ES2223783T3 - Dispositivo para calentar un componente de un vehiculo. - Google Patents
Dispositivo para calentar un componente de un vehiculo.Info
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Abstract
Un dispositivo para calentar un componente (3) de la configuración de un vehículo, que comprende un elemento calefactor (2) y medios para suministrar corriente eléctrica (I) al elemento calefactor (2), en el que el elemento calefactor (2) está construido en forma de hilo térmico que a su vez comprende varios filamentos (16) dispuestos juntos, de los cuales un número predeterminado de filamentos (16) tiene un aislamiento eléctrico individual (17), y los filamentos (16) aislados están conectados eléctricamente en paralelo y conectados por sus partes extremas respectivas a dichos medios de suministro de corriente eléctrica (I), en el que dicho aislamiento eléctrico (17) consiste en una capa de laca eléctricamente aislante.
Description
Dispositivo para calentar un componente de un
vehículo.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para calentar un componente de la configuración de un vehículo, que
comprende un elemento calefactor y medios para suministrar
corriente eléctrica al elemento calefactor. Particularmente, la
invención está destinada a aplicarse en relación con el
calentamiento de asientos calentables eléctricamente de los
ocupantes de un vehículo.
En los vehículos de hoy día se utilizan asientos
calentables eléctricamente por razones de confort y seguridad. En
este caso, tanto el asiento del conductor como los demás asientos
del vehículo, pueden estar dispuestos de modo que se calienten
mediante elementos calefactores especiales formados por uno o más
hilos térmicos, eléctricamente conductores, que se sitúan en el
asiento respectivo formando uno o más bucles. Un hilo térmico de
esta clase normalmente se coloca en el asiento y en el respaldo del
asiento respectivo cuando se fabrica éste. Además, el hilo térmico
se conecta a una unidad de suministro de corriente que proporciona
la corriente eléctrica. El hilo térmico puede ser calentado de este
modo hasta una temperatura adecuada.
Se desea que el asiento respectivo tenga una
temperatura ajustada con exactitud sobre su superficie, es decir,
sobre la superficie que perciben los ocupantes del vehículo. Con
este fin, la temperatura del hilo térmico puede ajustarse mediante
un sensor de temperatura que esté dispuesto muy cerca del elemento
calefactor y esté conectado a una unidad central de control.
Utilizando el sensor de temperatura y la unidad de control puede
detectarse la temperatura existente. La unidad de control también
comprende circuitos de suministro de corriente eléctrica, que por
ejemplo pueden basarse en tecnología de transistores o de relés,
para suministrar corriente eléctrica al hilo térmico. De este modo,
la unidad central de control se dispone de manera que se suministre
cierta corriente eléctrica al hilo térmico hasta que se alcance
cierto valor deseado de la temperatura. El ajuste de este valor
deseado puede hacerse, por ejemplo, por medio de resistores no
regulables o mediante un potenciómetro ajustable que sea ajustado
por el ocupante del vehículo.
Utilizando el método de regulación descrito
anteriormente, se suministra corriente eléctrica al hilo térmico
hasta que la unidad central de control indica que se ha alcanzado
el valor deseado. Entonces se interrumpe el suministro de
corriente. Esto provoca el enfriamiento gradual del hilo térmico.
El suministro de corriente eléctrica al hilo térmico se reanuda
cuando el hilo térmico se ha enfriado tanto que su temperatura cae
de nuevo por debajo del valor deseado. La regulación de la
temperatura continúa de esta forma mientras el sistema esté
conectado.
Según la técnica anterior, el hilo térmico
mencionado anteriormente consiste en un haz de hilos con un número
de hilos relativamente grande (por ejemplo de 10 a 150 unidades),
llamados filamentos. Estos filamentos constan de hilos muy finos
eléctricamente conductores que están entrelazados o formando haces,
de manera que en conjunto forman el hilo térmico completo. Cada uno
de los filamentos puede tener un diámetro de una magnitud
aproximada de 0,05 mm. La parte extrema respectiva del hilo térmico
- es decir, la parte extrema respectiva de cada uno de los
filamentos - se conecta después a la unidad de control
anteriormente mencionada, por medio de la cual se recibe el
suministro de corriente eléctrica del hilo térmico.
Aunque este hilo térmico conocido con
anterioridad normalmente admite un calentamiento eficaz y una
regulación precisa de la temperatura, por ejemplo de un asiento de
un vehículo, sin embargo lleva asociadas ciertas desventajas. Una
de tales desventajas se refiere al hecho de que los diversos
filamentos pueden deteriorarse con el tiempo, tanto incluso que uno
o más filamentos corren el riesgo de romperse, provocando así
finalmente la interrupción del filamento o filamentos en cuestión.
Si quedan interrumpidos varios filamentos esencialmente en la misma
posición del hilo térmico, resultará que el área de la sección
transversal de conducción eléctrica total del hilo térmico se
reducirá localmente, lo cual, a su vez, producirá un aumento local
de la resistencia del hilo térmico en la posición de la
interrupción. A su vez, un aumento de la resistencia dará lugar a
un aumento de la caída de tensión en la posición de la
interrupción, dado que la corriente eléctrica que pasa por el hilo
térmico se mantiene constante.
Por consiguiente, la situación antes mencionada
provocará una elevación de la temperatura en la posición de la
interrupción. Si se hubieran roto muchos filamentos tendría lugar
un incremento brusco de la temperatura en la posición de la
interrupción. Este problema, conocido como problema de la "zona de
mayor temperatura que el resto o punto caliente", se corresponde
con un incremento local de temperatura en el asiento, lo cual, a su
vez, puede ser experimentado con incomodidad por la persona que se
siente en el asiento en cuestión y además puede provocar el
deterioro del asiento.
El problema podría resolverse parcialmente
disponiendo un hilo térmico formado por varios conductores
paralelos independientes que se extiendan por el asiento en
cuestión. Las partes extremas de todos estos conductores paralelos
se conectarían después a dos conductores transversales, los cuales
se conectarían a su vez a la unidad de control. Una desventaja de
esta disposición es que precisa muchos puntos de contacto entre los
diversos conductores, lo cual implica un proceso de fabricación que
resulta caro y complicado.
El documento de patente DE 1891074 da a conocer
un hilo térmico que comprende varios filamentos, cada uno de los
cuales está cubierto por una capa aislante de óxido.
Un objeto principal de la presente invención es
proporcionar un dispositivo mejorado para calentar un asiento de un
vehículo, mediante el cual se pueda eliminar el riesgo del problema
antes mencionado de la "zona de mayor temperatura que el resto o
punto caliente". Esto se consigue con un dispositivo cuyas
características resultan evidentes a partir de la reivindicación 1
adjunta.
La invención se refiere a un dispositivo para
calentar un componente de la configuración de un vehículo, que
comprende un elemento calefactor y medios para suministrar corriente
eléctrica al elemento calefactor, en el que el elemento calefactor
está construido en forma de hilo térmico que a su vez comprende
varios filamentos dispuestos juntos, de los cuales un número
predeterminado de filamentos tiene un aislamiento eléctrico
individual. Además, los filamentos aislados están conectados
eléctricamente en paralelo y conectados por sus partes extremas
respectivas a dichos medios de suministro de corriente eléctrica.
Además, dicho aislamiento eléctrico consiste en una capa de laca
eléctricamente aislante.
Mediante la invención se consigue una ventaja
esencial, tal como poder eliminarse el riesgo antes mencionado de
la "zona de mayor temperatura que el resto", dado que todos
los filamentos aislados están conectados eléctricamente en
paralelo.
Según una realización preferente de la invención,
el elemento calefactor consiste en un hilo térmico que, a su vez,
está compuesto por un número relativamente grande de filamentos,
por ejemplo del orden de 15 a 150 filamentos. Una ventaja que esto
implica es que se producen las condiciones necesarias para una
larga duración del elemento calefactor completo.
A partir de las reivindicaciones dependientes
adjuntas resultan evidentes realizaciones ventajosas.
La invención será descrita en lo que sigue en
relación con un ejemplo preferido de realización y con los dibujos
anejos, en los que
la figura 1 es un diagrama del circuito
fundamental que muestra un dispositivo según la presente
invención,
la figura 2 muestra la estructura fundamental de
un hilo térmico según la invención, y
la figura 3 muestra principalmente cómo se
conecta eléctricamente un hilo térmico según la invención.
La figura 1 muestra un diagrama del circuito
fundamental de un dispositivo según la presente invención. Según la
realización preferida, la invención está destinada a utilizarse en
relación con asientos calentables eléctricamente de vehículos. No
obstante, la invención no se limita a la utilización relacionada
con vehículos. La figura muestra el fundamento de una unidad de
control 1 cuyos componentes internos y conexiones se muestran con
líneas de trazos. La figura no muestra todos los componentes que
incluye la unidad de control 1, sino sólo las partes que resultan
necesarias para la comprensión de la invención.
La unidad de control 1 está destinada a
suministrar cierta corriente eléctrica I a un elemento calefactor
2. Como se describirá con más detalle más adelante, este elemento
calefactor 2 está compuesto por varios conductores eléctricos que,
junto con sus resistencias eléctricas, forman un hilo térmico que
se sitúa formando un bucle. Según la realización, el hilo térmico 2
se dispone en el interior de un asiento de un vehículo,
preferentemente, en su asiento 3 (que está indicado con líneas de
trazos en la figura 1), y se sitúa de modo preferente formando un
bucle en zigzag principalmente, o alternativamente formando una
estructura en S o alguna otro tipo de estructura que se extienda
por la mayor parte del asiento 3. El hilo térmico 2 también puede
montarse en el respaldo del asiento del vehículo (no mostrado en la
figura 1).
Aunque la figura 1 muestra un solo hilo térmico
2, a la unidad de control 1 pueden conectarse varios hilos de este
tipo, por ejemplo en forma de hilos térmicos distintos para la
parte de asiento del asiento 3 y para el respaldo del asiento.
Cuando se usa más de un hilo térmico, éstos pueden conectarse en
paralelo o alternativamente en serie a la unidad de control.
Según se muestra en la figura 1, el hilo térmico
2 se conecta a la unidad de control 1 mediante dos conexiones, 4 y
5 respectivamente, cuya conexión 5 mencionada en último lugar
también se conecta a tierra mediante una conexión al chasis del
vehículo. En relación con el hilo térmico 2 se dispone un detector
constituido por un sensor de temperatura 6 que se conecta
eléctricamente a la unidad de control 1 mediante la conexión 5
antes mencionada y una conexión 7 adicional. El sensor de
temperatura 6 preferentemente consiste en un termistor o
resistencia térmica de tipo NTC ("Negative Temperature
Coefficient" - "Coeficiente de Temperatura Negativo"), que
tiene una resistencia dependiente de la temperatura que corresponde
a la temperatura T que se presente en relación con el hilo térmico
2. El sensor de temperatura 6 puede situarse directamente sobre el
hilo térmico 2 o en la proximidad del hilo térmico 2, por ejemplo
entre dos de las líneas que definan el bucle en que se sitúa el
hilo térmico 2. La colocación concreta del sensor de temperatura 6
puede por tanto variar dentro del ámbito de la invención.
Además se conecta una fuente 8 de corriente
eléctrica a la unidad de control 1, a través de una conexión 9
adicional. La fuente 8 de corriente eléctrica consiste
preferentemente en la batería de arranque del vehículo.
El sistema también comprende un interruptor 10 de
encendido y apagado que preferentemente está integrado en la llave
de encendido del vehículo (no mostrada). El interruptor 10 se
conecta en una conexión 11 adicional de la unidad de control 1. La
unidad de control 1 se dispone, de manera conocida previamente, de
modo que se active cuando se cierre el interruptor 11 y permita con
ello el calentamiento del elemento calefactor 2.
La unidad de control 1 comprende una parte lógica
12, que preferentemente se basa en un ordenador, pero que también
puede componerse de circuitos electrónicos conocidos. La parte
lógica 12 se conecta al hilo térmico 2, al sensor de temperatura 6
y al interruptor 10, mediante las conexiones 5, 7 y 11
respectivamente. La parte lógica está destinada a detectar un valor
de temperatura T que corresponde a la señal que suministra el
sensor de temperatura 6.
La unidad de control 1 comprende además una
unidad conmutadora 13 que está conectada con la parte lógica 12 y
que suministra la corriente eléctrica I al hilo térmico 2
dependiendo de las señales procedentes de la parte lógica 12. La
parte lógica 12 se conecta también a una unidad de maniobra 14, a
través de una conexión 15 adicional. La persona que se siente en el
asiento 3 puede, por ejemplo, ajustar por medio de la unidad de
maniobra 14 la temperatura deseada del asiento, la cual corresponde
en este caso a un valor calculado de una temperatura deseada de
regulación T_{B} de la parte lógica 12 respecto a la que se
regulará el hilo térmico 2.
En tal caso, la parte lógica 12 está destinada a
determinar los valores de la temperatura local T del sensor de
temperatura 6, la cual corresponde a un valor de resistencia del
sensor de temperatura 6 que a su vez corresponde a la temperatura
real T. Si la temperatura real T cae por debajo del valor deseado de
regulación T_{B}, que corresponde a la temperatura deseada de la
superficie del asiento 3, la parte lógica 12 gobernará la unidad
conmutadora 13 de modo que suministre la corriente eléctrica al
hilo térmico 2. Cuando se alcanza el valor deseado T_{B}, la
parte lógica 12 interrumpe el suministro de corriente eléctrica al
elemento calefactor 2 mediante la unidad conmutadora 13.
Ahora se describirá el objeto esencial de la
invención principalmente con referencia a la figura 2, la cual
muestra de modo fundamental la estructura de un hilo térmico 2
según la invención. Por ejemplo, debido al problema antes
mencionado de la "zona de mayor temperatura que el resto",
relacionado con los hilos térmicos de una clase conocida
previamente, un principio básico de la presente invención es que el
hilo térmico 2 está diseñado con cierto número, por ejemplo de 15 a
150, de hilos relativamente finos, llamados filamentos 16, de los
cuales un número esencial están aislados eléctrica e individualmente
mediante una fina capa aislante 17. No obstante, la invención no
se limita al número antes mencionado, sino que pueden tener lugar
variaciones tanto hacia arriba como hacia abajo dependiendo de la
aplicación de la corriente eléctrica y dependiendo de los
requisitos concernientes a la duración, el rendimiento y el objeto
o finalidad. Durante el dimensionamiento de un elemento calefactor
y la elección de los componentes que están incluidos en el sistema,
se considera entre otras cosas la potencia determinada que está
destinado a emitir el elemento calefactor. Una elección específica
de potencia proporciona, a su vez, una medida de un área total
correspondiente de la sección transversal del hilo térmico 2 (en la
que se asume cierta resistividad del hilo térmico). La invención se
basa, pues, en el principio de que el hilo térmico 2 lo forma un
número relativamente grande de finos filamentos juntos, en vez de un
número relativamente pequeño de filamentos gruesos. Esto se traduce
a su vez en ventajas de mayor duración del hilo térmico 2. Un
número relativamente grande de filamentos finos 16 también genera
las condiciones necesarias para que se cosa en un asiento sin que
se produzcan deficiencias, por ejemplo que las agujas puedan rozar
o deteriorar los filamentos durante el proceso de cosido. Por lo
tanto, puede establecerse que el número específico de filamentos 16
de la aplicación respectiva se elija según requisitos estipulados,
concernientes por ejemplo a la duración del elemento calefactor.
Los filamentos 16 son eléctricamente conductores,
según un modo conocido previamente, y con este fin se hacen de un
material eléctricamente conductor tal como cobre, acero inoxidable,
o algún otro metal adecuado o aleación metálica apropiada con
buenas características conductoras. Las capas aislantes se hacen
preferentemente de una capa de recubrimiento de esmalte o de otro
material eléctricamente aislante.
Como resulta evidente en la figura 2, los
filamentos 16 con sus capas aislantes 17 se envuelven juntos o se
entrelazan, formando de este modo el hilo térmico 2 completo. En la
figura se muestra el hilo térmico 2 cortado, pero con un filamento
16 que sobresale con su capa aislante 17 del resto de parte cortada
del hilo térmico 2. Los filamentos 16 que se envuelven juntos se
rodean de manera adecuada con una envoltura protectora circundante
18, aunque no es totalmente necesaria.
El problema antes mencionado de la "zona de
mayor temperatura que el resto" puede ser eliminado porque el
filamento 16 respectivo está provisto de una capa eléctricamente
aislante 17. Dado que los filamentos 16 individuales no están en
contacto eléctrico entre sí, por cada filamento 16 respectivo
circulará una corriente eléctrica esencialmente igual durante el
suministro de corriente al hilo térmico 2. Si se produjera una
interrupción de por ejemplo algunos filamentos individuales, ello
no implicaría un aumento local de la resistencia del hilo térmico 2
dado que los filamentos interrumpidos no están en contacto con los
filamentos por los que se suministra corriente eléctrica. Por esta
razón no se deberá producir localmente ningún aumento de temperatura
a lo largo del hilo térmico 2.
El objeto de la invención también resulta
evidente en la figura 3, la cual muestra de forma esquemática un
posible ejemplo de cinco filamentos aislados 16 que pueden
considerarse conectados eléctricamente en paralelo entre sí. Además,
los extremos terminales de todos los filamentos 16 se conectan a la
unidad de control 1 mediante las conexiones 4 y 5 respectivamente
(véase la figura 1), cuando la unidad de control 1 está destinada a
suministrar corriente eléctrica a estos filamentos 16. Cuando se
utiliza esta conexión en paralelo, durante el suministro de
corriente circulará cierta corriente eléctrica por el filamento 16
respectivo. Si se produjera una interrupción de por ejemplo un
filamento, aún continuaría circulando una corriente de igual
magnitud por los cuatro filamentos que quedasen todavía intactos.
Por lo tanto no se producirá localmente ningún aumento de
resistencia del hilo térmico 2 en la posición de la interrupción,
lo cual, a su vez, elimina el riesgo del problema de la "zona de
mayor temperatura que el resto".
Con referencia de nuevo a la figura 2, resulta
evidente que todos los filamentos 16 del hilo térmico 2 están
provistos de una capa aislante 17. Sin embargo, la invención no se
limita a esta realización, sino que también puede realizarse la
invención de modo que estén aislados al menos cierto número mínimo
de filamentos. Este número mínimo se elige convenientemente en
relación con el número de filamentos no aislados que podría
provocar el problema de la "zona de mayor temperatura que el
resto" (es decir, en la interrupción de uno o más filamentos no
aislados).
Según la invención, las posiciones de los
filamentos que en este caso no estarían aislados en el hilo térmico
2 también pueden elegirse según el riesgo del problema de la
"zona de mayor temperatura que el resto". Por ejemplo, si se
sabe por experiencia que algunos filamentos corren mayor riesgo que
otros de resultar interrumpidos, se procura que estén provistos de
aislamiento al menos aquellos filamentos que se estima que corren
mínimo riesgo de interrupción. Si en tal caso, por ejemplo, se
rompiesen cinco de cada veinte filamentos - y si el hilo térmico 2
está dispuesto de modo que los filamentos que se rompen sean no
aislados y los quince filamentos restantes sean aislados - puede
comprenderse que no tiene lugar el problema de la "zona de mayor
temperatura que el resto" dado que se aíslan más filamentos de
los que posiblemente se romperán.
Alternativamente, la invención puede realizarse
de modo que el calentamiento del elemento calefactor esté
controlado por termostato. En consecuencia, en tal caso no se
necesitan la unidad de control, el sensor de temperatura, etc.,
antes mencionados.
Claims (5)
1. Un dispositivo para calentar un componente (3)
de la configuración de un vehículo, que comprende un elemento
calefactor (2) y medios para suministrar corriente eléctrica (I) al
elemento calefactor (2), en el que el elemento calefactor (2) está
construido en forma de hilo térmico que a su vez comprende varios
filamentos (16) dispuestos juntos, de los cuales un número
predeterminado de filamentos (16) tiene un aislamiento eléctrico
individual (17), y los filamentos (16) aislados están conectados
eléctricamente en paralelo y conectados por sus partes extremas
respectivas a dichos medios de suministro de corriente eléctrica
(I), en el que dicho aislamiento eléctrico (17) consiste en una
capa de laca eléctricamente aislante.
2. Un dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el número de filamentos (16) del hilo
térmico (2) que tienen un aislamiento individual (17) se elige
según requisitos concernientes al aumento máximo permitido de la
temperatura de dicho asiento (3) como consecuencia de la posible
interrupción de uno o más filamentos (16).
3. Un dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
cantidad de filamentos (16) es, esencialmente, del orden de 15 a
150.
4. Un elemento calefactor (2) para calentar un
asiento (3) mediante el suministro de corriente eléctrica (I) al
elemento calefactor (2) según un valor deseado predeterminado
(T_{b}), en el que el elemento calefactor (2) está construido en
forma de hilo térmico que, a su vez, comprende varios filamentos
(16) dispuestos juntos, de los cuales un número predeterminado de
filamentos (16) tiene un aislante eléctrico (17) individual, y los
filamentos (16) aislados están conectados eléctricamente en
paralelo y conectados por sus partes extremas respectivas a dichos
medios de suministro de corriente eléctrica (I), en el que dicho
aislamiento eléctrico (17) consiste en una capa de laca
eléctricamente aislante.
5. Un elemento calefactor según la reivindicación
4, caracterizado porque la cantidad de filamentos (16) es,
esencialmente, del orden de 15 a 150.
Applications Claiming Priority (2)
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