ES2204877T3 - Elemento de calñefaccion con componentes ptc. - Google Patents

Abstract

Elemento de calefacción provisto de: - una pluralidad de componentes PTC (3a, 3b, 3c) individuales los cuales están conmutados eléctricamente entre sí para formar un grupo de componentes PTC y se seleccionan de tal manera de entre una producción de componentes PTC, que el grupo de componentes PTC mantiene una tolerancia de grupo predeterminada respecto de una magnitud característica eléctrica, caracterizado porque - para el grupo de componentes PTC está previsto un número fijo, que se puede predeterminar, de varios componentes PTC (3a, 3b, 3c), los cuales se seleccionan de tal manera de entre una producción de componentes PTC con tolerancias individuales situadas en un margen (BL, BM, BR), el cual va más allá del margen de tolerancia individual (BM) de la tolerancia de grupo predeterminada, que mantienen la tolerancia de grupo como grupo de componentes PTC conmutados entre sí.

Description

Elemento de calefacción con componentes PTC.

La invención se refiere a un elemento de calefacción con varios componentes PTC individuales los cuales están conmutados eléctricamente entre sí para formar un grupo de componentes PTC y están elegidos de tal manera, de entre una producción de componentes PTC, que el grupo de componentes PTC mantiene una tolerancia de grupo predeterminada respecto de una magnitud eléctrica característica.

Este tipo de elementos de calefacción PTC se utilizan, por ejemplo, para la construcción de bloques de calefacción para instalaciones de calefacción eléctricas que se utilizan en instalaciones de calefacción de automóviles para calentar el espacio interior del vehículo. El elemento de calefacción consta para ello de componentes PTC individuales los cuales están conmutados eléctricamente p. ej. en paralelo. En la publicación de la solicitud DE 44 34 613 A1 se da a conocer un elemento de calefacción PTC en forma de tira para esta utilización, en el que los componentes PTC individuales están insertados a distancia, unos junto a otros, en aberturas de un marco de obturación y son sujetados por dos chapas que están en contacto por ambos lados.

En la construcción de este tipo de elementos de calefacción PTC es deseable mantener, para una magnitud eléctrica característica predeterminada, p. ej. la resistencia eléctrica o la conductancia eléctrica, una tolerancia predeterminable, con el fin de evitar fallos indeseados, como una continuidad de corriente demasiado elevada debida a una resistencia total demasiado baja del grupo de componentes PTC formado por componentes PTC conmutados eléctricamente entre sí. Con el fin de mantener la tolerancia, se podría considerar la medida de, para la construcción de un grupo de componentes PTC, elegir, de un juego de componentes PTC fabricados, únicamente aquellos con una tolerancia correspondientemente estrecha. En este caso los componentes PTC que se encuentren fuera de la tolerancia individual correspondientemente estrecha no se pueden utilizar. Otra posibilidad consistiría en permitir un número variable de componentes PTC para la formación del grupo de componentes PTC del elemento de calefacción, p. ej. para un primer elemento de calefacción menos componentes PTC con resistencia individual eléctrica mayor y para un segundo elemento de calefacción más componentes PTC con resistencia más baja, de tal manera que en cada caso la resistencia total o la conductancia total se encuentre dentro de la tolerancia de grupo deseada. Sin embargo, con ello no estarían ocupados siempre todos los lugares para componentes PTC en el elemento de
calefacción.

La invención se plantea, como problema técnico, proporcionar un elemento de calefacción PTC del tipo mencionado al principio, en el cual sea mantenida la tolerancia de grupo predeterminada respecto de la magnitud característica eléctrica respectiva, se puedan ocupar todos los lugares para componentes PTC y no haya que rechazar a ser posible componentes PTC funcionales de la fabricación para la utilización en el elemento de calefacción.

La invención resuelve este problema mediante un elemento de calefacción que presenta las características de la reivindicación 1. Este elemento de calefacción contiene un grupo de componentes PTC con un número de componentes PTC predeterminado de manera fija, es decir, todos los lugares previstos para éstos están también ocupados. Para la utilización en el elemento de calefacción no sólo se permiten los componentes PTC cuya tolerancia individual se encuentra, respecto de la magnitud eléctrica característica correspondiente, dentro de un margen de tolerancia individual correspondiente a la tolerancia de grupo predeterminada, sino también componentes PTC, procedentes de la fabricación, cuya tolerancia individual se encuentra fuera de este margen. La mayoría de los componentes PTC están elegidos para el elemento de calefacción de tal manera de forma especial que como grupo conmutado eléctricamente entre sí mantienen en su conjunto la tolerancia de grupo predeterminada. Esto puede realizarse, por ejemplo, gracias a que en casos en los cuales un componente PTC elegido se encuentra en una dirección fuera del margen de tolerancia individual correspondiente a la tolerancia de grupo, se eligen uno o varios componentes PTC de la fabricación que se encuentran, en la otra dirección, fuera de este margen de tolerancia individual y dan lugar con ello a que la tolerancia de todos los componentes PTC formados conjuntamente se encuentre dentro de la tolerancia de grupo predeterminada. Esto hace posible, si así se desea, el aprovechamiento prácticamente de todos los componentes PTC funcionales para la construcción de este tipo de elementos de calefacción.

En un perfeccionamiento ventajoso de la invención según la reivindicación 2, la resistencia o conductancia eléctrica constituye la magnitud eléctrica característica determinante para la consideración de tolerancia y se predetermina una tolerancia de grupo de \pm 15% o menos. Según la invención se pueden utilizar sin embargo componentes PTC cuya tolerancia individual esté claramente fuera de esta tolerancia de grupo, si los componentes PTC se utilizan en el grupo de componentes PTC con tolerancias que divergen en dirección opuesta.

En los dibujos está representado un ejemplo de realización ventajoso de la invención que se explica a continuación. En los dibujos, las figuras muestran:

la Fig. 1, una vista superior sobre un elemento de calefacción PTC en forma de tira con la chapa superior retirada, y

la Fig. 2, un diagrama de una distribución de frecuencias típica de la tolerancia individual de componentes PTC de la producción para ilustrar la selección de componentes PTC adecuados para el elemento de calefacción de la Fig. 1.

La Fig. 1 muestra un elemento de calefacción PTC en forma de tira, de estructura en sí conocida, tal como se describe en la publicación DE 44 34 613 A1 citada. Un marco de obturación 1, por ejemplo de material de plástico blando está dotado con varias aberturas 2. En el ejemplo mostrado son tres aberturas, en las cuales está introducido un número correspondiente de componentes PTC 3a, 3b, 3c individuales. Los componentes PTC 3a, 3b, 3c están sujetos dentro de ellas mediante una chapa 4 inferior y una chapa superior, retirada en la Fig. 1 con el fin de permitir el reconocimiento de los componentes PTC 3a, 3b, 3c. Las chapas sirven, además, para el transporte de calor y el empalme eléctrico de los componentes PTC 3a, 3b, 3c.

En el elemento de calefacción PTC en forma de tira están conmutados entre sí eléctricamente, en

\hbox{paralelo,}

tres componentes PTC 3a, 3b, 3c para formar un grupo de componentes PTC correspondiente. Al mismo tiempo está predeterminado que la resistencia eléctrica o, equivalente a ello, la conductancia eléctrica del grupo de componentes PTC y con ello del elemento de calefacción debe mantener una cierta tolerancia, designada con anterioridad como tolerancia de grupo. Por ejemplo, puede estar predeterminada como tolerancia de grupo \pm10%. Por otro lado, cada componente PTC 3a, 3b, 3c individual tiene una tolerancia individual respecto de la magnitud eléctrica característica elegida, es decir, aquí respecto de la resistencia o la conductancia eléctricas. Ésta se dispersa en una fabricación en masa de componentes PTC según una distribución de frecuencias como la que se reproduce, para un caso de ejemplo típico, en el diagrama según la Fig. 2.

Como se puede apreciar en la Fig. 2, la distribución de frecuencias tiene su máximo para el valor de tolerancia 0%, es decir, el máximo de la frecuencia está en estos componentes PTC fabricados cuya resistencia o conductancia eléctricas tienen el valor teórico predeterminado para la fabricación. Sin embargo, junto a éstos existen también componentes PTC con valor de resistencia o conductancia que diverge del valor teórico. Si bien su número aumenta con el incremento de la distancia del valor de resistencia o conductancia efectivo respecto del valor teórico, en total existe sin embargo una cantidad notable de componentes PTC que se encuentran con su valor de resistencia o conductancia en la zona B_{L} rayada izquierda de la Fig. 2, es decir, están más de un valor límite T_{U} inferior por debajo del valor teórico, o en la zona B_{R} rayada derecha de la Fig. 2, es decir, están más de un valor límite T_{O} superior por encima del valor teórico.

Si para la construcción del elemento de calefacción de la Fig. 1 se eligiesen en cada caso únicamente componentes PTC de la fabricación, cuya resistencia o conductancia esté en la zona B_{M} no rayada central de la Fig. 2 con tolerancias comprendidas entre el valor límite T_{U} inferior y el valor límite T_{O} superior, se podría mantener con ellas la tolerancia de grupo exigida. La limitación al aprovechamiento de únicamente este tipo de componentes PTC de este margen de tolerancia individual B_{M} tendría sin embargo la desventaja de que para la construcción del elemento de calefacción no se utilizaría un gran número de componentes PTC fabricados mediante fabricación en serie, es decir, todos los componentes PTC de las zonas rayadas B_{L} y B_{R} de la Fig. 2. Al mismo tiempo los valores límite T_{U}, T_{O} inferior y superior están fijados de tal manera que este margen de tolerancia individual B_{M} corresponde a la tolerancia de grupo predeterminada, es decir, cuando las tolerancias individuales de los tres componentes PTC 3a, 3b, 3c se encuentran en el límite inferior de la tolerancia de grupo predeterminada y, análogamente, resulta entonces, cuando las tolerancias individuales de los tres componentes PTC 3a, 3b, 3c se encuentran en el valor límite T_{O} superior, un valor de tolerancia total en el límite superior de la tolerancia de grupo predeterminada. El aspecto en cada caso de este margen de tolerancia individual
B_{M} = [T_{U}, T_{O}], que hay que determinar de este modo, en cuanto a su extensión alrededor del valor teórico con tolerancia 0% depende, evidentemente, del número de componentes PTC en el grupo de componentes PTC y de, mediante qué relación matemática resulta el valor total de la magnitud eléctrica característica elegida para el grupo de componentes PTC a partir de los valores individuales de los componentes PTC individuales, como resulta evidente para el especialista en la materia.

Según la invención resultan por el contrario aprovechables todos los componentes PTC fabricados gracias a que, durante la elección de los tres componentes PTC 3a, 3b, 3c para el elemento de calefacción, se tienen en cuenta sus tolerancias individuales y una tolerancia de un componente PTC que diverja en una dirección se compensa con la elección de uno o varios componentes PTC con tolerancia que diverja en la otra dirección. De este modo se puede retirar, p. ej. para llenar las tres aberturas 2 del elemento de calefacción de la Fig. 1, en primer lugar un componente PTC cualquiera como el primer componente PTC 3a insertado de un juego completo de componentes PTC fabricados. Cuando éste procede del margen de tolerancia individual B_{M} central de la Fig. 2, existe también para el segundo componente PTC 3b que hay que insertar prácticamente una libertad de elección total. Por el contrario, si el primer componente PTC 3a procede de una de las zonas B_{L} y B_{R} con una mayor desviación de la tolerancia, el segundo componente PTC 3b es elegido preferentemente de la zona B_{L}, B_{R} de cada una de las respectivas dos zonas. Dependiendo de la tolerancia total que resulte de los dos componentes PTC 3a, 3b ya elegidos, se elige entonces el tercer componente PTC 3c de manera adecuada o bien de la zona B_{M} central de tolerancia menor o de una de las dos zonas B_{L}, B_{R} de tolerancia más alta, de tal manera que, en total, la tolerancia de los tres componentes PTC 3a, 3b, 3c elegidos y conmutados eléctricamente entre sí esté dentro de la tolerancia total
predeterminada.

Asegurando de esta manera que cada uno de los varios elementos de calefacción PTC de un bloque de calefacción construido con ellos mantenga la tolerancia deseada respecto de la resistencia o conductancia eléctricas, está también garantizado que la resistencia o conductancia eléctricas del bloque de calefacción se encuentra, en total, dentro de la tolerancia
predeterminada.

Se entiende que, de este modo, se pueden construir elementos de calefacción con un número cualquiera de componentes PTC. En caso necesario puede estar prevista, para facilitar la elección de los componentes PTC con en cada caso el valor de tolerancia adecuado, una agrupación previa de todos los componentes PTC fabricados y funcionales en grupos predeterminables con intervalos de tolerancia diferentes. Cuando a un sistema de fabricación se le dan a conocer el número de grupos de este tipo y los intervalos de tolerancia correspondientes así como el número de componentes PTC que se pueden insertar en el elemento de calefacción, éste está en situación de llevar a cabo de forma ampliamente automática la elección e inserción de los componentes PTC.

Dado que, al menos para el primer componente PTC de un elemento de calefacción que hay que insertar, existe libertad de elección plena respecto del juego de componentes PTC fabricados, se pueden aprovechar evidentemente todos los componentes PTC fabricados para la fabricación de elementos de calefacción correspondientes, incluso aquellos que tienen un valor de tolerancia alto, es decir, una divergencia alta de la magnitud eléctrica característica respecto del valor teórico. Si bien este tipo de componentes PTC con fuerte divergencia no se pueden utilizar mayoritariamente en los elementos de calefacción, sin embargo esto se corresponde sin problemas con el hecho de que en la fabricación aparecen, porcentualmente, únicamente un número escaso de componentes PTC de este tipo, veáse la distribución de frecuencias de la Fig. 2.

La utilización según la invención de prácticamente la totalidad de los componentes PTC funcionales de una fabricación en serie se puede reconocer en todos los elementos de calefacción fabricados en que siempre están ocupados todos los lugares para componentes PTC y, al mismo tiempo, se han utilizado componentes PTC cuyas tolerancias individuales se encuentran fuera de la zona de tolerancia individual B_{M} correspondiente a la tolerancia de grupo predeterminada.

Claims (2)

1. Elemento de calefacción provisto de

- una pluralidad de componentes PTC (3a, 3b, 3c) individuales los cuales están conmutados eléctricamente entre sí para formar un grupo de componentes PTC y se seleccionan de tal manera de entre una producción de componentes PTC, que el grupo de componentes PTC mantiene una tolerancia de grupo predeterminada respecto de una magnitud característica eléctrica,

caracterizado porque

- para el grupo de componentes PTC está previsto un número fijo, que se puede predeterminar, de varios componentes PTC (3a, 3b, 3c), los cuales se seleccionan de tal manera de entre una producción de componentes PTC con tolerancias individuales situadas en un margen (B_{L}, B_{M}, B_{R}), el cual va más allá del margen de tolerancia individual (B_{M}) de la tolerancia de grupo predeterminada, que mantienen la tolerancia de grupo como grupo de componentes PTC conmutados entre sí.

2. Elemento de calefacción según la reivindicación 1, caracterizado además porque como magnitud eléctrica característica se elige la resistencia o conductancia eléctrica y la tolerancia de grupo predeterminada es de \pm 15%, como máximo.