ES2242114T3 - Dispositivo de calefaccion electrico con zonas de calefaccion. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de calefacción eléctrico, especialmente como calefactor adicional para automóviles, con una pluralidad de elementos calefactores de coeficiente positivo de temperatura (PTC) (30, 31) dispuestos en un plano en el dispositivo de calefacción, como mínimo un elemento radiador (23, 24; 68, 73, 76) y chapas de contactos (26, 27; 64, 65) para el contacto de elementos calefactores PTC (30, 31), pudiendo los elementos calefactores PTC ser controlados por separado en como mínimo dos grupos, caracterizado porque una chapa de contacto (26, 27; 64, 65) separada para cada grupo separado de elementos calefactores PTC (30, 31) que pueden controlarse por separado, estando las conexiones eléctricas (26a, 27a; 64a, 66a) para la alimentación de corriente a las chapas de contactos (26, 27; 64, 65) dispuestas sobre el mismo lado del dispositivo de calefacción.
Description
Dispositivo de calefacción eléctrico con zonas de
calefacción.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de calefacción eléctrico para automóviles. Especialmente, la
invención se refiere a un dispositivo de calefacción eléctrico
dotado de un registro de calefacción que presenta zonas de
calefacción controlables de forma separada.
En automóviles, especialmente en aquellos con
motores de combustión interna de consumo optimizado, se utilizan
dispositivos calefactores eléctricos para el calentamiento del
espacio interior y del motor. Dispositivos calefactores eléctricos
de este tipo también pueden ser utilizados en la climatización
ambiental, instalaciones industriales, aparatos domésticos, etc.
La eficiencia mejorada de motores de combustión
interna de consumo optimizado produce en los automóviles una
considerable reducción de la capacidad calefactora. Cuando el motor
funciona en la zona inferior del régimen del motor y con bajas
temperaturas externas, por ejemplo, en invierno, el motor no
proporciona la cantidad de calor necesaria para calentar el espacio
interior del vehículo. Para compensar este déficit de calor se
utilizan calefactores eléctricos adicionales que, por lo general,
utilizan calefacciones adicionales, generalmente integradas a los
equipos climatizadores de automóviles.
Mediante una climatización multizonal del espacio
interior del automóvil, cada pasajero (conductor, acompañante y
pasajeros traseros) pueden regular la temperatura en forma
individual e independientemente entre sí. Toberas adicionales
dirigen el aire contra los cristales del vehículo para su
descongelación.
Una climatización multizonal de este tipo, en la
que cada pasajero puede regular en forma separada la temperatura en
su asiento, se realiza actualmente con la ayuda de intercambiadores
de calor del agua. A través del comando de una válvula basculante
puede dosificarse el componente de aire caliente en el chorro de
aire de cada zona. Ante un suministro de calor insuficiente del
intercambiador de calor del agua, se utilizan dispositivos
calefactores eléctricos convencionales (calefactores adicionales)
para calentar el chorro de aire en su totalidad, es decir, sin
diferencia entre los diferentes chorros de aire parciales. Una
calefacción eléctrica adicional de esta clase se describe en el
documento EP-A-1 157 867.
Los calefactores eléctricos adicionales
convencionales y climatizadores de automóviles de este tipo tienen
la desventaja de que un suministro de calor individual a las
respectivas "zonas" no es posible por separado. Una adecuada
climatización para cada zona es realizable solo, por ejemplo,
mediante un comando de toberas (toberas mezcladoras para aire
caliente/aire frío) para dosificar el suministro de calor a cada
zona. Por este motivo, ante un requerimiento no uniforme de
prestación calorífica en las distintas zonas de climatización del
vehículo, una proporción mayor de la energía eléctrica es
transformada innecesariamente en calor y no es posible una
regulación fina de la prestación calorífica adaptada a cada zona de
climatización, particularmente no en el caso de calefactores
eléctricos adicionales con una prestación calorífica especialmente
elevada (por ejemplo, 2 kW).
El documento
FR-A-2 742 348 muestra una
calefacción eléctrica con elementos calefactores y elementos
radiadores. La calefacción está subdividida en diferentes zonas que
se pueden controlar separadamente en dirección vertical u horizontal
para disponer en las correspondientes aberturas de salida aire
caliente. Una calefacción de elementos calefactores PTC subdividida
en planos horizontales posee conexiones a ambos lados de la
calefacción para suministrar corriente eléctrica a las
correspondientes zonas calefactoras.
El documento
DE-A-199 33 013 muestra asimismo una
calefacción de automóvil que está subdividida en zonas controlables
separadamente para la realización de diferentes zonas calefactoras
en un vehículo. La división de la zona calefactora en zonas tiene
lugar mediante aislamiento eléctrico recíproco de las diferentes
zonas.
Es objetivo de la invención, proponer un
dispositivo de calefacción eléctrico con el que pueda realizarse de
manera sencilla una climatización multizonal.
Este objetivo es alcanzado para una dispositivo
de calefacción eléctrico mediante las características de la
reivindicación 1.
Según la invención, se encuentran dispuestos en
un plano una pluralidad de elementos calefactores de coeficiente
positivo de temperatura (PTC), que pueden ser controlados
separadamente entre sí en al menos dos grupos. De este modo, la
cantidad de calor generado en un registro de calefacción que
comprende un sólo "bloque calefactor" de elementos calefactores
PTC y elementos radiadores puede ser dosificada separadamente para
zonas contiguas, sin regulación por toberas. En un dispositivo de
calefacción eléctrico con un registro de calefacción de múltiples
bloques calefactores de este tipo, es posible una división
arbitraria en zonas de calefacción. De esta manera, pueden
realizarse en forma sencilla y arbitraria 2, 4 y aún 6 zonas de
climatización, de modo que cada pasajero puede ajustar
individualmente la temperatura de su asiento. La preselección
individual de la temperatura para cada zona produce el suministro
correspondiente de una cantidad de calor únicamente a través de la
zona del registro de calefacción respectiva asignada. La presente
invención permite de este modo en forma sencilla una climatización
multizonal mediante un dispositivo de calefacción eléctrico. De este
modo, los elementos calefactores PTC de cada zona solamente se
activan cuando es requerido un determinado rendimiento
calorífico.
Otra ventaja de la presente invención consiste en
que el dispositivo de calefacción en cuestión es idéntico en sus
dimensiones y medidas exteriores a los de los dispositivos
calefactores actuales, de manera que pueden integrarse sin
modificaciones a equipos climatizadores construidos
convencionalmente.
Preferentemente a cada grupo de elementos
calefactores PTC le corresponde un elemento de radiador separado. De
este modo se puede evitar de forma efectiva un calentamiento
conjunto de zonas contiguas.
Preferentemente, cada grupo de elementos
calefactores PTC regulables separadamente es alimentado de corriente
mediante una chapa de contacto separada, estando las chapas de
contactos respectivas dispuestas en el mismo plano. De esta manera,
es posible obtener un control separado, sin modificaciones
estructurales exteriores y sin limitación en el pasaje de aire.
En dos grupos de elementos calefactores PTC
regulables por separado, las conexiones eléctricas para las chapas
de contactos respectivas pueden disponerse en lados estrechos
opuestos. Preferentemente, las conexiones eléctricas respectivas se
encuentran dispuestas en el mismo lado estrecho, extendiéndose la
alimentación de corriente a los elementos calefactores PTC traseros,
vistos desde las conexiones, lateralmente respecto de la chapa de
contacto delantera. De esta manera, ambos grupos de elementos
calefactores pueden alimentarse de corriente sin restricciones
adicionales del pasaje de aire. Para el control adicional de un
grupo separado de elementos calefactores PTC no es necesaria una
altura constructiva adicional.
Preferentemente, los elementos calefactores PTC
son sostenidos por un bastidor de posicionamiento en posición
prefijada, separados entre sí. El bastidor de posicionamiento se
utiliza preferentemente también para el posicionamiento de las
chapas de contactos separadas y/o de los elementos radiadores
asignados a los distintos grupos de elementos calefactores PTC. Con
este propósito, el bastidor de posicionamiento presenta una
pluralidad de pestañas que sobresalen del bastidor de
posicionamiento. De este modo, un bastidor de posicionamiento
convencional puede modificarse de forma sencilla para la realización
del dispositivo de calefacción configurado según la presente
invención. Un bastidor de posicionamiento de este tipo no requiere
más espacio que un bastidor de posicionamiento convencional, de
manera que el pasaje de aire no es perjudicado por la funcionalidad
adicional.
Según otra realización ventajosa de la invención,
las pestañas se encuentran conformadas de tal manera que los
elementos radiadores pueden ser clipsados fácilmente sobre el
bastidor de posicionamiento. De este modo, los elementos
calefactores comprendiendo elementos calefactores PTC con sus
alimentaciones correspondientes, bastidores de posicionamiento y
elementos radiadores pueden prefabricarse de modo sencillo. De este
modo, los costes de fabricación de un dispositivo de calefacción
pueden mantenerse bajos.
Preferentemente, cada grupo de elementos
calefactores PTC controlables por separado tiene asignado un
dispositivo de mando propio. De este modo, puede realizarse de forma
especialmente sencilla una climatización multizonal en un vehículo
automóvil, en cuyo caso el rendimiento calorífico requerido para
cada zona puede ajustarse separadamente. Por ejemplo, cada pasajero
en los asientos delanteros o traseros puede predeterminar una
temperatura diferente, de manera que cada zona suministra una
cantidad de calor diferente.
Además, para una rápida descongelación de los
cristales del vehículo puede disponerse una unión de los conductos
de aire de todas las zonas.
Según una forma de realización especial de la
presente invención, el grupo de elementos calefactores PTC
dispuestos más alejados de las conexiones eléctricas de las chapas
de contactos, presentan una menor cantidad de elementos calefactores
PTC. La anchura de la chapa de contacto que alimenta con corriente
el grupo trasero de elementos calefactores PTC y que se extiende al
costado de la chapa de contacto para el grupo de elementos
calefactores PTC delantero, puede realizarse especialmente de forma
más estrecha, debido a la menor cantidad de corriente. Una
profundidad estructural necesaria adicional del dispositivo de
calefacción puede, de este modo, resultar especialmente reducida o
aún evitarse totalmente.
Otras configuraciones ventajosas de la invención
son objeto de las subreivindicaciones.
La invención será descrita a continuación
haciendo referencia a los dibujos anexos, en los que:
la figura 1a muestra una vista lateral de un
dispositivo de calefacción eléctrico, según la invención,
la figura 1b muestra una vista sobre el
dispositivo de calefacción eléctrico, según la invención,
la figura 2 muestra un equipo climatizador
convencional montado en un automóvil,
la figura 3 muestra una vista perspectiva en
planta de un elemento calefactor del registro de calefacción del
dispositivo de calefacción, según la invención,
la figura 4 muestra una vista seccional a través
del elemento calefactor mostrado en la figura 3,
la figura 5 muestra una vista en planta del
dispositivo de calefacción eléctrico para una climatización
multizonal, según la invención,
la figura 6a muestra una vista en planta del
dispositivo de calefacción eléctrico de una climatización multizonal
alternativa a la de la figura 5,
la figura 6b muestra una vista lateral del
dispositivo de calefacción eléctrico mostrado en la figura 6a,
la figura 7 muestra una vista en perspectiva del
dispositivo de calefacción, según la figura 6, en la que, para
ilustrar el principio, los elementos del dispositivo de calefacción
sólo se muestran en parte.
la figura 8 muestra una vista detallada del
dispositivo de calefacción, según la figura 7, que ilustra la
alimentación alternativa de corriente, y
la figura 9 muestra una vista en perspectiva de
un sector del registro de calefacción del dispositivo de
calefacción, como un despiece de la forma de realización
alternativa, según la figura 6.
La estructura de un dispositivo de calefacción
eléctrico, adecuado especialmente para su utilización en
automóviles, se muestra en las figuras 1a y 1b. Mientras la figura
1b muestra una vista en planta del dispositivo de calefacción
eléctrico, en la figura 1a se muestra una vista lateral. El
dispositivo de calefacción eléctrico 1 presenta un registro de
calefacción compuesto de una pluralidad de elementos calefactores
apilados o amontonados. Cada elemento calefactor se compone como
mínimo de un elemento calefactor a resistencia y de elementos
radiadores o chapas conductoras de calor contiguas al mismo. Como
elemento calefactor a resistencia se utilizan preferentemente
elementos calefactores PTC.
El registro de calefacción se encuentra sujeto a
un bastidor compuesto de largueros longitudinales 3 opuestos y,
perpendiculares a los mismos, largueros laterales 4 y 5. Los
largueros del bastidor se encuentran fabricados de metal o
plástico.
Los largueros longitudinales esencialmente son
estructuralmente iguales. Sin embargo, los largueros laterales
opuestos 4 y 5 se diferencian en cuanto a que el larguero lateral 5
se encuentra implementado como caja abierta en un lado de la misma.
La abertura de este larguero lateral en forma de caja se encuentra
ubicado en el lado opuesto a los elementos calefactores. En esta
caja puede montarse un dispositivo de mando que controla el
suministro de calor de las diferentes zonas de calefacción mediante
la regulación de la corriente de alimentación. El lado abierto del
larguero lateral 5 conformado como caja es cerrado mediante una tapa
enchufable o clipsable, después del montaje del dispositivo de
mando.
Este dispositivo de mando se encuentra realizada
preferentemente como una circuito impreso con una pluralidad de
módulos de semiconductores de potencia. El circuito impreso se
encuentra, después del montaje en el larguero lateral 5 en forma de
caja, preferentemente perpendicular al plano del bastidor. La
corriente distribuida por el dispositivo de mando a las distintas
zonas de calefacción se alimenta mediante dos pernos de unión 8. Los
mismos se encuentran conformados de tal manera, que pueden conducir
sin problemas las corrientes eléctricas para calefacción. El
larguero lateral 5 tiene dispuesto adicionalmente un casquillo
enchufable para el control del dispositivo de mando. Para el control
de los elementos calefactores PTC, preferentemente el dispositivo de
mando recibe señales a través de una barra omnibus del
automóvil.
La utilización de calefactores eléctricos
adicionales en un equipo climatizador (sin calefacción multizonal)
se muestra en la figura 2. El equipo climatizador absorbe aire
exterior 10 a través de un soplador 11 conduciéndolo a través de un
dispositivo de calefacción eléctrico 1 al espacio interior. Durante
este proceso, el aire circula previamente a través de un evaporador
14 y un intercambiador de calor del agua 15. A continuación, el aire
calentado 12 afluye al espacio interior del automóvil 13, a través
de una tobera correspondiente.
Para una climatización multizonal, el aire
calentado 12 es suministrado a través de un sistema de conductos a
toberas predeterminadas. El aire conducido a través de los conductos
a las toberas puede, de este modo, ser calentado individualmente a
una determinada temperatura.
El registro de calefacción del dispositivo de
calefacción, según la invención, se compone preferentemente de una
pluralidad de elementos radiadores y elementos calefactores PTC
dispuestos contiguos a los mismos. Un "elemento básico" 20 de
una estructura apilada de este tipo se muestra en la figura 3. Entre
los elementos radiadores 23, 24 se encuentra una capa 21 de
elementos calefactores PTC y alimentadores de corriente 26, 27
asignados a los mismos. Ambos alimentadores de corriente 26, 27
posibilitan un control separado de dos grupos de elementos
calefactores PTC. Una chapa de contacto común suplementario 25 para
todos los elementos calefactores se encuentra dispuesta en el lado
inferior de los elementos radiadores 23, 24. Alternativamente, la
chapa de contacto 25 también puede estar dispuesta en el lado del
bastidor de posicionamiento opuesto a las chapas de contactos 26,
27.
La alimentación separada de corriente a
diferentes grupos de elementos calefactores PTC es mostrado en
detalle en la figura 4. La primera chapa de contacto 26 conecta los
elementos calefactores PTC 30 que forman un primer grupo de
elementos calefactores. Una segunda chapa de contacto 27 alimenta
corriente a un segundo grupo de elementos calefactores PTC 31. Ambas
chapas de contactos se encuentran en un extremo dotadas en dirección
longitudinal de conexiones eléctricas 26a y 27a. A través de una
disposición de este tipo, los grupos de elementos PTC 30, 31
dispuestos uno detrás de otro pueden ser alimentados con corriente
mediante un dispositivo de mando en común.
Para llevar corriente al grupo trasero de
elementos calefactores 31 a través de la conexión 27a, la chapa de
contacto 27 es montada extendiéndose de costado a la chapa de
contacto 26. Con este propósito, esta chapa de contacto es
preferentemente realizada más estrecha que en la zona de los
elementos calefactores PTC a alimentar con corriente.
Según una forma especial de realización de la
presente invención, los elementos calefactores PTC 30, 31 se
encuentran dispuestos desplazados respecto de la posición de las
chapas de contactos 26, 27. De este modo, también los elementos
radiadores asignados a los elementos calefactores PTC 30, 31
correspondientes se encuentran preferentemente dispuestos en forma
desplazada. Una configuración de este tipo se muestra en perspectiva
en la figura 3. Según una disposición alternativa, los elementos
calefactores PTC y elementos radiadores se encuentran dispuestos sin
desplazamiento.
Los elementos calefactores PTC 30, 31 del primer
y segundo grupo son sujetados por el bastidor de posicionamiento 22
común en posiciones determinadas, distanciados entre sí. Con este
propósito, el bastidor de posicionamiento 22 se encuentra fabricado
de plástico con escotaduras correspondientes. Para el contacto de
los elementos calefactores PTC 30, 31 los mismos se encuentran
conectados en ambos lados con chapas de contactos 25, 26, 27.
Alternativamente, la corriente puede suministrarse también a través
de elementos radiadores intermedios 23, 24 electroconductores.
Según la invención, el bastidor de
posicionamiento se encuentra configurado de tal manera que como
mínimo las chapas de contactos 26, 27 son igualmente sujetadas
distanciadas entre sí en el bastidor de posicionamiento 22. Con este
propósito, el bastidor de posicionamiento se encuentra dotado de
almas, nervaduras, y pestañas para un posicionamiento exacto de los
elementos electroconductores. Las chapas de contactos 26, 27 son
sostenidas distanciadas entre sí por las pestañas del bastidor de
posicionamiento.
Según una forma de realización especial de la
invención, el bastidor de posicionamiento se encuentra configurado
de tal manera, que también los elementos radiadores 23, 24 son
sujetados al bastidor de posicionamiento 22 en posición exacta,
mediante las pestañas. Por este motivo, el bastidor de
posicionamiento 22 se encuentra configurado de tal manera que
mantiene aislados eléctricamente entre sí como mínimo todos los
elementos electroconductores 23, 24, 26, 27 del lado de los
elementos calefactores PTC 30, 31 en el que los mismos son
alimentados de corriente a través de chapas de contactos
separadas.
Preferentemente, también los elementos radiadores
23, 24 situados en el lado opuesto son sujetados mediante pestañas
28 adecuadas del bastidor de posicionamiento 22, de manera que se
encuentren correctamente dispuestos en forma directa contigua de los
elementos calefactores PTC 30, 31 correspondientes, para una buena
transferencia de calor.
Según otra forma de realización especial de la
invención, las pestañas 28 del bastidor de posicionamiento 22 se
encuentran conformadas de tal manera, que los elementos radiadores
23, 24 pueden ser clipsados al bastidor de posicionamiento. Un
bastidor de posicionamiento de este tipo permite una fabricación
sencilla de un elemento calefactor 20 del tipo mostrado en la figura
3, de manera que un montaje final de un dispositivo de calefacción
eléctrico, según la invención, puede realizarse en forma sencilla
mediante elementos calefactores 20 prefabricados.
Un dispositivo de calefacción eléctrico de este
tipo se muestra en vista en planta en la figura 5. Este dispositivo
de calefacción corresponde a la representación en la figura 1b,
estando indicadas, adicionalmente a las zonas de calefacción
individuales, una de una pluralidad de variantes posibles. Con este
propósito, el registro de calefacción se encuentra subdividido en
dirección horizontal y vertical. Cada una de las zonas de
calefacción es alimentada separadamente de corriente, a través de un
elemento de mando correspondiente, es decir, de un transistor de
potencia correspondiente de la unidad de mando.
Si bien en la figura 5, las zonas 40 a 45
muestran un tamaño aproximadamente igual, pueden estar, sin embargo,
configuradas distintas.
Una pluralidad de zonas/áreas de calefacción del
registro de calefacción pueden tener asignadas, a través de
conductos de aire correspondientes, una cantidad de zonas de
climatización independientes de las mismas, eventualmente diferentes
de aquel. En la disposición en seis zonas mostrada en la figura 5,
dos zonas pueden, por ejemplo, encontrarse asignadas al conductor,
dos al acompañante y una a cada pasajero del asiento trasero. En una
climatización en dos zonas del automóvil, puede realizarse una
disposición simétrica con tres zonas del registro de calefacción
para cada zona climatizada del espacio interior del automóvil. El
dispositivo de mando montado en la parte frontal sobre el larguero
lateral 5 se encuentra, con este propósito, conformado en seis
sectores, de manera que cada zona es controlada por separado.
Un principio alternativo para la alimentación de
corriente al segundo grupo de elementos calefactores PTC 31 se
encuentra representado en las figuras 6 a 9. Esta forma de
realización se diferencia esencialmente de las anteriores en que los
elementos radiadores de las diferentes zonas de calefacción se
encuentran dispuestos sin desplazamiento entre sí. De este modo, a
pesar de una pluralidad de zonas de calefacción controlables por
separado, el dispositivo de calefacción es de construcción
especialmente estrecha. Con este propósito, la corriente,
preferentemente el polo positivo, que se suministra al grupo de
elementos calefactores 31 trasero, visto desde el dispositivo de
mando, es suministrada, a través de una alimentación separada, en un
plano distinto del plano de los elementos calefactores PTC.
En la figura 6a se muestra un ejemplo de
diferentes zonas de calefacción 52 a 55. En estas zonas de
calefacción, se encuentran dispuestos planos 50 en los que se sitúan
los elementos calefactores 30, 31. Debido a que los elementos
calefactores 30, 31 son controlados por separado en las mitades
izquierda y derecha del registro de calefacción, pueden realizarse
zonas de calefacción 52 a 55 yuxtapuestas. La corriente para el
control de los elementos calefactores PTC 31 de la mitad derecha con
las zonas 54 y 55 se suministra a través de las alimentaciones de
corriente correspondientes en los planos 51.
La disposición mostrada de los planos 50 y 51
sólo es a título de ejemplo y cualquier otra disposición es
igualmente posible. Por ejemplo, los planos 51 pueden disponerse
también en el borde superior o inferior del dispositivo de
calefacción.
La presión de apriete de la estructura apilada de
elementos calefactores PTC, elementos radiadores y chapas de
contactos es ejercida mediante muelles 56 con elementos elásticos 57
individuales. En el ejemplo de realización mostrado, en el borde
superior e inferior de la disposición se encuentran dispuestos
muelles 56 correspondientes. Alternativamente, también un sólo
muelle 56 puede producir la presión de contacto. Preferentemente,
como mostrado en la figura 6b, los elementos elásticos 57 se
encuentran dispuestos en posiciones que corresponden a las de los
elementos calefactores PTC 30, 31 en los planos 30.
Aunque no mostrado en las figuras
correspondientes, estos muelles 56 con elementos elásticos 57
también se encuentran presentes en las formas de realizaciones
descritas anteriormente.
Una versión especial de la forma de realización
alternativa se explica a continuación en base a las figuras 7, 8 y
9. En estas figuras, los elementos de un dispositivo de calefacción
respectivo se muestran en perspectiva. La figura 7 muestra una vista
completa de un dispositivo de calefacción eléctrico correspondiente,
suprimiéndose parcialmente los elementos del dispositivo de
calefacción, para una mejor ilustración del principio constructivo.
Especialmente, los elementos radiadores sólo se han bosquejado. La
figura 8 muestra un detalle especialmente relevante de esta
realización y la figura 9 un despiece de un elemento calefactor del
dispositivo de calefacción.
En los planos 50 de la figura 6 se encuentran
dispuestos bastidores de posicionamiento 60 que presentan
escotaduras 61, 62 para los elementos calefactores PTC 30, 31. En su
lado inferior, los elementos calefactores PTC se conectan a masa a
través de una chapa de contacto 63. En el lado superior, ambos
grupos de elementos calefactores 30, 31 son conectados separados por
las chapas de contactos positivas 64, 65.
Para la disposición distanciada de estas chapas
de contactos, los bastidores de posicionamiento 60 se encuentran
dotados de un elemento separador 69. Este elemento separador 69
emergente perpendicularmente del bastidor de posicionamiento sujeta
no sólo las chapas de contactos 64, 65, sino preferentemente también
los elementos radiadores 73, 74 adyacentes a las mismas,
distanciados entre sí.
Según la figura 7, el dispositivo de mando se
encuentra dispuesto en los largueros laterales 5. Al primer grupo de
elementos calefactores PTC 30, se le suministra la corriente de
mando correspondiente a través de la chapa de contacto 64 y una
conexión 64a proyectada en dirección al dispositivo de mando.
Alternativamente a la primera forma de
realización con chapas de contactos desplazadas, en esta forma de
realización, a los elementos calefactores PTC 31 dispuestos sobre el
lado derecho del registro de calefacción se le suministra la
corriente a través de la chapa de contacto 65 y por medio de una
alimentación de corriente 66 en un plano del registro de calefacción
diferente al plano de la chapa de contacto 65. La alimentación de
corriente 66 presenta una conexión 66a conectada al dispositivo de
mando en el larguero lateral 5 y a una brida de conexión 66b situada
en el otro extremo estrecho del registro de calefacción. La brida de
conexión 66a se proyecta perpendicular en dirección al plano con los
elementos calefactores PTC. La chapa de contacto 65 presenta una
brida de conexión 65a correspondiente que se proyecta en sentido
opuesto en dirección a la alimentación de corriente 66. Ambas bridas
de contacto 65a, 65b preferentemente son unidas entre sí mediante
una unión soldada 80.
Según una realización especialmente preferente,
esta alimentación de corriente positiva 66 no solamente sirve para
el suministro de corriente a los elementos calefactores PTC 31
dispuestos en las escotaduras 62, sino adicionalmente también a la
alimentación de corriente a elementos calefactores PTC
correspondientemente dispuestos en otro plano dispuesto, por
ejemplo, por encima de dichos elementos calefactores PTC 31. Con
este propósito, la chapa de contacto 65 (e igualmente la chapa de
contacto 64) se encuentra eléctricamente conectada con los elementos
radiadores 73, 74 colocados encima de dichas chapas de contacto, de
manera que a través de múltiples capas de elementos radiadores
también se establece un contacto eléctrico con otra capa de
elementos calefactores PTC. A esta capa de elementos calefactores se
les suministra masa desde el lado opuesto, mediante una alimentación
de corriente 78.
El suministro de masa 67 paralela a la
alimentación de corriente positiva 66 conecta a masa la chapa de
contacto 63 a través del elemento radiador 68. Preferentemente, la
chapa de contacto 67 no se conecta con masa a través del dispositivo
de mando, sino a través de una conexión transversal o traviesa 77
con las alimentaciones de masa 78 dispuestas cercanas al
bastidor.
Para que en los planos 51 la alimentación de
corriente positiva a las chapas de contactos 65 y la alimentación de
masa 67 pueda ser llevada a todos los elementos calefactores PTC 30,
31 en las escotaduras 61, 62, se encuentran dispuestas placas
aislantes 70, 71 adicionales. La placa aislante 70 aísla la
alimentación de masa 67 de la alimentación de corriente positiva 66.
La chapa de contacto 71 aísla las alimentaciones de corriente
positiva 66 del elemento radiador 75 ubicado debajo.
A través de la placa aislante 71 las zonas de
calefacción 53, 55 simétricas respecto de las zonas de calefacción
descritas anteriormente pueden disponerse de manera correspondiente
sobre el otro lado del elemento radiador 75 sin corriente.
Mediante la especial realización mostrada en las
figuras 6 a 9 resulta la asignación positiva y de masa, tal como se
muestra en la figura 6a, mediante los símbolos positivo y negativo
respectivamente. El elemento radiador 75, situado entre las zonas de
calefacción superior e inferior, no es conectado a través de la
chapa de contacto 71 ni con masa ni con una alimentación de
corriente positiva y, por lo tanto, se encuentra sin corriente. Los
elementos radiadores 68 contiguos al mismo se encuentran conectados
con la alimentación de masa 67 y llevan la masa a un lado de los
elementos calefactores PTC 30, 31, concretamente sin hacer
distinción entre ambos grupos de elementos calefactores PTC.
Los elementos radiadores 75 y 68, es decir, los
elementos radiadores que no se utilizan para la alimentación de
corriente separada a los distintos grupos de elementos calefactores
PTC (es decir, los elementos radiadores conectados a masa o sin
corriente) no es necesario que sean dispuestos separados para las
mitades izquierda y derecha del registro de calefacción.
Preferentemente, estos elementos radiadores se encuentran
conformados como elementos continuos/de una sola pieza.
Alternativamente, estos elementos calefactores pueden también
disponerse correspondientemente separados entre sí, de manera de
obtener una mejor separación térmica entre las zonas de
calefacción.
Los elementos radiadores 73, 74 se encuentran
conectados eléctricamente con las chapas de contactos 64, 65
dispuestas sobre el lado de los elementos calefactores PTC 30, 31
opuesto a la alimentación de masa, estando dichas chapas de
contactos 64, 65 y dichos elementos calefactores 73, 74 situados
contiguos entre sí. Conducen la corriente a otra capa 50 situada
encima y comprendiendo elementos calefactores PTC de la misma zona.
La otra capa 50 de elementos calefactores PTC de la misma zona se
encuentra conectada a masa a través de los elementos radiadores
situados encima de dicha capa. La correspondiente polaridad de los
distintos elementos radiadores y su disposición separada se muestra
en la figura 6a mediante signos positivos y negativos
respectivamente.
Lo especialmente ventajoso de esta forma de
realización es que, en comparación con la primera forma de
realización, es de construcción aún más estrecha.
Mientras en calefacciones multizonales
convencionales se requiere un dispositivo de calefacción separado
para cada conducto de salida, según la invención puede utilizarse un
único dispositivo central de calefacción, que produce el calor
necesario mediante sectores de calefacción controlables en forma
separada. De este modo, puede obtenerse de manera sencilla un
elevado confort climático en un automóvil.
La conformación de zonas en el registro de
calefacción puede hacerse arbitrariamente en dirección longitudinal
asignando a cada zona una cantidad individual de elementos
calefactores PTC. En sentido perpendicular, el tamaño de una zona
puede ser ajustado a través de asignaciones de elementos
radiadores.
Resumiendo, la invención se refiere a un
dispositivo de calefacción eléctrico, especialmente adaptado para
ser utilizado como calefacción eléctrica auxiliar para automóviles.
El dispositivo de calefacción presenta una pluralidad de elementos
calefactores PTC dispuestos en un plano del dispositivo de
calefacción. Los elementos calefactores PTC se encuentran conectados
eléctricamente mediante chapas de contactos a la alimentación de
corriente y térmicamente con elementos radiadores para transferir el
calor producido a una corriente de aire a calentar. Según la
invención, los elementos calefactores PTC dispuestos en este plano
pueden ser controlados separadamente como mínimo en dos grupos.
Un dispositivo de calefacción de este tipo, con
dimensiones y eficiencia correspondiente idénticas a las de
dispositivos de calefacción eléctricos convencionales, presenta una
funcionalidad adicional, mediante una controlabilidad zonal de los
elementos calefactores.
Claims (26)
1. Dispositivo de calefacción eléctrico,
especialmente como calefactor adicional para automóviles, con una
pluralidad de elementos calefactores de coeficiente positivo de
temperatura (PTC) (30, 31) dispuestos en un plano en el dispositivo
de calefacción, como mínimo un elemento radiador (23, 24; 68, 73,
76) y chapas de contactos (26, 27; 64, 65) para el contacto de
elementos calefactores PTC (30, 31), pudiendo los elementos
calefactores PTC ser controlados por separado en como mínimo dos
grupos, caracterizado porque una chapa de contacto (26, 27;
64, 65) separada para cada grupo separado de elementos calefactores
PTC (30, 31) que pueden controlarse por separado, estando las
conexiones eléctricas (26a, 27a; 64a, 66a) para la alimentación de
corriente a las chapas de contactos (26, 27; 64, 65) dispuestas
sobre el mismo lado del dispositivo de calefacción.
2. Dispositivo de calefacción eléctrico, según la
reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los grupos
de elementos calefactores PTC (30, 31) que pueden controlarse por
separado, tiene asignado como mínimo un elemento radiador (23, 24)
separado.
3. Dispositivo de calefacción eléctrico, según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los grupos de
elementos calefactores PTC (30, 31) que pueden controlarse por
separado se encuentran conectados a través de una chapa de contacto
(25) común con el polo positivo o con masa.
4. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las
chapas de contactos (26, 27; 64, 65) separadas para el mando de los
elementos calefactores PTC se encuentran en un plano distanciados
entre sí.
5. Dispositivo de calefacción eléctrico, según la
reivindicación 4, caracterizado porque las chapas de
contactos (26, 27; 64, 65) separadas se encuentran en el lado
estrecho dotadas de conexiones (26a, 27a; 64a, 65a) para la
alimentación de corriente.
6. Dispositivo de calefacción eléctrico, según la
reivindicación 5, caracterizado porque las chapas de
contactos (64, 65) separadas se encuentran dispuestas sin
desplazamiento entre sí.
7. Dispositivo de calefacción eléctrico, según la
reivindicación 6, caracterizado porque se suministra
corriente a una de las chapas de contactos (64, 65) separadas a
través de una alimentación de corriente (66), dispuesta entre placas
aislantes (70, 71), en un segundo plano en el dispositivo de
calefacción, desde una conexión (66a) sobre el lado estrecho del
dispositivo de calefacción opuesto a la chapa de contacto (65)
correspondiente.
8. Dispositivo de calefacción eléctrico, según la
reivindicación 7, caracterizado porque entre el plano con los
elementos calefactores PTC (30, 31) y el segundo plano se encuentra
dispuesto como mínimo un elemento radiador (68).
9. Dispositivo de calefacción eléctrico, según la
reivindicación 8, caracterizado porque adicionalmente se
encuentra dispuesta una chapa de contacto a masa (67) entre el plano
con los elementos calefactores PTC (30, 31) y el segundo plano, para
suministrar corriente a ambos grupos de elementos calefactores PTC
(30, 31).
10. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
la reivindicación 5, caracterizado porque la chapa de
contacto (27) asignada a los elementos calefactores PTC (30, 31)
traseros, en vista desde las conexiones, se extiende al costado de
la chapa de contacto (26) delantera.
11. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque como
mínimo los elementos radiadores (23, 24; 64, 65) en contacto con las
chapas de contactos (26, 27; 73, 74) separadas son utilizados para
la alimentación de corriente a los grupos separados de otros
elementos calefactores PTC (30, 31).
12. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por un
bastidor de posicionamiento (22; 60) que sujeta, separados entre sí,
los elementos calefactores PTC (30, 31) en posiciones
predeterminadas en un plano de la estructura por capas del
dispositivo de calefacción.
13. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
la reivindicación 12, caracterizado porque un bastidor de
posicionamiento (22; 60) mantiene las chapas de contactos (26, 27;
64, 65) separadas en posiciones predeterminadas distanciadas entre
sí.
14. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el bastidor
de posicionamiento (22; 60) mantiene los elementos radiadores (23,
24; 73, 74) separadas en posiciones predeterminadas distanciadas
entre sí.
15. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el bastidor
de posicionamiento (22; 60) presenta una pluralidad de pestañas (28;
69) proyectadas perpendicularmente del bastidor de posicionamiento
para el posicionamiento de las chapas de contactos (26, 27; 64, 65)
separadas y/o los elementos radiadores (23, 24; 73, 74)
separados.
16. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
la reivindicación 15, caracterizado porque las pestañas (28)
se encuentran conformadas de tal manera que los elementos radiadores
(23, 24) pueden ser clipsados sobre el bastidor de posicionamiento
(22).
17. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque los
grupos de elementos calefactores PTC (30, 31) y/o los elementos
radiadores (23, 24) separados, asignados a los grupos de elementos
calefactores PTC (30, 31), pueden estar dispuestos de manera
desplazada entre sí.
18. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque cada
grupo de elementos calefactores PTC que pueden ser controlados por
separado tiene asignado una unidad de mando propia.
19. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
la reivindicación 18, caracterizada porque las unidades de
mando forman una unidad constructiva conformada de las estructuras
en capas, de elementos calefactores PTC (30, 31), chapas de
contactos (26, 27; 64, 65) y elementos radiadores (23, 24; 73,
74).
20. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque las
chapas de contactos (26, 27; 64, 65) tienen asignados una misma
cantidad de elementos calefactores PTC (30, 31).
21. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 10 a 20, caracterizado porque la
chapa de contacto (27) trasera, visto desde las conexiones (26a,
27a), tiene asignada menor cantidad de elementos calefactores PTC
(31).
22. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado por una
pluralidad de elementos calefactores (20) dispuestos en capas una
encima de la otra, estando cada elemento calefactor (20) compuesto
de un plano con elementos calefactores PTC (30, 31) controlables
separadamente y chapas de contactos (26, 27) y elementos radiadores
(23, 24) asignados a dichos elementos calefactores PTC (30, 31).
23. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque la
estructura en capas, compuesta de elementos calefactores PTC (30,
31), elementos radiadores (23, 24; 73, 74) y chapas de contactos
(26, 27; 64, 65), se encuentra sujeta enclavada en una carcasa o en
un bastidor rectangular (3, 4, 6).
24. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
una de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque
mediante la posibilidad de control separada de grupos de elementos
calefactores PTC (30, 31) de un plano se forman zonas de calefacción
(40, 43; 52, 54) contiguas separadas del dispositivo de cale-
facción.
facción.
25. Dispositivo de calefacción eléctrico, según
la reivindicación 24, caracterizado porque una zona de
calefacción (40-45) se compone de una pluralidad de
elementos calefactores (20) dispuestos en capas una encima de la
otra.
26. Equipo de climatización de automóviles con un
dispositivo de calefacción eléctrico, según una de las
reivindicaciones 1 a 25.
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