ELEMENTO GENERADOR DE CALOR DE UN DISPOSITIVO DE CALEFACCIÓN.

Elemento generador de calor de un dispositivo de calefacción para el calentamiento de aire que comprende,

como mínimo un elemento PTC (6); chapas de contacto eléctricamente conductoras (4) que se apoyan en las superficies laterales opuestas del elemento PTC (6) y un bastidor de posicionamiento que presenta, como mínimo, una abertura del bastidor (34) para recibir, como mínimo, un elemento PTC (6), caracterizado porque las dos chapas de contacto (4) están envueltas en sus caras exteriores de una capa aislante eléctricamente no conductora (8) y porque la capa aislante (8) forma en cada caso segmentos de borde (44), que sobresalen lateralmente de la chapa de contacto (4) y están estanqueizados con respecto al bastidor de posicionamiento (2) mediante la intercalación de en cada caso un elemento estanqueizador (46), estando formados los elementos estanqueizadores (46) por un adhesivo sintético que une la capa aislante (8) con el bastidor de posicionamiento (2)

La presente invención se refiere a un elemento generador de calor de un dispositivo de calefacción para el calentamiento de aire que comprende, como mínimo, un elemento PTC y chapas de contacto eléctricas que se apoyan en las superficies laterales opuestas del elemento PTC. Un elemento generador de calor de este tipo se conoce por ejemplo por la patente EP 1 061 776 de la presente solicitante o por la patente US 5.665.261.

El elemento generador de calor se utilizará, en especial, para una calefacción auxiliar de un vehículo de motor y comprende múltiples elementos PTC dispuestos en serie uno detrás de otro, a los que se aplica tensión a través de circuitos eléctricos que se extienden paralelamente entre sí y se apoyan de forma plana en los lados opuestos de los elementos PTC, que están formados por bandas de chapas paralelas. Los elementos generadores de calor así formados se utilizan en un dispositivo de calefacción para calentar el aire en un vehículo de motor, que comprende múltiples capas de elementos generadores de calor en cuyos lados opuestos se apoyan elementos transmisores de calor. Estos elementos transmisores de calor se ponen en contacto con los elementos generadores de calor a través de un dispositivo de soporte estableciendo un contacto de transferencia térmica relativamente satisfactorio.

En el estado de la técnica mencionado anteriormente, un dispositivo de soporte del dispositivo de calefacción está formado por un bastidor que sujeta con pretensado elástico múltiples capas de elementos generadores de calor y elementos transmisores de calor que se extienden paralelamente entre sí. En una realización alternativa que asimismo da a conocer un elemento generador de calor genérico, así como un dispositivo de calefacción genérico, y que se describe, por ejemplo, en la patente EP 1 467 599, el elemento generador de calor está formado por múltiples elementos PTC dispuestos en serie uno detrás de otro en un plano, los cuales también se denominan elementos de cerámica o conductores fríos, a los que se aplica tensión en las superficies laterales opuestas por medio de circuitos eléctricos adyacentes a las mismas. Uno de los circuitos eléctricos está formado por un perfil en forma de perímetro cerrado. El otro circuito eléctrico está formado por una banda de chapa que se apoya en el perfil metálico en forma de perímetro cerrado estando intercalada una capa eléctricamente aislante. Los elementos transmisores de calor están formados por hojas dispuestas en múltiples capas paralelas y que se extienden en un ángulo recto con respecto al perfil metálico en forma de perímetro cerrado. En el dispositivo de calefacción genérico conocido por la patente EP 1 467 599 están dispuestos múltiples perfiles metálicos en forma de perímetro cerrado, formados del modo antes descrito, que están dispuestos paralelamente entre sí. Las hojas se extienden parcialmente entre los perfiles en forma de perímetro cerrado y sobresalen parcialmente de los mismos.

En los elementos generadores de calor antes mencionados existe la necesidad de que las chapas de contacto deben tener un buen contacto eléctrico con los elementos PTC. De lo contrario resultaría el problema de una resistencia de paso elevada, lo cual puede provocar un sobrecalentamiento local debido a las altas corrientes, especialmente, cuando se utilizan los elementos generadores de calor en calefacciones auxiliares para vehículos de motor. Debido a este resultado térmico el elemento generador de calor puede verse dañado. Además, los elementos PTC son calefactores de resistencia autorreguladores que, a elevada temperatura, dan un rendimiento térmico inferior, de manera que un sobrecalentamiento local puede provocar una perturbación de las propiedades autorreguladoras de los elementos PTC.

Por otra parte, a temperaturas elevadas se pueden formar vapores o gases en la zona de la calefacción auxiliar que pueden poner en peligro directo a las personas que se encuentran en el habitáculo.

Correspondientemente, resulta problemática la utilización de los elementos generadores de calor genéricos incluso con altas tensiones de servicio, por ejemplo, con tensiones de hasta 500 V. En este caso existe, por un lado, el problema de que el aire que fluye contra los elementos que desprenden calor arrastra consigo humedad y/o suciedad que pueden penetrar en el dispositivo de calefacción y provocar aquí una descarga eléctrica, es decir, un cortocircuito. Por otro lado, existe fundamentalmente el problema de proteger a las personas que trabajan en la zona del dispositivo de calefacción de las partes del dispositivo o del elemento generador de calor que están bajo tensión.

Elementos generadores de calor adicionales se conocen por la patente DE 28 04 749 A1, por la patente EP-A-0 026 457, por la patente US 2003/0206730 así como por la patente DE 30 42 420 A1.

Con la presente invención se dará a conocer un elemento generador de calor de un dispositivo de calefacción para el calentamiento de aire, así como un dispositivo de calefacción correspondiente, que ofrecen mayor seguridad. A este respecto la presente invención pretende aumentar, en especial, la seguridad con respecto a una posible descarga eléctrica.

Para solucionar este problema, mediante la presente invención se indica un elemento generador de calor con las características de la reivindicación 1.

Debido a la capa aislante eléctricamente no conductora, las caras superior e inferior de gran superficie de los elementos PTC, así como de los circuitos eléctricos en el lado exterior quedan eléctricamente aisladas. De esta manera se evita que polvo o salpicaduras de agua entren directamente en contacto con los circuitos eléctricos que están bajo tensión. En el caso del elemento generador de calor conocido por la patente EP 1 467 599, a efectos de realizar la invención, el perfil metálico en forma de perímetro cerrado, por ejemplo, está recubierto por una capa aislante. En el elemento generador de calor de la patente EP 1 061 776, por ejemplo, como mínimo las bandas de chapa que forman los circuitos eléctricos están recubiertas por una capa aislante.

Preferentemente, la capa aislante debería estar directamente en contacto con los circuitos eléctricos de manera que el transporte térmico de los elementos generadores de calor a los elementos transmisores de calor sólo se vería afectado en una medida reducida. La capa aislante tendrá en la medida de lo posible una buena conductibilidad térmica. Lo que se pretende conseguir es una conductibilidad térmica de más de 20 W/(m K). En lo que se refiere a la mejor protección posible contra un cortocircuito, ha resultado útil una capa aislante con un aislamiento eléctrico de más de 20 kV/mm. La capa aislante debería tener, preferentemente, en dirección transversal de la estructura laminar una resistencia a descargas disruptivas de, como mínimo, 2000 V.

En los ensayos prácticos de los inventores se ha demostrado que la capa aislante debería comprender, preferentemente, tanto una placa cerámica, como también una lámina de plástico. La combinación de ambos elementos puede representar de la mejor forma posible las propiedades aislantes requeridas. La placa de cerámica puede estar formada, por ejemplo, de óxido de aluminio con una conductividad térmica de más de 24 W/(m K) y un aislamiento eléctrico de 28 kV/mm. La lámina de plástico puede ser, por ejemplo, una lámina de poliamida que presenta, igual que el óxido de aluminio, una conductividad térmica relativamente buena de 0,45 W/(m K) y una resistencia suficiente a descargas disruptivas de 4 kV.

Siendo un componente relativamente liso, la placa de cerámica de la capa aislante puede acoplarse con gran exactitud con toda la superficie en el circuito eléctrico. En el caso de que así se desee, la capa aislante puede ser pegada directamente sobre el circuito eléctrico. Para mejorar la conductividad térmica entre el circuito eléctrico y la capa aislante, el pegamento debería estar dispuesto en una capa muy fina de menos de 20 μm. Por los mismos motivos, la lámina de plástico será preferentemente aplicada por laminación sobre la placa de cerámica. La lámina tiene, a tal efecto, preferentemente en una cara una capa de cera de entre 10 hasta 15 μm que se funde, en especial en las condiciones de funcionamiento del elemento generador de calor, es decir, cuando las temperaturas superan aproximadamente los 80º C y al presionar la capa aislante contra el circuito eléctrico se funde, y facilita una transmisión térmica eficiente. En este caso, resulta útil colocar en un bastidor el dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Elemento generador de calor de un dispositivo de calefacción para el calentamiento de aire que comprende, como mínimo un elemento PTC (6); chapas de contacto eléctricamente conductoras (4) que se apoyan en las superficies laterales opuestas del elemento PTC (6) y un bastidor de posicionamiento que presenta, como mínimo, una abertura del bastidor (34) para recibir, como mínimo, un elemento PTC (6), caracterizado porque las dos chapas de contacto (4) están envueltas en sus caras exteriores de una capa aislante eléctricamente no conductora (8) y porque la capa aislante

(8) forma en cada caso segmentos de borde (44), que sobresalen lateralmente de la chapa de contacto (4) y están estanqueizados con respecto al bastidor de posicionamiento (2) mediante la intercalación de en cada caso un elemento estanqueizador (46), estando formados los elementos estanqueizadores (46) por un adhesivo sintético que une la capa aislante (8) con el bastidor de posicionamiento (2).

2. Elemento generador de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa aislante (8) se apoya directamente en el circuito eléctrico (4) asociado.

3. Elemento generador de calor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la capa aislante (8) comprende una placa de cerámica (12) y una lámina de plástico (10).

4. Elemento generador de calor según la reivindicación 3, caracterizado porque la lámina de plástico (10) está dispuesta en la cara exterior de la placa de cerámica (12) y está laminada sobre la misma.

5. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la capa aislante (8) sobresale del circuito eléctrico (4), por lo menos, en la dirección transversal, y porque el circuito eléctrico (4) y el al menos un elemento de calefacción PTC (6) está distanciado en su circunferencia del material del bastidor de posicionamiento (2) por una hendidura de aislamiento (36).

6. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un encapsulado eléctricamente no conductor (8, 26; 8, 46, 40) que comprende la capa aislante (8) y envuelve el elemento PTC (6) y los circuitos eléctricos (4) en toda su circunferencia.

7. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento estanqueizador (46) está dispuesto extendiéndose, por lo menos, en la dirección longitudinal del bastidor de posicionamiento (2).

8. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento estanqueizador (46) está dispuesto adyacente a un borde delimitador del material sellante (48) conformado por el bastidor de posicionamiento (2) y que se extiende, por lo menos, en la dirección longitudinal del bastidor de posicionamiento (2).

9. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el bastidor de posicionamiento (2) tiene conformados bordes delimitadores (30) que limitan lateralmente un alojamiento para la capa aislante (8) y/o el circuito eléctrico (4) y se extienden transversalmente al plano de alojamiento del elemento PTC (6).

10. Elemento generador de calor según la reivindicación 9, caracterizado porque el bastidor de posicionamiento (2) tiene conformado puentes delimitadores (32) que sobresalen de los bordes delimitadores (30) y se extienden transversalmente al plano de alojamiento del elemento PTC (6), a efectos de posicionar un elemento transmisor de calor

(56) que se apoya en el elemento generador de calor (60).

11. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque en la hendidura de aislamiento (36) está dispuesto un distanciador aislante (40), por lo menos, entre el borde del circuito eléctrico (4) que sobresale del al menos un elemento PTC (6) y el material del bastidor de posicionamiento (2).

12. Elemento generador de calor según la reivindicación 11, caracterizado porque el distanciador (40) está conformado entre el borde (42) que rodea la abertura del bastidor (34) en su circunferencia y el elemento PTC (6).

13. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 5 a 12, caracterizado porque el bastidor de posicionamiento (2) presenta en su cara frontal, como mínimo, un puente de fijación (28) que se extiende transversalmente al plano de alojamiento del elemento PTC (6) a efectos de fijar la capa aislante (8) en la dirección longitudinal del bastidor de posicionamiento (2).

14. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 5 a 13, caracterizado porque el bastidor de posicionamiento (2) tiene conformado muñones (26) que se extienden transversalmente al plano de alojamiento del elemento PTC (6), que encajan en escotaduras (16) dispuestas en los circuitos eléctricos (4) y forman un engrosamiento por fusión, mediante el que se fijan los circuitos eléctricos (4) en el bastidor de posicionamiento (2).

15. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 5 a 14, caracterizado porque el bastidor de posicionamiento (2) está realizado en un material aislante como pieza moldeada por inyección de plástico.

16. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 5 a 15, caracterizado porque el bastidor de posicionamiento (2), el al menos un elemento PTC (6), los circuitos eléctricos (4) y las capas aislantes (8) constituyen una unidad constructiva premontada.

17. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 5 a 16, caracterizado porque el circuito eléctrico está

5 formado por una chapa de contacto (4) que conforma, como mínimo, mediante un trabajo de la chapa en una de sus caras frontales una conexión de enchufe (22), que se extiende transversalmente al plano de chapa y está alojada en una rendija (24) dispuesta en un borde del bastidor de posicionamiento (2) y que se abre hacia fuera.

18. Elemento generador de calor según una de las reivindicaciones 5 a 17, caracterizado porque la chapa de contacto

(4) tiene conformada mediante trabajo de la chapa, como mínimo, en una de sus caras frontales una conexión de enchufe (50), que se prevé distanciado hacia fuera mediante doblado con respecto al plano que contiene la chapa de contacto (4).

19. Dispositivo de calefacción para el calentamiento de aire con varios elementos generadores de calor (60) que comprende, como mínimo, un elemento PTC (6) y chapas de contacto eléctricamente conductoras (4) que se apoyan en las superficies laterales opuestas del elemento PTC (6) y varios elementos transmisores de calor (56) dispuestos en capas paralelas, que están sujetos adyacentes a los lados opuestos del elemento generador de calor (60), caracterizado por, como mínimo, un elemento generador de calor, según una de las reivindicaciones 1 a 18.