'automobile realizzata secondo la presente invenzione. In particolare, in figura 3, è rappresentata una forma di attuazione alternativa in cui non è l'intera superficie superiore della plancia ad essere traspirante, ma delle estese porzioni TR di essa. Questa soluzione alternativa permette comunque di conseguire gli effetti desiderati precedentemente descritti.

Infine, un'ulteriore forma di attuazione alternativa è illustrata con riferimento alla figura 4. La superficie traspirante TR può essere realizzata disponendo delle lamelle L, o quinte, normalmente alla superficie della plancia TR e tenute rigidamente insieme da centine. L'intera struttura può essere ad esempio realizzata per stampaggio plastico. Disponendo le lamelle L con un'adeguata inclinazione è possibile fare in modo che la plancia sia colorata se vista dall'utente, o comunque dall'interno dell'abitacolo, e nera (nero di cavità) per la luce entrante dal parabrezza P. Tale risultato è illustrato in figura 4 in cui è rappresentata con 0 la posizione degli occhi del guidatore e, mediante linee tratteggiate, due possibili percorsi di visione. in questo modo si evitano i problemi di riflessione interna che possono causare problemi di visibilità, si offre maggiore libertà stilistica non ponendo vincoli sui colori della plancia TR e si evita che la radiazione entrante RS dal parabrezza P sia diffusa o riflessa verso il guidatore od il passeggero.

Inoltre è possibile sistemare all'interno della plancia dispositivi quali proiettori HUD per i cosiddetti sistemi di segnalazione del tipo cosiddetto "Head Up Display" che possono proiettare le immagini sul parabrezza P attraverso le lamelle L. in questo caso, naturalmente, non è possibile l'impiego di un filtro laminare posto sotto la superficie traspirante TR del tipo descritto in precedenza.

Risulta invece particolarmente conveniente l'impiego di tale forma di attuazione in associazione ad un dispositivo proiettore ad infrarossi per lo sbrinamento del parabrezza P. Un dispositivo di questo tipo è descritto ad esempio nella domanda di brevetto italiano n. T092A000515 depositata il 16 giugno 1992 . Dispositivi di questo tipo, anche se assolvono efficientemente il compito di sbrinare il parabrezza P, sono di diffiCile impiego in quanto la loro installazione in una posizione atta a consentire l'irraggiamento del parabrezza P è problematica. Essi hanno inoltre l'ulteriore inconveniente di necessitare una protezione onde evitare che gli occupanti dell'abitacolo, toccandoli inavvertitamente si ustionino. Nel caso invece la plancia presenti una superficie superiore traspirante TR a lamelle L secondo l'ultima forma di attuazione descritta, tali dispositivi di sbrinamento possono essere convenientemente installati all'interno della plancia stessa. In tale posizione i dispositivi sbrinatori, indicati in figura 4 con IR, non hanno problemi di ingombro e risultano inaccessibili agli occupanti dell'abitacolo, pur potendo convenientemente irraggiare la superficie del parabrezza P attraverso la superficie della plancia TR.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di climatizzazione per un'automobile, provvista di una plancia anteriore, situata in un abitacolo di detta automobile sostanzialmente al di sotto di un parabrezza (P), e di mezzi di climatizzazione (CLI) atti a produrre almeno un flusso di aria (AC), caratterizzato dal fatto che una porzione estesa (TR) della superficie superiore" di detta plancia è permeabile all'aria e che detti mezzi di climatizzazione CLI sono configurati in modo da dirigere detto almeno un flusso di aria (AC) entro detta plancia in direzione di detta porzione permeabile all'aria (TR) della superficie superiore di detta plancia in vista di causare un passaggio di aria, attraverso della porzione permeabile all'aria (TR), dall'interno di detta plancia in detto abitacolo.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di canalizzazione (I) atti a convogliare detto almeno un flusso di aria (AC) verso il lato interno di detta superficie superiore di detta plancia in vista di favorire detto passaggio di aria, attraverso detta porzione permeabile all'aria (TR), dall'interno di detta plancia in detto abitacolo.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta porzione permeabile all'aria (TR) di detta superficie superiore di detta plancia è costituita da una rete.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta porzione permeabile. all'aria (TR) di detta superficie superiore di .detta plancia è costituita da un elemento laminare traforato.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta porzione permeabile all'aria (TR) di detta superficie superiore di detta plancia è realizzata in materiale poroso.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto materiale poroso è un materiale avente una struttura a cellule aperte definente fori di dimensioni molto piccole tale da presentare un aspetto continuo.
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detta porzione permeabile all'aria (TR) si estende sostanzialmente a tutta detta superficie superiore della plancia .
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detta porzione permeabile all'aria (TR) si estende ad una pluralità di porzioni di detta superficie superiore della planqia.
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 8, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi filtranti atti a trattenere sostanze indesiderate in detto almeno un flusso di-aria (AC).
10. 10/ Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi filtranti comprendono un filtro atto a trattenere particelle, presenti in detto almeno un flusso di aria (AC), di dimensioni tali da ostruire i fori di detto materiale poroso.
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto filtro comprende un elemento filtrante sostituibile.
12. 12. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 11, caratterizzato dal fatto che detto filtro ha forma sostanzialmente laminare e si estende, al di sotto di essa, a tutta detta superficie permeabile all'aria (TR).
13. 13. Dispositivo secondo le rivendicazioni 11 e 12, caratterizzato dal fatto che detta superficie permeabile all'aria (TR) è rimovibile al fine di consentire la sostituzione di detto elemento filtrante.
14. 14. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 a 13, caratterizzato dal fatto che detto filtro comprende un elemento filtrante a carbone attivo.
15. 15. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta porzione permeabile all' aria (TR) di detta superficie superiore di ,detta plancia è costituita da una pluralità di elementi laminari (L) aventi sezione trasversale ridotta disposti secondo una direzione sostanzialmente parallela alla base di detto parabrezza (P) di detta automobile ed inclinati in modo da rivolgere uno dei propri bordi verso detto parabrezza (P) in modo tale per cui sostanzialmente si evitano riflessioni di radiazione ottica da detta superficie superiore (TR) di detta plancia, tramite riflessione sulla superficie interna di detto parabrezza (P), verso gli occupanti di detta automobile.
16. 16. Dispositivo secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che detti elementi laminari (L) hanno un colore chiaro.
17. 17. Dispositivo secondo la rivendicazione 15 o 16, caratterizzato dal fatto che comprende elementi a centina, disposti trasversalmente a detti elementi laminari (L) ed atti a sopportarli ed a mantenerli in posizione.
18. 18. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15 a 17, caratterizzato dal fatto che ad esso è associato un proiettore (HUD) atto a proiettare immagini agli occupanti di detta automobile, tramite riflessione sulla superficie interna di detto parabrezza (P), detto proiettore (HUD) essendo disposto entro detta plancia e detti elementi laminari (L) essendo inclinati in modo da consentire la proiezione di dette immagini.
19. 19. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15 a 18, caratterizzato dal fatto che ad esso è associato un proiettore ad infrarossi (IR) atto a riscaldare, per irradiazione, detto parabrezza (P), detto proiettore (IR) essendo disposto entro detta plancia e detti elementi laminari (L) essendo inclinati in modo da consentire detto riscaldamento per irradiazione di detto parabrezza (P).
20. 20. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 19, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi a valvola (V) atti a dirigere detto almeno un flusso di aria (AC) verso un condotto (DI) sfociante in aperture di aerazione rivolte verso detto parabrezza (P) .
21. 21. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 20, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di condizionamento (OLI) atti a raffreddare detto almeno un flusso di aria (AC). Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.