ES2237718T3 - Dispositivo de calefaccion electrica de aire, especialmente para un vehiculo. - Google Patents
Dispositivo de calefaccion electrica de aire, especialmente para un vehiculo.Info
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Abstract
Dispositivo de calefacción eléctrica de aire especialmente para un automóvil con - elementos calefactores eléctricos (3) para el calentamiento del aire y - con una carcasa (1), que presenta una conexión a masa (1b), una conexión de alimentación eléctrica y un circuito electrónico (7) para el control de la alimentación eléctrica de los elementos calefactores y en el que los elementos calefactores están dispuestos en contacto eléctrico con la conexión a masa (1b) y con la conexión de alimentación eléctrica, caracterizado porque la carcasa (1) está configurada a partir de un material conductor de electricidad y en una sola pieza con la conexión a masa (1a) formada integralmente, y los elementos calefactores (3) y el circuito electrónico (7) están dispuestos en contacto eléctrico directo con la carcasa (1).
Description
Dispositivo de calefacción eléctrica de aire,
especialmente para un vehículo.
La invención se refiere a un dispositivo de
calefacción eléctrica de aire especialmente para un automóvil con
elementos calefactores eléctricos para el calentamiento del aire y
con una carcasa, que presenta una conexión a masa, una conexión de
alimentación eléctrica y un circuito electrónico para el control de
la alimentación de los elementos calefactores y en el que los
elementos calefactores están dispuestos en contacto eléctrico con la
conexión a masa y con la conexión de alimentación eléctrica.
Se conoce, por ejemplo, a partir del documento WO
02/057100 un dispositivo de este tipo.
Se conoce en sí un dispositivo de calefacción
eléctrica de aire de este tipo, en el que los elementos calefactores
eléctricos están configurados por barras calefactoras de PTC. En el
dispositivo de calefacción conocido, la carcasa está constituida por
un material de plástico, en la que los elementos calefactores están
conectados a través de una masa de relleno en un contacto eléctrico
a través del circuito electrónico con la conexión de alimentación
eléctrica, por una parte, y a través de una chapa de masa y de un
bulón de masa, que está en conexión eléctrica con ella, con la
conexión de masa, por otra parte.
En el dispositivo de calefacción conocido, la
conexión térmica y la conexión mecánica entre la carcasa, el
circuito electrónico y los elementos calefactores están realizadas
por medio de varios componentes, siendo necesario proporcionar altas
compensaciones de la tolerancia con masas de relleno adicionales
como adhesivos y masas de obturación. Los adhesivos y las masas de
obturación asumen en este caso, además de la función de obturación
propiamente dicha, también el cometido de absorber las fuerzas y
momentos que se producen en el dispositivo de la calefacción. Sin
embargo, en este caso, la obturación y la unión entre la carcasa de
plástico y los elementos calefactores, que están formados
habitualmente por barras calefactoras de aluminio, no se pueden
procesar fácilmente ni con seguridad. Hasta ahora no se ha podido
asegurar la duración de vida útil necesaria. Además, en el
dispositivo de calefacción conocido hasta ahora, las fuerzas que se
producen son transmitidas proporcionalmente hasta el contacto de la
placa de circuito impreso, sobre la que está previsto el circuito
electrónico. Por medio de esta transmisión se pueden producir cargas
mecánicas en la placa de circuito impreso, lo que implica un alto
riesgo de daño de los componentes electrónicos.
El cometido en el que se basa la invención
consiste, en cambio, en crear un dispositivo de calefacción
eléctrica de aire del tipo mencionado al principio, que requiere un
número reducido de componentes, especialmente en la zona de su
carcasa.
Este cometido se soluciona según la invención a
través de la configuración, que se indica en la reivindicación 1 de
la patente.
Puesto que en el dispositivo de calefacción según
la invención, la carcasa está constituida por un material conductor
de electricidad y está configurada en una pieza con la conexión a
masa, el potencial de masa se encuentra en la carcasa, de manera que
ésta no sólo cumple la función de la carcasa sino también la función
de la chapa de masa presente en el dispositivo de calefacción
conocido, del bulón de masa y de la conexión a masa para la
adaptación en el lado del cliente. Esto tiene como consecuencia que
la chapa de masa, el bulón de masa y las masas de relleno, que están
previstos como componentes separados en el dispositivo de
calefacción, se suprimen en el dispositivo de calefacción según la
invención.
Los desarrollos y configuraciones especialmente
preferidos del dispositivo de calefacción según la invención son
objeto de las reivindicaciones de patente 2 a 7.
Estos desarrollos y configuraciones del
dispositivo de calefacción según la invención tienen especialmente
la ventaja de que es posible la conducción de calor y la disipación
de valor desde la placa de circuito impreso que lleva el circuito
electrónico y los conmutadores de potencia a la zona de la
calefacción, que es posible un intercambio de calor a través de
aberturas de la carcasa con optimización del peso y que se puede
realizar la fijación mecánica de todos los componentes, la fijación
de la placa de circuito impreso, el contacto total de la masa del
dispositivo de calefacción y el contacto directo de la masa a prueba
de cambio de la polaridad a través de la conexión a masa formada
integralmente en la carcasa para un cable en el lado del
cliente.
En cuanto a la técnica de fabricación, se
obtienen las ventajas de que en virtud del número más reducido de
componentes, se reduce el número de las etapas de fabricación en la
fabricación en serie y de que se pueden emplear procedimientos aptos
para procesos.
Además, las interfaces mecánicas de transmisión
de calor para la disipación de la energía térmica a partir de los
conmutadores de potencia en las zonas de calefacción son más
sencillas y se disipa el calor de los conmutadores de potencia
directamente a través de la carcasa a la zona de la calefacción
propiamente dicha, siendo posibles al mismo tiempo el contacto de la
masa con seguro contra el cambio de polaridad a través del conexión
de masas y la absorción de las fuerzas y momentos, que proceden de
la zona calefactora, sin que estén previstos componentes
adicionales.
A continuación se describen en detalle con la
ayuda de los dibujos correspondientes ejemplos de realización
especialmente preferidos del dispositivo de calefacción según la
invención. En este caso:
La figura 1 muestra en una vista en perspectiva
un ejemplo de realización de un dispositivo de calefacción de aire
con elementos calefactores de PTC.
La figura 2 muestra una vista delantera del
dispositivo de calefacción representado en la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en sección a lo
largo de la línea B-B en la figura 2 sin placa de
circuito impreso.
La figura 4 muestra una vista en sección a lo
largo de la línea D-D en la figura 3.
La figura 5 muestra una vista en sección a lo
largo de la línea B-B en la figura 2 con placa de
circuito impreso y conmutadores de potencia.
La figura 6 muestra una vista en sección a lo
largo de la línea C-C en la figura 5.
La figura 7 muestra una vista en sección a lo
largo de la línea A-A en la figura 6.
La figura 8 muestra en una vista, que corresponde
a la vista en sección a lo largo de la línea C-C en
la figura 5, un ejemplo de realización de un dispositivo de
calefacción conocido.
La figura 9 muestra un ejemplo de realización
modificado del dispositivo de calefacción según la invención en una
vista en sección a lo largo de la línea D-D en la
figura 3.
La figura 10 muestra el ejemplo de realización
modificado en una vista en sección a lo largo de la línea
C-C en la figura 5, y
La figura 11 muestra el ejemplo de realización
modificado en una vista en sección a lo largo de la línea
A-A en la figura 10.
El ejemplo de realización representado en la
figura 1 de un dispositivo de calefacción eléctrica de aire,
especialmente para un automóvil, está constituido esencialmente por
elementos calefactores eléctricos 3, que están dispuestos, por una
parte, en un apoyo opuesto 4 y, por ora parte, en una carcasa que
está cerrada por una tapa de carcasa 2.
Como se representa, en particular, en la figura
2, los elementos calefactores 3 están constituidos por barras
calefactoras 3b, que están rellenas con módulos de PTC. Como se
representa en la figura 6, en las barras 3b se encuentran lengüetas
de contacto 3c, donde las barras 3b representan en un lado la
conexión exterior. Sobre las barras 3b están montadas láminas 3a,
que disipan el calor que se produce durante una alimentación
eléctrica de las barras 3b hacia el aire del medio ambiente. El
soporte opuesto 4 está montado sobre los elementos calefactora 3 y
sobre el lado de conexión exterior de los elementos calefactores 3
están insertados elementos de obturación 6 para la obturación, a
través de los cuales sobresalen las lengüetas de contacto 3c. Los
elementos calefactores 3 están prensados sobre la carcasa 1.
El contacto con el espacio de montaje posterior,
por ejemplo en un automóvil, se realiza a través de una junta de
obturación 5, que está prevista en la carcasa 1.
La carcasa 1 está constituida por un material
conductor de electricidad, especialmente por aluminio, y está
configurada, de la manera que se representa en la figura 6, en una
pieza con la conexión de masa 1a formada integralmente en forma de
una bóveda de masa. Las barras calefactoras 3b están conectadas, a
través de la carcasa 1 y la bóveda de masa 1a con la conexión de
masa 1b, que puede estar realizada de acuerdo con los deseos del
cliente, y están conectadas con sus lengüetas de contacto 3c, a
través de una placa de circuito impreso 7 equipada con conmutadores
de potencia 7a, con la conexión de alimentación eléctrica, que lleva
el circuito electrónico para el control de la alimentación eléctrica
de los elementos calefactores 3.
La conexión de masa 1b representada en el dibujo
en la bóveda de masa 1a de la carcasa 1 se representa en forma de un
bulón roscado, pero puede estar configurada igualmente también como
pieza de inserción o pieza introducida a presión o puede estar
integrada en la construcción o puede estar fijada en un taladro en
la bóveda de masa 1a por medio de un tornillo.
La placa de circuito impreso 7, que está equipada
con conmutadores de potencia 7a para los elementos calefactores,
está en contacto térmico con la carcasa 1 a través de un material
conductor de calor 8, por ejemplo un adhesivo, una pasta o una
lámina. De esta manera, se realiza un transporte del calor que se
genera en el funcionamiento de los conmutadores de potencia 7a a
través de la placa de circuito impreso 7 y del material conductor de
calor 8 a la carcasa 1 y desde allí a través de los elementos
calefactores 3, a saber, las barras 3b, hacia las láminas 3a, que
ceden este calor al aire del medio ambiente.
En el ejemplo de realización modificado del
dispositivo de calefacción según la invención, que se representa en
las figuras 9 a 11, faltan los elementos de obturación 6 previstos
en el primer ejemplo de realización y las barras colectoras 3b están
unidas por soldadura, en su lugar, a través de una unión soldada 9
con o sin materiales adicionales con la carcasa 1. La costura de
soldadura correspondiente, que se forma después del montaje de la
carcasa 1 sobre las barras 3a, se puede configurar hacia el lado
interior o hacia el lado exterior de la carcasa 1, siendo posible
igualmente una unión por soldadura de las dos posiciones, como se
representa en las figuras 9 y 11.
En el ejemplo de realización modificado, el
transporte del calor de los conmutadores de potencia 7a se realiza a
través de la placa de circuito impreso 7 por medio de las barras
soldadas 3b a las láminas montadas, desde donde se disipa este calor
al aire del medio ambiente.
Puesto que las barras 3b están introducidas a
presión o montadas y unidas por soldadura en la carcasa 1 en los
ejemplos de realización descritos anteriormente, se consigue una
estructura básica más estable. Esta estructura básica absorbe
fuerzas mecánicas y momentos. En virtud de la introducción a presión
de las barras 3b o del montaje y unión por soldadura de las barras
3b, no es posible ya un basculamiento.
Por medio de los elementos de obturación 6
insertados se cierran herméticamente las barras 3b con respecto a la
carcasa 1 y se configura el proceso de forma segura a través de una
medición / supervisión de la fuerza y el recorrido. En el ejemplo de
realización modificado, se consigue la obturación a través de la
costura de soldadura circundante.
Una tapa de carcasa 2, formada a partir de
material de plástico, completa la estructura básica.
Como se representa especialmente en la figura 6,
en el lado de la carcasa 1, que está dirigido hacia los elementos
calefactores 3, están previstas nervaduras de refrigeración 1c, que
están configuradas en una pieza con la carcasa 1.
La carcasa 1 de una pieza, prevista en el ejemplo
de realización descrito anteriormente, de un material conductor de
electricidad, especialmente de aluminio, asume las funciones de una
carcasa, a saber, la protección de los circuitos electrónicos, la
preparación de una pestaña para la caja de climatización y el
alojamiento mecánicamente estable de las barras 3b, de una chapa de
masa, el alojamiento de la placa de circuito impreso, la disipación
de la energía térmica desarrollada por los conmutadores de potencia
7a hacia los elementos calefactores 3, el alojamiento mecánicamente
estable de las barras 3b, el contacto de masa de la placa de
circuito impreso 7 y de los elementos calefactores 3 y de una bóveda
de masa, a saber, el contacto de masa de la placa de circuito
impreso 7, de los elementos calefactores 3 y de la conexión de masa
3b con eventual seguro frente a cambio de polaridad hacia la
conexión positiva en forma de un único componente.
En la carcasa 1 se encuentra potencial de masa,
de manera que se suprime una chapa de masa separada y se puede
insertar la placa de circuito impreso 7 directamente con el material
conductor de calor 8 en la carcasa 1.
Como se representa en la figura 8, en cambio, en
el dispositivo de calefacción conocido, las dos partes de la
carcasa, a saber, la tapa de la carcasa 2 y el cuerpo de la carcasa
10, están fabricadas de un material de plástico y están previstos
por separado un bulón de masa 12, una chapa de masa 11 y una masa de
relleno 13, sobre los que están alojadas las barras calefactoras 3b
en la carcasa 10.
En oposición a esta configuración conocida, en el
ejemplo de realización descrito anteriormente del dispositivo de
calefacción según la invención, se consigue una mejora de las
interfaces de transmisión de calor, puesto que no está fijada
ninguna chapa de masa en la barra calefactora, sino que se lleva a
cabo la disipación de la energía térmica desde los conmutadores de
potencia 7a directamente a la chapa calefactora de los elementos de
calefacción 3. De esta manera se consigue una transmisión de calor
óptima en la dirección de la superficie del elemento calefactor.
Sin embargo, la carcasa 1, en el dispositivo de
calefacción según la invención, no sólo cede la energía térmica
transportada a la superficie del elemento calefactor, sino que una
parte de la energía térmica es alimentada a través de las nervaduras
integradas de la carcasa 1c también directamente al aire del medio
ambiente.
Se impide un eventual desprendimiento de las
uniones de sujeción mecánica, que están previstas en el dispositivo
de calefacción conocido, cuando se producen cambios de la
temperatura, a través de la configuración en una sola pieza de la
carcasa 1, en la que están introducidas a presión las barras 3b
hacia la conexión de masa 1b.
Como ya se ha descrito anteriormente, en virtud
de la configuración de la carcasa 1 de aluminio con bóveda de masa
1a fundida, el potencial de masa es conducido directamente hacia el
exterior y, por lo tanto, no se requiere el bulón de masa montado
hasta ahora de forma separada sobre una chapa de masa. La conexión
de masa 1b se puede configurar, para la seguridad contra cambio de
polaridad de las dos conexiones, como tornillo
auto-cortante, sobre una conexión roscada normal o
integrada de acuerdo con el deseo del cliente. Las cargas
ocasionadas por momentos, que se producen durante el montaje y
utilización posterior del cable de conexión de masa, están
desacopladas de la placa de circuito impreso 7.
El contacto de masa de las barras 3b de los
elementos calefactores 3 hacia la conexión de masa 1b se realiza,
por lo tanto, directamente a través de la carcasa 1a, y se suprimen
las interfaces entre una chapa de masa, que está fijada en las
barras calefactoras, para ser la chapa de masa y entre el bulón de
masa que está fijado en la chapa de masa.
En el proceso de fabricación se elimina, por lo
tanto, el montaje de una chapa de masa, de un bulón de masa así como
el equipamiento mecánico correspondiente para la manipulación de
estos componentes.
A través de la introducción a presión en unión
positiva o el montaje y la unión por soldadura de las barras (3b) de
los elementos calefactores (3) en la carcasa (1) se absorben las
fuerzas y momentos a través de la carcasa (1), que en otro caso eran
transmitidas a través de la incorporación de diferentes masas de
obturación líquidas endurecidas sobre la carcasa de plástico.
La obturación se realiza en unión positiva a
través de los elementos de obturación (6) montados antes de la
introducción a presión de las barras (3b) o a través de la costura
de soldadura circundante. A través de la estabilidad y hermeticidad
conseguidas de esta manera se pueden suprimir los materiales de
obturación, como por ejemplo una tira de silicona o masas fundidas y
no se requiere el equipamiento mecánico necesario para ello, por
ejemplo instalaciones de fundición, hornos, instalaciones de
manipulación y así sucesivamente.
Claims (7)
1. Dispositivo de calefacción eléctrica de aire
especialmente para un automóvil con
- elementos calefactores eléctricos (3) para el
calentamiento del aire y
- con una carcasa (1), que presenta una conexión
a masa (1b), una conexión de alimentación eléctrica y un circuito
electrónico (7) para el control de la alimentación eléctrica de los
elementos calefactores y en el que los elementos calefactores están
dispuestos en contacto eléctrico con la conexión a masa (1b) y con
la conexión de alimentación eléctrica,
caracterizado porque
la carcasa (1) está configurada a partir de un
material conductor de electricidad y en una sola pieza con la
conexión a masa (1a) formada integralmente, y los elementos
calefactores (3) y el circuito electrónico (7) están dispuestos en
contacto eléctrico directo con la carcasa (1).
2. Dispositivo de calefacción según la
reivindicación 1, caracterizado porque los elementos
calefactores (3) están introducidos a presión en la carcasa (1).
3. Dispositivo de calefacción según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los elementos
calefactores (3) están dispuestos en la carcasa (1) sobre un
elemento de junta de obturación (6).
4. Dispositivo de calefacción según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los elementos
calefactores (3) están montados en la carcasa (1) y están unidos por
soldadura con la carcasa (1).
5. Dispositivo de calefacción según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque entre una placa
de circuito impreso (7), que lleva el circuito electrónico para el
control de la alimentación eléctrica de los elementos calefactores
(3) y la carcasa (1) está dispuesta una capa de material conductor
de calor (8).
6. Dispositivo de calefacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el lado
de la carcasa (1), que está dirigido hacia los elementos
calefactores (3), están configuradas nervaduras de refrigeración
(1c) en una pieza con la carcasa (1).
7. Dispositivo de calefacción según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa
está formada por aluminio o por una aleación de aluminio.
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