ES2322492T3 - Elemento generador de calor para un dispositivo calefctor y procedimiento de fabricacion del mismo. - Google Patents

Abstract

Elemento generador de calor (1), en especial para calentar aire en un calefactor adicional eléctrico de un vehículo a motor, que comprende, como mínimo, un elemento calefactor PTC (5) y una cuerpo aislante (2, 3) en el que se aloja el elemento calefactor PTC (5), así como pistas conductoras de electricidad (5; 6, 10), en contacto con lados opuestos del elemento calefactor PTC (5), caracterizado porque el cuerpo (2, 3) comprende un elemento de cubeta de cuerpo (2) y un elemento de cubeta en oposición (3), los cuales están en contacto entre sí con interposición de un cordón de estanqueidad (4, 21) que está en contacto con lados frontales opuestos entre sí de los elementos de cuerpo (2, 3); y porque el elemento de estanqueidad que estanqueiza entre sí los elementos de cuerpo (2, 3) frente a una fuerza de presión que actúe desde el exterior sobre el elemento generador de calor (1) y que presione las pistas conductoras (5; 6, 10) contra el elemento o elementos calefactores PTC y que rodea de modo estanco el elemento o elementos calefactores PTC.

Description

Elemento generador de calor para un dispositivo calefactor y procedimiento de fabricación del mismo.

La presente invención se refiere a un elemento generador de calor con, como mínimo, un elemento calefactor PTC y un cuerpo envolvente en el que se aloja el elemento calefactor PTC, así como pistas de conducción eléctrica situadas sobre lados opuestos del elemento calefactor PTC.

Un elemento generador de calor de esta clase se conoce, por ejemplo, del documento EP 0 350 528, como parte de una calefacción adicional para un vehículo a motor. Otros elementos generadores de calor se conocen, por ejemplo, de los documentos DE 32 08 802, DE 30 46 995 o bien DE 28 04 749.

En tales elementos generadores de calor genéricos existe el problema de que, mediante un buen contacto mecánico entre la pista conductora y el elemento PTC, se debe establecer una resistencia de paso reducida, de modo que sea posible alimentar con corriente el elemento generador de calor sin que se produzca un calentamiento sustancial en el límite de fase hacia el elemento PTC. Este requisito es especialmente importante cuando el elemento generador de calor ha de recibir corriente eléctrica con una tensión de trabajo elevada de unos 500 voltios.

En los dispositivos calefactores eléctricos comunes, la pista conductora, que generalmente está constituida por una cinta de chapa conductora, está encapsulada mediante una envolvente que rodea al elemento generador de calor, la cual mantiene la pista conductora con una cierta presión en contacto con uno o varios elementos PTC (como en el documento DE 32 08 802). En este estado de la técnica, el elemento PTC y las pistas conductoras en contacto a ambos lados del mismo están rodeados por una envolvente metálica recubierta interiormente con caucho de silicona, de modo que las cintas de chapa conductoras se mantienen con aislamiento dentro de la envolvente. Esta disposición no es suficiente por sí misma para generar una presión de apriete suficiente para presionar las pistas conductoras contra el elemento PTC. En consecuencia, toda la configuración por capas está rodeada por una placa de presión. Por ello, el elemento generador de calor ya conocido es de acción relativamente lenta, o sea, que el calor generado por el elemento PTC se cede relativamente mal hacia el exterior. Consecuentemente, el elemento generador de calor conocido tiene un mal rendimiento térmico y reacciona de forma relativamente lenta a los cambios de las condiciones térmicas.

Para la cesión del calor es conocido, por ejemplo del documento EP 0 350 528, el acoplamiento, a ambos lados del elemento generador de calor, de elementos radiadores formados por cintas de chapa ondulada. Estas cintas se montan con tensión previa de resorte contra el elemento generador de calor. Dado que la pista conductora entre el elemento radiador y uno o varios elementos PTC se puede desplazar libremente, la fuerza de resorte presiona la pista conductora contra el elemento PTC. Sin embargo, con esta configuración existe el problema de que, especialmente cuando el elemento generador de calor funciona con tensiones elevadas, no se pueden evitar las corrientes de fuga que migran por el elemento radiador y/o el marco. Además de ello, las piezas conductoras de electricidad están al descubierto en el lado exterior del elemento generador de calor, lo que también es crítico desde el punto de vista de la seguridad.

También el cartucho calefactor que da a conocer el documento DE 28 04 749, en el que se han dispuesto alrededor de un eje cilíndrico tres elementos generadores de calor comunes separados por ángulos de 120º, presenta el antes citado inconveniente de la deficiente conducción del calor. Entre los respectivos elementos generadores de calor existen piezas en forma de segmento de círculo cilíndricas de un material eléctricamente aislante, en cada una de las cuales se ha dejado libre un canal de flujo para el fluido a calentar por el cartucho calefactor. Esta configuración es insuficiente, en especial si el calor generado por el elemento PTC se cede por convección de aire. En este caso, no se puede ceder en la medida suficiente el calor del elemento PTC.

La presente invención tiene por objeto dar a conocer un elemento generador de calor en el que se puede asegurar una buena conexión entre la pista conductora y uno o varios elementos PTC y que posee un mejor aislamiento eléctrico respecto a su entorno. Además, se da a conocer con la presente invención un calefactor adicional eléctrico mejorado destinado a un vehículo a motor.

Para conseguir dicho objetivo, se da a conocer con esta invención un elemento generador de calor que presenta las características de la reivindicación 1. Posee un cuerpo que consta de un elemento de cubeta de cuerpo y un elemento de cubeta en oposición, los cuales están acoplados entre sí mediante un cordón de estanqueidad intercalado y que encierran de modo hermético, como mínimo, un elemento calefactor.

La presente invención es un perfeccionamiento de un marco de soporte conocido, por ejemplo, del documento EP 0 350 528, que mantiene en su posición los elementos PTC que, en un elemento generador de calor para un calefactor eléctrico adicional, generalmente están dispuestos uno tras otro en un plano, y que sirve, en especial, para que el correspondiente elemento PTC no caiga fuera del calefactor. En la presente invención, este marco de soporte de por sí conocido se configura como cuerpo, que no sólo conserva una forma predeterminada y mantiene distanciados entre sí uno o varios elementos PTC, sino que además estanqueiza los elementos PTC respecto a su entorno. Para ello, la invención propone un cuerpo en forma de cubeta, que consta de un elemento de cubeta de cuerpo y un elemento de cubeta en oposición. Los dos elementos de cuerpo están acoplados entre sí con un cordón de estanqueidad intermedio, de modo que los bordes de los elementos de cuerpo que se solapan con uno o varios elementos PTC encierran de modo estanco en sus bordes el elemento PTC. El cuerpo está configurado como componente plano y, en caso de que en un elemento generador de calor existan varios elementos calefactores PTC, preferentemente como componente en forma de cinta alargada, cuya altura, preferentemente, no supera la altura de los correspondientes elementos calefactores PTC. Como mínimo un elemento de cuerpo, concretamente el elemento de cubeta de cuerpo, debería soportar por los bordes el elemento calefactor PTC. Esta sujeción por los bordes, con el cordón de estanqueidad intercalado, es contigua al elemento de cubeta en oposición, el cual puede, por ejemplo, estar configurado como una cubeta de cuerpo, o bien, básicamente, como una banda plana, de modo que los bordes laterales del elemento de cubeta de cuerpo básicamente se extienden por toda la altura del elemento calefactor PTC.

El documento US 6,147,330 da a conocer un elemento generador de calor con dos elementos de cuerpo para alojar un elemento PTC, que se mantienen bajo tensión previa por la fuerza de tensado previo elástico de un elemento comprimible. Correspondientemente, los dos elementos del cuerpo comprenden puentes solapados entre sí, que soportan entre ellos el elemento de compresión elástico. Durante el montaje, los dos elementos de cuerpo se deben empujar longitudinalmente uno sobre otro, intercalando entre ellos los elementos de compresión. Estos elementos de compresión ponen a los elementos radiadores bajo tensión previa contra electrodos de un elemento PTC de varias capas. Para ello, los elementos del cuerpo se solapan en el lado de la base con los elementos radiadores.

Consecuentemente, los elementos de compresión, según el documento US 6,147,330, actúan como medios mecánicos de tensión previa, que pretensan uno contra otro los elementos del cuerpo, estando intercalados los extremos de la base de los elementos radiadores.

Sin embargo, la construcción del elemento generador de calor conocido es relativamente costosa. En especial, la fabricación obliga a que los dos elementos del cuerpo se empujen uno sobre otro, en dirección longitudinal, mientras el elemento de compresión se encuentra entre los respectivos puentes de los elementos del cuerpo. Por otra parte, la fuerza de compresión ejercida por los elementos de compresión no es suficiente para asegurar un buen contacto entre los electrodos y el elemento PTC. Este buen contacto es necesario para asegurar la transmisión sin resistencia, o con una resistencia reducida, de la corriente eléctrica de los electrodos al elemento PTC, así como la buena liberación del calor generado por el elemento PTC.

Con la presente invención se respeta el principio de que los electrodos están constituidos por pistas conductoras que se aprietan contra el elemento PTC con una tensión previa de una fuerza de resorte que actúa desde el exterior sobre la configuración por capas (comparar, en especial, con el documento EP 0 350 528).

En cambio, la presente invención da a conocer un elemento generador de calor para un correspondiente calefactor adicional, con un marco en el que se asegura una buena conexión entre la pista conductora y uno o varios elementos PTC, y que está mejor aislado eléctricamente respecto a su entorno. Es determinante para ello que exista un cordón de estanqueidad dispuesto sobre los lados frontales contrapuestos de los elementos del cuerpo. En especial, se consideran lados frontales de los elementos de cuerpo aquellas superficies del correspondiente elemento de cuerpo que delimitan directamente una zona de alojamiento para uno o varios elementos PTC, conformados por el correspondiente elemento de cuerpo, que se extienden básicamente paralelos a una superficie de apoyo formada por el correspondiente elemento de cuerpo y que tienen la misma orientación que las superficies de contacto, es decir que, en una vista superior del elemento de cuerpo, son visibles en la zona de alojamiento de uno o varios elementos PTC. El cordón de estanqueidad puede ser un cordón adhesivo que, en primer lugar, conecta entre sí los elementos de cubeta de cuerpo, y que se puede comprimir en cierta medida para permitir apretar más fuertemente los elementos PTC contra las superficies de apoyo de los elementos de cubeta de cuerpo. Dicho de otra manera, una posible fuerza de compresión que actúe sobre el cordón de estanqueidad empuja a los elementos de cubeta de cuerpo separándolos. No obstante, el cordón de estanqueidad también puede estar conformado como una ranura que engrana en la abertura practicada en el otro elemento de cuerpo. Para el elemento de estanqueidad es fundamental que cubra con estanqueidad una hendidura formada entre los dos elementos de cubeta de cuerpo y, además, permita preferentemente que los elementos de cubeta de cuerpo puedan tener un cierto movimiento aproximándose o alejándose entre sí, sin que dicha hendidura se abra hacia afuera.

Un cordón de estanqueidad, según la presente invención, puede ser, por ejemplo, un elemento de estanqueidad dispuesto entre lados frontales contrapuestos de los elementos de cubeta de cuerpo y que se apoya en dichos lados frontales. Alternativamente, el cordón de estanqueidad también puede estar configurado como una pieza sobre el elemento de cubeta de cuerpo o el elemento de cubeta en oposición. En especial, puede ser una unión de tipo ranura y resorte. En una unión de tipo ranura y resorte, el resorte conforma el cordón de estanqueidad. El resorte encaja en una ranura formada en el otro elemento de cuerpo, la cual, preferentemente, es tal que los dos elementos de cuerpo se pueden desplazar, dentro de ciertos límites, transversalmente respecto a un plano paralelo a las pistas conductoras. Adicionalmente, la unión de tipo ranura y resorte impide el acceso directo desde el exterior al interior del cuerpo, por lo que constituye un cordón de estanqueidad según la presente invención.

La antes citada movilidad de los dos elementos de cuerpo uno respecto al otro en una dirección transversal a un plano paralelo a las dos pistas conductoras permite una cierta adaptación del espacio libre entre las pistas conductoras paralelas, de manera que se pueden compensar las tolerancias de fabricación, en especial, de los lados de los elementos calefactores PTC, sin que se deba renunciar a un buen contacto plano del elemento o elementos PTC con la correspondiente pista conductora. Una correspondiente movilidad se obtiene también gracias a un cordón de estanqueidad que posee una cierta compresibilidad y que se apoya entre lados frontales contrapuestos de los elementos de cuerpo. Solamente es necesario que los dos elementos de cuerpo se puedan desplazar uno respecto al otro, como mínimo ligeramente, en una dirección transversal respecto al plano paralelo a las pistas conductoras, sin que se pierda la estanqueidad del interior del cuerpo. La movilidad debe estar configurada, preferentemente, de manera que dichas tolerancias de fabricación, debidas a elementos calefactores PTC de espesor diferente y/o a tensiones térmicas durante el funcionamiento del elemento generador de calor, se puedan compensar mediante movimientos relativos de los dos elementos de cuerpo. Se parte de la idea de que para ello es suficiente una movilidad de unas pocas décimas de milímetro. Esto no necesariamente implica que en el diseño se deba impedir una movilidad mayor. Mejor dicho, el elemento generador de calor es adecuado para su montaje en una configuración por capas que se mantiene tensada a presión, de modo que las pistas conductoras están en todo momento en contacto con el elemento PTC y la fuerza de presión que actúa desde el exterior asegura la integridad estructural del cuerpo.

Cuando en la descripción de la presente invención se menciona la estanqueidad del elemento calefactor PTC, se hace referencia, en especial, a la dirección del perímetro. El elemento generador de calor generalmente es una capa en forma de cinta de una configuración por capas que comprende, como mínimo, un elemento radiador, pero preferentemente dos elementos radiadores apoyados sobre lados opuestos del elemento generador de calor. Estos elementos radiadores están dispuestos dentro de un marco. Los elementos radiadores y los elementos generadores de calor están dentro del marco en forma de capas alargadas de la configuración por capas. El cuerpo sirve para fijar el elemento o elementos calefactores PTC dentro de la capa del elemento generador de calor, concretamente, en una dirección transversal a la extensión longitudinal del elemento generador de calor y, preferentemente, también en la dirección longitudinal del elemento generador de calor. Para ello, se pueden prever en el cuerpo distanciadores o elementos similares, que mantienen entre sí a los elementos calefactores PTC, dispuestos en línea sobre un plano, a una distancia prefijada.

Los elementos de cuerpo están constituidos, preferentemente, por un material plástico muy aislante, por ejemplo, teflón o poliamida de alta calidad eléctrica. El material utilizado en cada caso debería tener una elevada resistencia a las corrientes de fuga. El valor CTI del elemento PTC alojado en el cuerpo debería ser, como mínimo, de 400, preferentemente 600. Cuando como mínimo un elemento de cuerpo se configura como pieza moldeada por inyección, es posible prever sobre él una capa aislante fijada mediante recubrimiento por inyección y/o un fleje de chapa fijado mediante inyección, de modo que la capa aislante generalmente conforma el lado exterior del elemento generador de calor que se extiende paralelo al lado superior o inferior del elemento calefactor PTC. Preferentemente, el fleje de chapa está situado directamente entre la capa aislante y el elemento calefactor PTC y en contacto con éste, y sirve para conducir corriente eléctrica al mismo. La pieza moldeada por inyección antes mencionada puede ser una pieza convencional de plástico moldeado por inyección, preferentemente, del antes mencionado material plástico de alta calidad eléctrica. Alternativamente, en todo caso un elemento del cuerpo puede estar configurado como componente CIM ("Ceramic Injection Moulding" ("moldeo por inyección cerámica")). Para ello, el polvo cerámico para la fabricación de, como mínimo, un elemento de cuerpo, se mezcla con material plástico para obtener una suspensión con capacidad de flujo, la cual se procesa con una máquina de moldeo por inyección. La pieza en verde moldeada por inyección se libera del agente ligante. A continuación la pieza en bruto conseguida de este modo es comprimida para obtener una pieza de cerámica sinterizada.

Por ejemplo, un elemento de cuerpo configurado como pieza de cerámica sinterizada puede actuar conjuntamente con el elemento de cuerpo de plástico moldeado por inyección. Por ejemplo, esta pieza de cerámica puede estar en contacto, como placa plana, con el cordón de estanqueidad intercalado, con la pieza de plástico de sección en forma de "U", moldeada por inyección, que soporta lateralmente el elemento o elementos PTC. Con ello se obtiene de forma sencilla un aislamiento perimetral del elemento PTC. La pieza de cerámica con forma de cinta constituye el lado exterior del cuerpo. Habitualmente, en el lado interior, entre la pieza cerámica y el elemento PTC, se dispone otro fleje de chapa, con el que está directamente en contacto el elemento calefactor PTC y mediante el cual se conduce electricidad al elemento calefactor PTC.

Lógicamente, el elemento de cuerpo que soporta al elemento calefactor PTC, básicamente configurado con forma de "U", también se puede conformar como componente cerámico. Se ha observado que es especialmente conveniente configurar las piezas de cerámica como piezas sinterizadas fabricadas con óxido de aluminio. También es adecuado configurar los dos elementos de cuerpo como piezas de plástico moldeadas por inyección.

Se ha observado que es especialmente adecuado configurar los dos elementos de cuerpo, es decir, el elemento de cubeta de cuerpo y el elemento de cubeta en oposición, en forma de componentes idénticos, cada uno de los cuales tiene una sección en forma de "U" y soporta en los bordes una parte del elemento calefactor PTC. En este caso, el elemento de cubeta de cuerpo y el elemento de cubeta en oposición tienen básicamente la mitad del grosor del elemento calefactor PTC. Cada uno de los elementos de cuerpo, como elemento de cubeta, soporta lateralmente una parte del elemento calefactor PTC. Esta configuración ofrece la ventaja de que los dos elementos de cuerpo se pueden fabricar con un mismo molde de inyección. Adicionalmente, se simplifica la gestión de materiales, el almacenaje y la logística de fabricación, dado que el cuerpo consta de dos componentes idénticos.

El contacto estanco entre los dos elementos de cuerpo mediante el cordón de estanqueidad se puede realizar mediante una fuerza exterior, aplicada en un calefactor eléctrico sobre el elemento generador de calor, desde el exterior, después del montaje del elemento generador de calor. Esta fuerza puede ser una fuerza de resorte que actúa sobre la configuración por capas desde el exterior, por ejemplo, como da a conocer el documento EP 0 350 528.

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Alternativa o adicionalmente, el cordón de estanqueidad también puede tener una función de adhesivo, de modo que el cordón de estanqueidad pega entre sí el elemento de cubeta de cuerpo y el elemento de cuerpo en oposición. Esta adhesividad puede ser tal que los componentes se mantengan firmemente en contacto de forma permanente. También es posible colocar el cordón de estanqueidad de manera que ejerza una fuerza de tracción sobre el elemento de cuerpo opuesto, de forma que las tolerancias de fabricación, debidas en especial al elemento calefactor PTC, así como a la dilatación por diferencias de temperatura, se puedan compensar mediante el cordón de estanqueidad, que proporciona un pretensado elástico uniforme de los elementos de cuerpo, cada uno de los cuales habitualmente comporta un fleje de chapa propio, el cual, por lo general, está directamente en contacto con el lado superior o con el lado inferior del elemento calefactor PTC al que conduce la corriente eléctrica. En especial cuando se utilizan tensiones elevadas, se debe cuidar de que, en el límite de fase entre la faja de chapa y el elemento calefactor PTC, no se produzca una resistencia de paso considerable en el sitio de entrada de la corriente en el elemento calefactor PTC. Para ello, los dos elementos de cuerpo se ponen en contacto entre sí, preferentemente, con tensión previa. Esta tensión previa se genera mediante el cordón de estanqueidad, o bien, por regla general, mediante una fuerza tensora que actúa sobre el cuerpo desde el exterior y que conduce a una compresión del cordón de estanqueidad para lograr una estanqueidad suficiente entre los dos elementos del cuerpo.

Cuando el elemento generador de calor según la invención está dispuesto en un marco como parte de una configuración por capas, por ejemplo, según el documento EP 0 350 528, el cordón de estanqueidad adhesivo puede juntar los dos elementos de cuerpo formando una unidad que es más fácil de manipular y acoplar durante el montaje.

En las reivindicaciones dependientes 2 a 13 se presentan perfeccionamientos preferentes del elemento generador de calor según la invención.

Con la presente invención se reivindica además un calefactor adicional con un marco y una configuración por capas alojada en el marco, que comprende, como mínimo, un elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 13 y, como mínimo, un elemento radiador que se extiende paralelo al elemento generador de calor. Se entiende como elemento radiador, preferentemente, cualquier elemento buen conductor del calor, que mediante conducción de calor cede el calor aportado por el elemento generador de calor al aire que circula sobre el elemento radiador. Los elementos radiadores habituales son flejes de chapa formados por doblado ondulado o bien extrusionados de perfil de aluminio, y poseen, preferentemente, como mínimo, una superficie de apoyo plana para su contacto con el elemento generador de calor.

A continuación, se explica con más detalle la presente invención con referencia a los dibujos y sobre la base de dos ejemplos de realización. En el dibujo:

- la figura 1 muestra una sección transversal de un primer ejemplo de realización de un elemento generador de calor;

- la figura 2 muestra una sección transversal de un segundo ejemplo de realización de un elemento generador de calor; y

- la figura 3 muestra una sección transversal de un tercer ejemplo de realización de un elemento generador de calor, según la invención, con los elementos radiadores de un calefactor adicional eléctrico.

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La figura 1 muestra una sección transversal de un primer ejemplo de realización de un elemento generador de calor (1), que comprende dos elementos de cuerpo (2), (3)alargados con forma de "U", cada uno de los cuales está configurado como componente de óxido de aluminio sinterizado. Los puentes opuestos entre sí de cada elemento de cuerpo (2), (3) están frontalmente en contacto entre sí, con un cordón de estanqueidad (4) intercalado. El espacio de perímetro eléctricamente estanco que se obtiene de esta manera aloja varios elementos calefactores PTC dispuestos en línea transversalmente al plano del dibujo y longitudinalmente respecto al elemento generador de calor (1), de los que solamente se muestra un elemento calefactor (5).

Entre el elemento calefactor (5) y cada uno de los dos elementos de cuerpo (2), (3) existen flejes de chapa (6), (7) que son pistas conductoras destinadas a conducir electricidad al elemento calefactor PTC (5). Como es habitual, las pistas conductoras pueden sobresalir del extremo frontal de los elementos de cuerpo (2), (3), para sobresalir allí, en su caso, del lado exterior de un marco que circunda el exterior de los elementos generadores de calor y los mantiene bajo tensión previa en una configuración por capas, y conformar allí puntos de conexión eléctrica del marco.

El espesor del cordón de estanqueidad (4) se elige de manera que las posibles tolerancias de fabricación del espesor de, como mínimo, un elemento PTC (5), se puedan compensar mediante la compresión del cordón de estanqueidad (4) sin que los dos elementos de cuerpo choquen entre sí. En este contexto se indica que, por motivos de la fabricación, los elementos calefactores PTC tienen ciertas fluctuaciones dimensionales. Cuando las propiedades elásticas y la dimensión del cordón de estanqueidad (4) se seleccionan adaptadamente, dichas tolerancias de espesor (en la dirección de la flecha -h-) se pueden compensar mediante la compresión del cordón de estanqueidad, de modo que, con las posibles fluctuaciones de espesor, básicamente se obtiene una estanqueidad perimetral del espacio interior que aloja el elemento calefactor PTC.

En el ejemplo de realización que muestra la figura 1, las dimensiones se han seleccionado de forma que un borde lateral que soporta lateralmente un elemento calefactor PTC tiene una anchura (B), que no es superior al 15% de la anchura (b) del elemento calefactor PTC (5). En su lado inferior o superior, la relación entre la altura (H) del elemento de cuerpo cerámico (2), (3) y la altura (h) del elemento calefactor PTC (5) es 0,7 : 10. La altura (H) se define como la distancia entre el lado superior o inferior del elemento de cuerpo (2), (3) y el lado interior del elemento (2), (3) que forma la superficie de apoyo para el fleje de chapa (7). Consecuentemente, el elemento generador de calor es relativamente plano. El apoyo para el elemento calefactor PTC (5), es decir, el lado posterior cerámico del elemento (2) ó (3), no ocupa más del 7,5% de la altura del elemento calefactor PTC (5). Este lado posterior constituye por sí solo el apoyo para el elemento calefactor PTC.

La compresión del cordón de estanqueidad de un material plástico compresible que se apoya en los lados frontales en oposición de los dos elementos de cuerpo (2), (3) conduce a una cierta movilidad de los dos elementos de cuerpo (2), (3) transversalmente respecto a un plano que se extiende paralelo al fleje de chapa (6), (7) inferior o superior.

La figura 2 muestra una sección transversal de un segundo ejemplo de realización. Los componentes iguales están designados con los mismos signos de referencia del ejemplo de realización que muestra la figura 1.

Para la simplificación técnica de la fabricación, también el ejemplo que muestra la figura 2 dispone de dos elementos de cuerpo (2), (3) idénticos. En cada caso, uno de los lados frontales del correspondiente elemento de cuerpo (2) ó (3) formado por los bordes posee una ranura (20); en el otro lado frontal sobresale un resorte (21). El resorte (21) de uno de los elementos de cuerpo (2), (3) encaja en la ranura (20) complementaria del otro elemento de cuerpo (3), (2), de modo que el interior del cuerpo (2), (3) queda estanqueizado. Para ello hay que prestar atención a que la anchura de la ranura (20) sea muy poco superior al grosor del resorte (21). La profundidad de la ranura (20) y la longitud de los resortes (21) se seleccionan de manera que en los elementos PTC (5) alojados en el cuerpo dichos resortes se apoyen de forma plana sobre los flejes de chapa (6), (7), que los elementos de cuerpo (2), (3), en caso de compresión y/o asentamiento o bien debido a tolerancias de fabricación, en especial en los laterales de los elementos PTC (5), todavía se puedan desplazar levemente uno hacia el otro, y que con las posibles tolerancias de fabricación y dilataciones térmicas la ranura (20) y el resorte (21) estén encajados entre sí con solapamiento suficiente para estanqueizar el cuerpo.

La figura 3 muestra una sección transversal de un ejemplo de realización alternativo de un elemento generador de calor (1). También en este ejemplo de realización, no sólo el elemento de cubeta de cuerpo (2) sino también el elemento de cubeta en oposición (3) están configurados en forma de cubeta. Los dos elementos de cuerpo (2), (3) están fabricados como piezas de plástico moldeado por inyección, sobre las que se han fijado mediante inyección una pista de óxido de aluminio (8), en calidad de capa aislante, así como una pista de chapa (10) que en el interior está directamente en contacto con ella, y que entra en contacto con el elemento calefactor PTC (5). Las capas de óxido de aluminio (8) constituyen los lados exteriores superior e inferior del elemento generador de calor (1). En esta dirección el elemento generador de calor (1) es relativamente fino, de modo que el calor generado por el elemento PTC puede llegar por conducción, prácticamente sin obstáculos, a un elemento radiador (11). En el ejemplo de realización que se muestra, el material de plástico de los dos elementos de cuerpo (2), (3) soporta adicionalmente por los lados los elementos radiadores (11) y de esta manera los mantiene en su posición. En especial, los bordes de los elementos de cuerpo (2), (3) formados por inyección sobresalen en el lado exterior de la capa de óxido de aluminio (8), por lo que los elementos radiadores (11) que se apoyan directamente en la capa de óxido de aluminio (8) no se pueden desplazar transversalmente respecto a la configuración por capas que muestra la figura 2.

El calefactor adicional eléctrico para un vehículo a motor que muestra la figura 3 está rodeado por un marco, el cual aloja elementos generadores de calor (1) y elementos radiadores (11). Habitualmente se disponen varias capas de elementos radiadores (11) y elementos generadores de calor (1), y se mantienen en el marco bajo tensado previo de resorte. Para ello, el resorte puede estar alojado en la zona del borde del marco, integrado en el marco, o bien en el centro del marco dentro de la configuración por capas. Habitualmente se disponen los elementos radiadores (11) en un lugar directamente contiguo a los elementos radiadores (1) y el resorte que mantiene bajo tensión previa la configuración por capas se apoya contra dos elementos radiadores. La configuración por capas así formada está al descubierto dentro del marco, y el aire que llega al marco puede circular a través de ella. La conexión eléctrica de los elementos generadores de calor (1) se realiza generalmente alargando lateralmente cada pista de chapa hacia el exterior más allá del marco.

Para la realización del calefactor adicional eléctrico es fundamental estanqueizar los elementos calefactores PTC (5) en dirección perimetral, de modo que el aire que entra lateralmente, aunque transporte humedad o suciedad, no pueda llegar directamente al elemento calefactor PTC. Por otra parte, se ha observado que se debe evitar precisamente una posible corriente de fuga entre las pistas de chapa (6), (7) conductoras opuestas entre sí. Según ello, las pistas conductoras (6), (7) pueden muy bien estar al descubierto del modo de por sí conocido, también en un larguero del marco que se extiende transversalmente respecto a la configuración por capas, siempre que aquí no llegue aire húmedo y/o sucio hasta el elemento generador de calor, que eventualmente pueda causar una descarga eléctrica entre las pistas conductoras de polaridad diferente.

Para evitar corrientes de fuga, el trayecto de las mismas se debería aumentar al máximo posible. En el ejemplo de realización de la figura 1, el trayecto de las corrientes de fuga es el recorrido entre el borde del fleje de chapa (7) a lo largo de la superficie interior del elemento de cubeta de cuerpo (2), parcialmente por el lado frontal de la parte del borde de este elemento de cubeta en oposición (3) y por parte de la superficie del cordón de estanqueidad (4) hacia el lado frontal del elemento de cubeta en oposición (3), siguiendo por la pared interior de este elemento de cubeta en oposición (3) y hasta el lado frontal del borde del fleje de chapa inferior (7). En las aplicaciones aquí citadas, este trayecto de fugas debería ser, como mínimo, de 2,5 mm para tensiones de hasta 500 V. El trayecto de las corrientes de fuga se puede incrementar, por ejemplo, mediante un trazado de contornos en los lados frontales de los elementos de cuerpo (2), (3), siempre que se realice dentro del cordón de estanqueidad (4). Alternativamente, para alargar el trayecto de fugas también se puede trazar un contorno en las paredes interiores de los dos elementos de cuerpo (2), (3). Igualmente, se puede reducir la anchura de los flejes de chapa, en todo caso hasta la dimensión exacta del elemento calefactor PTC (5). Por el mismo motivo, se puede renunciar a fijar por inyección el fleje de chapa (10) que muestra la figura 3, y apoyarlo sobre la placa cerámica (8). Esta configuración es adecuada, en especial, cuando el elemento generador de calor se dispone en un marco como parte de una configuración por capas, para conformar un calefactor adicional similar al del documento EP 0 350 528, en el que cada capa que genera calor y que cede calor de la configuración por capas está soportada en el marco por la presión de, como mínimo, un resorte.

La presente invención no está limitada a los ejemplos de realización descritos. Así pues, el cordón de estanqueidad (4) también puede estar configurado como una pieza en los elementos de cuerpo (2) ó (3) hechos con plástico. En especial, se piensa en una configuración de los elementos de cuerpo (2) ó (3) con un elastómero termoplástico, que es suficientemente compresible por sí mismo, para permitir la estanqueización y una relativa movilidad entre sí de los elementos de cuerpo (2), (3). El espesor de los elementos de cuerpo (2), (3), es decir, la altura (H) o la anchura (B) según la figura 1, no debería ser superior a 1,5 mm. En todo caso, se considera por motivos de fabricación que actualmente existe para esta dimensión un límite de 0,45 mm.

Signos de referencia

1

elemento generador de calor

2

elemento de cubeta de cuerpo envolvente

3

elemento de cubeta en oposición

4

cordón de estanqueidad

5

elemento calefactor PTC

6

fleje de chapa

7

fleje de chapa

8

placa cerámica

9

placa cerámica

10

fleje de chapa

11

elemento radiador

20

ranura

21

resorte

H

altura del apoyo para el elemento calefactor PTC

h

altura del elemento calefactor PTC

B

anchura del cerco lateral del elemento calefactor PTC

b

anchura del elemento calefactor PTC.

Claims (14)

1. Elemento generador de calor (1), en especial para calentar aire en un calefactor adicional eléctrico de un vehículo a motor, que comprende, como mínimo, un elemento calefactor PTC (5) y una cuerpo aislante (2, 3) en el que se aloja el elemento calefactor PTC (5), así como pistas conductoras de electricidad (5; 6, 10), en contacto con lados opuestos del elemento calefactor PTC (5), caracterizado porque el cuerpo (2, 3) comprende un elemento de cubeta de cuerpo (2) y un elemento de cubeta en oposición (3), los cuales están en contacto entre sí con interposición de un cordón de estanqueidad (4, 21) que está en contacto con lados frontales opuestos entre sí de los elementos de cuerpo (2, 3); y porque el elemento de estanqueidad que estanqueiza entre sí los elementos de cuerpo (2, 3) frente a una fuerza de presión que actúe desde el exterior sobre el elemento generador de calor (1) y que presione las pistas conductoras (5; 6, 10) contra el elemento o elementos calefactores PTC y que rodea de modo estanco el elemento o elementos calefactores PTC.

2. Elemento generador de calor, según la reivindicación 1, caracterizado porque el cordón de estanqueidad (4, 21) está configurado de manera que los elementos de cuerpo (2, 3), manteniendo la estanqueidad, se pueden desplazar levemente el uno respecto al otro en una dirección perpendicular a un plano paralelo a las pistas conductoras (5; 6, 10).

3. Elemento generador de calor, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elemento de cubeta de cuerpo (2) y el elemento de cuerpo en oposición (3) están pegados entre sí mediante el cordón de estanqueidad (4).

4. Elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, como mínimo, uno de los elementos de cuerpo (2, 3) está conformado como pieza cerámica sinterizada (8) y porque sobre la pieza cerámica (8), contiguo al elemento calefactor PTC (5), se ha dispuesto como pista conductora un fleje de chapa (6, 7).

5. Elemento generador de calor, según la reivindicación 4, caracterizado porque la pieza cerámica (8, 9) es una pieza sinterizada de óxido de aluminio.

6. Elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dispone de una pieza de plástico moldeado por inyección que comprende una capa aislante (8) soporta sobre ella mediante inyección y/o un fleje de chapa (10) fijado mediante inyección.

7. Elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de cubeta de cuerpo (2) y el elemento de cubeta en oposición (3) están configurados como elementos de cubeta, cada uno de los cuales básicamente abarca lateralmente la mitad del espesor del elemento calefactor PTC (5).

8. Elemento generador de calor, según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento de cubeta de cuerpo (2) y el elemento de cubeta en oposición (3) son idénticos.

9. Elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cordón de estanqueidad (4) está dimensionado de forma que se puedan compensar mediante compresión las posibles tolerancias de fabricación del espesor del elemento o elementos calefactores PTC (5), sin que los dos elementos de cuerpo (2, 3) lleguen a chocar entre sí.

10. Elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el cordón de compresión es un resorte (21) que sobresale de un elemento de cuerpo (2; 3) y encaja en una ranura (20) formada en el otro elemento de cuerpo (3; 2).

11. Elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el borde (B) formado por el elemento de cuerpo (2, 3) y que soporta lateralmente el elemento o elementos calefactores PTC (5) no es más ancho de 1,5 mm.

12. Elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un apoyo para el elemento calefactor PTC (5) formado por el elemento de cuerpo (2, 3) no es mayor que el 10%, preferentemente no mayor que el 5%, de la altura del elemento calefactor PTC (5).

13. Elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el apoyo del elemento calefactor PTC (5) está constituido sólo por el fleje de chapa (10) y/o la pieza cerámica (8).

14. Calefactor adicional eléctrico con un marco y una configuración por capas alojada en el marco, que comprende, como mínimo, un elemento generador de calor (1), según una de las reivindicaciones anteriores, y, como mínimo, un elemento radiador (11) que se extiende paralelo al mismo, de modo que la fuerza de presión es la fuerza de un resorte que mantiene una configuración por capas dentro del marco mediante una tensión previa.