Dispositivo de calentamiento eléctrico, en especial para aparato de calefacción y/o climatización de vehículo.

Dispositivo de calentamiento eléctrico que comprende un radiador (10) eléctrico para calentar el aire que le atraviesa,

comprendiendo el citado radiador una carcasa (12), al menos un elemento resistivo montado en la carcasa y constituido por al menos una cinta (22) metálica en zigzag que está situada de manera que quede expuesta directamente al aire que atraviesa la carcasa, y un circuito (30) de control de la alimentación eléctrica del o de los elementos resistivos unido a una fuente de alimentación, caracterizado por que el radiador (10) eléctrico comprende un conjunto de módulos (20) calefactores individuales situados en paralelo los unos a los otros en la carcasa (12) y de forma que queden expuestos directamente al aire que atraviesa la carcasa, comprendiendo cada módulo (20) calefactor una cinta metálica plisada u ondulada (22), un interruptor (25) electrónico controlado por el circuito (30) de control destinado a impedir de forma selectiva la alimentación eléctrica de la cinta (22) metálica y un soporte (40) aislante de la electricidad que comprende un perfil (45) destinado a alojar y a sujetar en su sitio a la citada cinta (22) metálica y que integra un soporte (50) metálico de conexión unido a la fuente de alimentación eléctrica que permite la alimentación eléctrica de la cinta (22) metálica.

Dispositivo de calentamiento electrico, en especial para aparato de calefacción y/o climatización de vehículo Antecedentes del invento El invento se refiere a un dispositivo de calentamiento electrico que comprende un radiador electrico atravesado por el aire a calentar y, en particular, atravesado por al menos una parte de un flujo de aire producido por un generador de flujo de aire, tal como un soplador o ventilador.

Mas concretamente, el campo de aplicación del invento es el de los aparatos de calefacción y/o climatización de vehículos, en especial de turismos, vehículos industriales y vehículos pesados.

De manera habitual, el recalentamiento del aire destinado al calentamiento del habitaculo de un vehículo automóvil, así como al desempanado y el desescarchado, esta garantizado por el paso de un flujo de aire a traves de un intercambiador de calor recorrido por el lfquido de refrigeración del bloque motor.

Este modo de calentamiento puede resultar inadaptado o insuficiente en varias situaciones, como por ejemplo:

acondicionamiento previo antes del arranque del motor para garantizar un recalentamiento del habitaculo, así como un desescarchado o desempanado, de forma remota o pre-programada, antes de la utilización del vehículo en ambiente muy frfo, aumento muy rapido deseado de la temperatura en el habitaculo, incapacidad del intercambiador de calor para proporcionar las calorías necesarias para un recalentamiento satisfactorio del aire para garantizar las funciones de calentamiento así como de desescarchado o desempanado eventuales, como se produce durante un cierto tiempo despues del arranque, con ciertos tipos de motores de bajas perdidas termicas.

Para paliar estos inconvenientes, una solución conocida, entre otras, consiste en anadir al intercambiador de calor un radiador electrico situado en el conducto de circulación de aire a recalentar aguas abajo del intercambiador. El funcionamiento del radiador electrico es activado de forma temporal, hasta que el intercambiador de calor pueda garantizar por sí solo el calentamiento del aire de la forma requerida.

De forma habitual, un radiador electrico complementario de este tipo utiliza elementos resistivos en forma de resistencias de coeficiente de temperatura positivo (CTP) . La utilización de resistencias CTP permite en efecto una autolimitación en la temperatura de salida de manera que se evita un calentamiento excesivo. Las resistencias CTP se presentan en forma de pequenos bloques o "piedras", situados en barras calefactoras, entre dos electrodos. A las barras calefactoras estan asociados elementos radiantes para favorecer el intercambio de calor con el flujo de aire que atraviesa el radiador. Estos elementos radiantes pueden ser aletas atravesadas por las barras o incluso piezas intermedias por ejemplo con forma de cintas metalicas plisadas u onduladas situadas entre barras paralelas. En concreto, estos radiadores electricos son conocidos de los documentos DE 199 25 757 y DE 197 38 318.

Los radiadores electricos adicionales con resistencias CTP funcionan de forma satisfactoria pero tienen el inconveniente de tener un precio de adquisición elevado debido al coste de las resistencias CTP, al numero de piezas constitutivas, al tiempo de montaje necesario y a la sensibilidad a la corrosión de los electrodos de alimentación de las resistencias CTP.

Objeto y resumen del invento El invento tiene por objetivo proporcionar un radiador electrico para un aparato de calefacción o de climatización de vehículo o, de una forma mas general, para un aparato de calefacción de cualquier tipo de habitaculo, que tenga un coste competitivo en comparación con los radiadores electricos de resistencias CTP y que presente una arquitectura simplificada en comparación con estos ultimos, permitiendo al mismo tiempo una optimización de los intercambios termicos con el aire a recalentar.

Otro objetivo del presente invento es limitar el numero de piezas del radiador, facilitando así su montaje y reduciendo los costes de fabricación.

Estos objetivos se consiguen gracias a un dispositivo de calentamiento que comprende un radiador electrico para calentar el aire que le atraviesa, comprendiendo dicho radiador una carcasa, al menos un elemento resistivo montado dentro de la carcasa y constituido por al menos una cinta metalica en zigzag que esta situada de manera que quede expuesta directamente al aire que atraviesa la carcasa, y un circuito de control de alimentación electrica del elemento o de los elementos resistivos unido a una fuente de alimentación, caracterizado por que el radiador electrico comprende un conjunto de m6dulos calefactores individuales situados en paralelo los unos a los otros dentro de la carcasa y de manera que queden expuestos directamente al aire que atraviesa la citada carcasa, comprendiendo cada m6dulo calefactor una cinta metalica plisada u ondulada y un interruptor electrónico controlado por el circuito de control destinado a impedir selectivamente la alimentación electrica de la cinta metalica, y caracterizado por que cada m6dulo calefactor comprende ademas un soporte aislante de la electricidad que comprende a su vez un perfil destinado a alojar

y a sujetar en su sitio a la citada cinta metalica, y que integra un soporte metalico de conexión unido a la fuente de alimentación que permite la alimentación electrica de la cinta metalica.

Ventajosamente, el perfil presenta unas alas entre las cuales estan sujetas lateralmente las crestas de las ondulaciones y separaciones para mantener una cierta regularidad del paso de la cinta metalica ondulada o plisada.

Cada m6dulo calefactor comprende al menos un elemento de protección termica y electrica, expuesto directamente al aire que atraviesa el m6dulo calefactor y en serie con la cinta metalica.

El elemento de protección comprende al menos una conexión termofusible en serie con una cinta metalica.

Preferentemente, el elemento de protección comprende una lamina elastica y una conexión termofusible conformada mediante una soldadura entre un extremo de la cinta metalica y un extremo de la lamina elastica, siendo solidario el otro extremo de la lamina elastica al soporte y estando conectado electricamente ese otro extremo de la lamina elastica a un borne.

La soldadura de la conexión termofusible presenta un punto de fusión adecuado a un límite superior de temperatura y puede estar formada por una soldadura eutectica.

Ventajosamente, la lamina elastica esta expuesta directamente al aire que atraviesa el m6dulo calefactor y en citada la lamina elastica estan conformadas aberturas con forma de persiana.

La lamina elastica presenta una sección menor o igual y una resistividad mayor o igual a las de la cinta metalica.

El interruptor electrónico esta integrado en el soporte metalico de conexión a traves de pistas conformadas por el citado soporte metalico y en dicho soporte metalico estan conformadas unas alas que facilitan la disipación de calor del interruptor electrónico por el aire que atraviesa el m6dulo calefactor.

El extremo de la lamina elastica solidario al soporte se puede soldar de forma permanente al borne de conexión, electricamente independiente del soporte metalico de conexión, permitiendo así la unión electrica de la cinta o de la lamina elastica a un borne externo o conductor electrico.

Preferentemente, cada m6dulo calefactor comprende ademas al menos una protección de tipo reversible o rearmable unida de forma directa o indirecta a la cinta metalica que impide un calentamiento excesivo. Esta protección puede ser un captador o detector termico que envfa una información al circuito de control, relativa a la temperatura de la cinta metalica o de la lamina elastica, con el fin de que el circuito de control corte la alimentación electrica en el caso de un calentamiento excesivo.

El captador o detector termico esta unido termicamente a la lamina elastica y comprende un elemento un elemento elegido de entre una resistencia CTN, una resistencia CTP, un bimetal y un interruptor polimerico con efecto CTP.

Ventajosamente, la lamina elastica posee un efecto CTP garantizando así la función de captador termico.

Cada m6dulo calefactor puede presentar una potencia de calentamiento comprendida entre 0 y 500 W y preferentemente entre 300 W y 400 W.

La carcasa comprende un conjunto de alveolos destinados a alojar y a sujetar en su sitio a cada m6dulo calefactor con la ayuda... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de calentamiento electrico que comprende un radiador (10) electrico para calentar el aire que le atraviesa, comprendiendo el citado radiador una carcasa (12) , al menos un elemento resistivo montado en la carcasa y constituido por al menos una cinta (22) metalica en zigzag que esta situada de manera que quede expuesta directamente al aire que atraviesa la carcasa, y un circuito (30) de control de la alimentación electrica del o de los elementos resistivos unido a una fuente de alimentación,

caracterizado por que el radiador (10) electrico comprende un conjunto de m6dulos (20) calefactores individuales situados en paralelo los unos a los otros en la carcasa (12) y de forma que queden expuestos directamente al aire que atraviesa la carcasa, comprendiendo cada m6dulo (20) calefactor una cinta metalica plisada u ondulada (22) , un interruptor (25) electrónico controlado por el circuito (30) de control destinado a impedir de forma selectiva la alimentación electrica de la cinta (22) metalica y un soporte (40) aislante de la electricidad que comprende un perfil (45) destinado a alojar y a sujetar en su sitio a la citada cinta (22) metalica y que integra un soporte (50) metalico de conexión unido a la fuente de alimentación electrica que permite la alimentación electrica de la cinta (22) metalica.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el perfil (45) presenta alas (45a, 45b) laterales entre las cuales estan sujetas lateralmente las crestas de las ondulaciones y separaciones (46) para mantener una cierta regularidad del paso de la cinta (22) metalica ondulada o plisada.

3. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el m6dulo (20) calefactor comprende al menos un elemento de protección termica y electrica, expuesto directamente al aire que atraviesa el m6dulo calefactor y en serie con la cinta (22) metalica.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el elemento de protección comprende al menos una conexión (58) termofusible en serie con una cinta (22) metalica.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el elemento de protección comprende una lamina (57) elastica y una conexión (58) termofusible formada por una soldadura entre un extremo de la cinta (22) metalica y un extremo de la lamina (57) elastica, siendo el otro extremo de la lamina elastica solidario al soporte (40) y estando este otro extremo conectado electricamente a un borne 56.

6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por que la soldadura de la conexión (58) termofusible presenta un punto de fusión adecuado a un límite superior de temperatura.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la soldadura de la conexión (58) termofusible esta formada por una soldadura eutectica.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que la lamina (57) elastica esta expuesta directamente al aire que atraviesa el m6dulo (20) calefactor y por que en la lamina (57) elastica estan conformadas aberturas en forma de persianas.

9. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado por que la lamina (57) elastica presenta una sección menor o igual a la de la cinta (22) metalica.

10.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado por que la lamina (57) elastica presenta una resistividad mayor o igual que la de la cinta (22) metalica.

11.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el interruptor (25) electrónico esta integrado en el soporte (50) metalico de conexión a traves de las pistas conformadas por el citado soporte.

12.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado por que en el soporte (50) metalico de conexión estan conformadas alas (52) que facilitan la disipación de calor del interruptor (25) electrónico por el aire que atraviesa el m6dulo (20) calefactor.

13.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, caracterizado por que el extremo de la lamina (57) elastica solidario al soporte (40) aislante esta soldado de manera permanente al borne (56) de conexión independiente electricamente del soporte (50) metalico de conexión permitiendo así la conexión electrica de la cinta o de la lamina elastica a un borne externo o conductor (35) electrico.

14.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que cada m6dulo (20) calefactor comprende ademas al menos una protección (61) de tipo reversible o rearmable unida de forma directa o indirecta a la cinta (22) metalica que impide un calentamiento excesivo.

15.Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que la protección (61) reversible es un captador o detector termico que envfa una información al circuito (30) de control, relativa a la temperatura de la cinta (22) metalica o de la lamina (57) elastica con el fin de que el circuito (30) de control corte la alimentación electrica en el caso de un calentamiento excesivo.

16.Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que el captador o detector termico esta termicamente unido a la lamina (57) elastica.

17.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 y 16, caracterizado por que el captador o detector termico comprende un elemento elegido de entre una resistencia CTN, una resistencia CTP, un bimetal y un interruptor polimerico de efecto CTP.

18.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 16, caracterizado por que ademas la lamina (57) elastica posee un efecto CTP garantizando así la función de captador termico.

19.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por que cada m6dulo (20) calefactor presenta una potencia de calentamiento comprendida entre 0 y 500W y preferentemente entre 300W y 400W.

20.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por que la carcasa (12) comprende un conjunto de alveolos (14) destinados a alojar y a sujetar en su sitio a cada m6dulo (20) calefactor.

21.Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado por que la carcasa (12) aloja a una tapa (39) .

22.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado por que el circuito (30) de control comprende medios de variación de la potencia proporcionada por el radiador mediante la modulación de la tensión de alimentación enviada a cada m6dulo (20) calefactor.

23.Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado por que el circuito (30) de control comprende medios de variación de la potencia proporcionada mediante modulación de anchura de impulsos.

24.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado por que los diferentes m6dulos (20) calefactores comprenden cintas (22) metalicas que tienen resistencias sensiblemente identicas.

25.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado por que cada cinta (22) metalica de cada m6dulo (20) calefactor presenta un periodo de ondulación de longitud comprendida entre 1, 8 mm y 6 mm.

26.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado por que cada cinta (22) metalica de cada m6dulo calefactor presenta una amplitud pico a pico entre crestas de ondulaciones comprendida entre 5 mm y 20 mm.

27.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado por que cada cinta (22) metalica de cada m6dulo calefactor tiene una anchura comprendida entre 5 mm y 20 mm.

28.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado por que cada cinta (22) metalica de cada m6dulo calefactor tiene un espesor comprendido entre 50 Im y 250 Im y preferentemente de entre 80 Im y 180 Im.

29.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizado por que cada cinta (22) metalica de cada m6dulo calefactor es de un material elegido de entre una aleación de hierro y una aleación de cobre.

30.Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizado por que la aleación de cobre es una aleación elegida de entre el CuNi30, el CuNi45 y el CuNi18Zn20.

31.Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 29, caracterizado por que el material es una aleación que presenta un efecto de resistencia a coeficiente de temperatura positivo.

32.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 31, caracterizado por que aberturas en forma de persianas (26) estan conformadas en cada cinta (22) .

33.Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 32, caracterizado por que las persianas (26) comprenden aletas (26a) que forman un angulo comprendido entre 20º y 35º con respecto al plano de la cinta (22) .

34.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 33, caracterizado por que cada cinta (22) esta provista de un revestimiento aislante electrico y/o de protección contra la corrosión.

35.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 33, caracterizado por que cada cinta (22) metalica presenta un perfil elegido de entre un perfil sinusoidal, un perfil triangular, un perfil rectangular y un perfil trapezoidal.

36.Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 35, que comprende ademas un generador (7) de flujo de aire, caracterizado por que los interruptores (25) electrónicos controlados por el circuito (30) de control impiden la alimentación electrica de los m6dulos (20) calefactores cuando el caudal de aire que atraviesa el radiador (10) es menor que un valor mfnimo, con el fin de garantizar una protección contra un calentamiento excesivo.

37.Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 36, en el cual el generador (7) de flujo de aire comprende un soplador (3) , caracterizado por que se proporcionan medios para proporcionar al circuito (30) de control una senal representativa de la velocidad de giro del soplador para impedir la alimentación electrica de los m6dulos calefactores cuando la velocidad de giro del soplador es menor que un umbral predeterminado.

38.Aparato de calefacción o climatización para vehículo automóvil, caracterizado por que comprende un dispositivo de calentamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37.

39.Aparato de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado por que comprende un radiador electrico situado aguas aval de un intercambiador de calor de lfquido en un canal de circulación de aire.

40.Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 38 y 39, caracterizado por que el radiador electrico esta situado en las cercanfas de una boca de salida de aire.