ES2324602T3 - Dispositivo de calefaccion electrica, en especial para una instalacion de calefaccion de vehiculo automovil. - Google Patents
Dispositivo de calefaccion electrica, en especial para una instalacion de calefaccion de vehiculo automovil. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo de calefacción eléctrica que comprende una pluralidad de barras calefactoras (10) provistas cada una de elementos resistivos (102) dispuestos en paralelo entre dos conductores eléctricos que se extienden a lo largo de la barra, un circuito electrónico (20) con componentes de potencia (208) para la conmutación de la alimentación eléctrica de las barras, y medios (202) de disipación del calor producido por los componentes expuestos a un flujo de aire que atraviesa al dispositivo de calefacción, estando el circuito electrónico (20) con los componentes de potencia (208) sostenido por una placa de disipación de calor (202) montada directamente en las barras calefactoras (10), en un extremo de estas, comprendiendo cada barra calefactora (10) un tubo (100) que contiene a los elementos resistivos (102), estando la placa de disipación de calor (202) montada en un extremo de los tubos (100) de las barras calefactoras, caracterizado por el hecho de que el tubo (100) constituye uno de los conductores eléctricos en contacto con los elementos resistivos (102) de la barra (10).
Description
Dispositivo de calefacción eléctrica, en
especial para una instalación de calefacción de vehículo
automóvil.
La invención se refiere a las instalaciones de
calefacción de aire, en particular para vehículos automóviles.
De manera bien conocida, la recalefacción del
aire destinado a la calefacción de la cabina de un vehículo
automóvil de motor térmico, así como la eliminación del vaho y el
deshielo, se asegura por intercambio de calor entre un flujo de
aire y un líquido de refrigeración del motor.
Es también conocido que en el arranque y durante
un cierto lapso de tiempo después del arranque, las calorías
transportadas por el líquido de refrigeración del motor pueden ser
insuficientes para asegurar una calefacción rápida y eficaz de la
cabina. Esto se ha observado más especialmente en determinados tipos
de motor y presenta un verdadero inconveniente en tiempos muy fríos
porque no solamente no se puede elevar rápidamente la temperatura
interna de la cabina, sino que además las funciones de deshielo y
eliminación del vaho no pueden garantizarse eficazmente.
Para dar remedio a estos inconvenientes, se ha
propuesto montar un dispositivo de calefacción eléctrica
complementaria en el flujo de aire dirigido hacía la cabina,
inmediatamente aguas abajo del intercambiador de calor recorrido
por el líquido de refrigeración del motor.
Un tal dispositivo utiliza generalmente
elementos resistivos con coeficiente de temperatura positivo (CTP).
Estos elementos, debido al elevado aumento de su resistencia
eléctrica a partir de un umbral de temperatura (punto de Curie),
confieren al dispositivo de calefacción la capacidad de auto
regularse en función de la temperatura, lo cual evita cualquier
calentamiento excesivo potencialmente peligroso.
Las resistencias con CTP se presentan
habitualmente en forma de bloques o piedras dispuestas en barras.
Cada barra comprende una pluralidad de piedras espaciadas entre sí y
alimentadas en paralelo entre dos electrodos. Uno de los electrodos
puede estar constituido por un tubo que encierra a la barra,
mientras que el otro electrodo se presenta en forma de una tira
metálica introducida en la barra y aislada de la pared del tubo.
Varias barras calefactoras están dispuestas en un marco de soporte
y están en contacto con unos elementos radiantes tales como unos
travesaños dispuestos entre las barras o unas aletas que se
extienden transversalmente con respecto a las barras y que son
atravesadas por estas.
Con el fin de reducir el cableado necesario para
el control de las barras calefactoras, en especial cuando estas se
controlan individualmente de manera selectiva para ajustar la
potencia suministrada por el dispositivo de calefacción, se ha
propuesto en el documento EP 0 901 311 alojar a esta electrónica de
control en el marco en el cual están montadas las barras
calefactoras. La conmutación de la alimentación de las barras se
garantiza mediante componentes tales como transistores de potencia.
Estos están provistos de radiadores expuestos al flujo de aire que
atraviesa al dispositivo de calefacción.
La invención tiene como objetivo simplificar la
realización de un dispositivo de calefacción eléctrica provisto de
una electrónica de control integrada, en especial para reducir su
coste con respecto a los dispositivos del estado de la técnica.
Este objetivo se alcanza gracias a un
dispositivo de calefacción eléctrica que comprende una pluralidad
de barras calefactoras provistas cada una de elementos resistivos
dispuestos en paralelo entre dos conductores eléctricos que se
extienden a lo largo de la barra, un circuito electrónico con
componentes de potencia para la conmutación de la alimentación
eléctrica de las barras, y medios de disipación del calor producido
por los componentes expuestos a un flujo de aire que atraviesa al
dispositivo de calefacción, estando el circuito electrónico con los
componentes de potencia soportado por una placa de disipación de
calor montada directamente en las barras calefactoras, en un
extremo de estos, comprendiendo cada barra calefactora un tubo que
contiene a los elementos resistivos, estando la placa de disipación
de calor montada en un extremo de los tubos de las barras
calefactoras, dispositivo en el cual el tubo constituye uno de los
conductores eléctricos en contacto con los elementos resistivos de
la barra.
De este modo, la placa de disipación de calor
que lleva al circuito electrónico se integra en el dispositivo de
calefacción a modo de un elemento radiante montado en las barras
calefactoras.
Según una particularidad del dispositivo de
calefacción, el circuito electrónico es llevado por una placa de
circuito impreso soportada por la placa de disipación de calor. Al
menos uno de los conductores eléctricos que se extienden a lo largo
de cada barra atraviesa a la placa de disipación de calor y la placa
de circuito impreso para conectarse a esta.
De este modo, la conexión eléctrica entre las
barras calefactoras y el circuito eléctrica se simplifica
mucho.
La invención se comprenderá mejor con la lectura
de la descripción ofrecida a continuación a título de ejemplo, pero
no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos en los
cuales:
- la figura 1 es una vista parcial en sección y
planta de un modo de realización de un dispositivo de calefacción
según la invención;
- la figura 2 es una vista parcial en sección
según el plano II-II de la figura 1;
- la figura 3 es una vista de detalle que
muestra una variante de realización del dispositivo de calefacción
de la figura 1; y
- la figura 4 es un esquema eléctrico del
dispositivo de calefacción de la figura 1.
Las figuras 1 y 2 muestran esquemáticamente un
dispositivo de calefacción conforme a la invención destinado por
ejemplo a una instalación de calefacción de aire para un vehículo
automóvil.
El dispositivo de calefacción comprende varias
barras calefactoras 10 (en la figura 1 se muestran tres de ellas,
aunque su número puede ser mayor). Las barras calefactoras están
asociadas a unos elementos radiantes en forma de aletas 12. Las
barras 10 se extienden transversalmente con respecto a las aletas 12
estando encajadas a presión en unos orificios formados en las
aletas, de manera que se establece un buen contacto térmico entre
las barras 10 y las aletas 12. Las barras 10 y las aletas 12 están
montadas en el interior de un marco 14.
Las barras 10 comprenden cada una un tubo 100 de
forma aplanada en el cual están dispuestos unos elementos
resistivos 102 separados entre sí a lo largo del tubo 100.
Los elementos resistivos 102, por ejemplo unas
piedras con CTP están apretadas entre una pared interna del tubo
100 y un electrodo 104 que se extiende a lo largo del tubo 100, por
el interior de este. El tubo 100 es de un metal conductor de
electricidad, por ejemplo de aluminio. El electrodo 104 tiene forma
de tira metálica, por ejemplo también de aluminio. Un aislante
eléctrico 106 está interpuesto entre el electrodo 104 y la pared
interna del tubo 100 opuesta a la que está en contacto con los
elementos resistivos 102.
La alimentación eléctrica de los elementos
resistivos de las barras 10 se garantiza mediante un circuito
electrónico 20. Este comprende una placa de circuito impreso 200
montada sobre una placa de disipación de calor 202 con
interposición de una capa aislante 204. La capa 204 es de material
aislante eléctrico pero conductor térmico en forma de hoja, por
ejemplo un papel cargado de vidrio. La placa de circuito impreso 200
está fijada a la placa 202 de disipación de calor, por ejemplo
mediante tornillo y tuerca 203, o por estampado.
La placa de disipación de calor 202, por ejemplo
de alúmina está montada sobre los extremos de las barras 10. La
placa 202 y las aletas 12 están encajadas por sus extremos en unos
alojamientos formados en unos montantes opuestos del marco 14.
En el modo de realización de las figuras 1 y 2,
la placa 202 presenta unos orificios 206 en los cuales los extremos
de los tubos 100 están encajados a presión y/o fijados mediante
tornillo y tuerca.
En el modo de realización de la figura 3, las
partes de extremo 108 de los tubos 100 que han atravesado los
orificios 206 están recortados y replegados contra el lado de la
placa 202 opuesto a donde se encuentran las barras 10 y están
solidarizadas a la placa 202 por ejemplo por soldadura. La placa 202
está ahuecada alrededor de los orificios 206 para alojar a las
partes 108 de los tubos 100. Este montaje puede conferir una mejor
resistencia frente a las vibraciones en la unión entre las barras 10
y la placa 202.
En los dos modos de realización de más arriba,
se establece un buen contacto eléctrico y térmico entre las barras
10 y la placa 202. Esta está conectada a un potencial de referencia
(masa o potencial +V tal como el suministrado por ejemplo por una
batería de vehículo automóvil) al cual están consecuentemente
conectados los tubos 100 y las aletas 12.
Los electrodos 104 de las barras 10 se prolongan
más allá del extremo de estas que está unido a la placa 202 y
atraviesan los orificios 206 así como unos orificios practicados a
través de la capa aislante 204 así como la placa de circuito
impreso 200. Los extremos 104a de los electrodos 104 que sobresalen
por encima de la placa 200 están conectados a los circuitos de
estas por soldadura por ejemplo sobre unas patas de conexión
201.
La placa 200 lleva unos componentes 208 que
garantizan la conmutación de la alimentación eléctrica de las
barras 10 conectando de manera selectiva los electrodos 104 a un
terminal de alimentación (no representado) que está a un potencial
+V, por ejemplo el potencial positivo suministrado por una batería
de vehículo automóvil. Un capó de protección 216 puede cubrir al
circuito 20 estando fijado a la vez a la placa 202.
La figura 4 muestra el circuito eléctrico del
dispositivo de calefacción. Los componentes 208, por ejemplo unos
transistores de potencia, son controlados por una unidad de control
210 para conectar los electrodos 104 al potencial +V y alimentar a
los elementos resistivos 102. La unidad de control 210 comprende un
microprocesador conectado mediante una interfaz de bus a un bus de
datos 212. Este último recibe de manera ya conocida unas señales de
control producidas por una unidad central de control de
climatización en función de las necesidades de calefacción
eléctrica expresadas o detectadas. Según estas necesidades se
activan una o varias barras calefactoras.
El calor producido por el circuito electrónico
20, en especial los transistores de potencia 208, es evacuado por
la placa.
La placa de disipación 202 se encuentra expuesta
al flujo de aire que atraviesa al dispositivo de calefacción
(flechas F de la figura 2). De este modo, se contribuye a la vez al
recalentamiento deseado de este flujo de aire y a la refrigeración
necesaria de los componentes 208. Preferentemente, las barras 10
están desprovistas de elementos resistivos en la vecindad inmediata
de los extremos conectados a la placa 202.
Otra ventaja del dispositivo antes descrito
reside en la simplicidad y el coste mínimo de la conexión eléctrica
entre las barras 10 y el circuito electrónico 20.
Sin embargo, se notará que los conductores
eléctricos de alimentación de los elementos resistivos de las
barras podrán estar constituidos por dos electrodos alojados en los
tubos 100 y que atraviesan a la placa de disipación de calor 202,
el aislante 204 y la placa de circuito impreso 200 para unirse a
esta, por ejemplo de la misma manera que el electrodo 104 del modo
de realización de las figuras 1 y 2.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
EP 0901311 A [0007]
Claims (8)
1. Dispositivo de calefacción eléctrica que
comprende una pluralidad de barras calefactoras (10) provistas cada
una de elementos resistivos (102) dispuestos en paralelo entre dos
conductores eléctricos que se extienden a lo largo de la barra, un
circuito electrónico (20) con componentes de potencia (208) para la
conmutación de la alimentación eléctrica de las barras, y medios
(202) de disipación del calor producido por los componentes
expuestos a un flujo de aire que atraviesa al dispositivo de
calefacción, estando el circuito electrónico (20) con los
componentes de potencia (208) sostenido por una placa de disipación
de calor (202) montada directamente en las barras calefactoras
(10), en un extremo de estas, comprendiendo cada barra calefactora
(10) un tubo (100) que contiene a los elementos resistivos (102),
estando la placa de disipación de calor (202) montada en un extremo
de los tubos (100) de las barras calefactoras, caracterizado
por el hecho de que el tubo (100) constituye uno de los conductores
eléctricos en contacto con los elementos resistivos (102) de la
barra (10).
2. Dispositivo de calefacción según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la placa
de disipación de calor (202) comprende unos orificios (206) en los
cuales se encajan los extremos de los tubos (100).
3. Dispositivo de calefacción según la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que los
extremos de los tubos (100) se encajan a presión en dichos
orificios.
4. Dispositivo de calefacción según la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que los
extremos de los tubos (100) están fijados en dichos orificios
mediante tornillos y tuercas.
5. Dispositivo de calefacción según la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que unas
partes del extremo (108) de los tubos (100) están dobladas contra
la placa de disipación de calor (202) del lado de esta opuesto al
lado en que se encuentran las barras calefactoras (10).
6. Dispositivo de calefacción según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de
que el circuito electrónico está soportado por una placa de circuito
impreso (200) soportada por la placa de disipación de calor
(202).
7. Dispositivo de calefacción según la
reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que un
aislante eléctrico (204) en forma de hoja está interpuesto entre la
placa de circuito impreso (200) y la placa de disipación de calor
(202).
8. Dispositivo de calefacción según cualquiera
de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por el hecho de
que al menos uno (104) de los conductores eléctricos que se
extienden a lo largo de cada barra (10) atraviesa a la placa de
disipación de calor (202) y a la placa de circuito impreso (200)
para conectarse a esta.
Applications Claiming Priority (2)
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