ES2244130T3 - Dispositivo para la regulacion de la temperatura interior en el recinto para pasajeros de un automovil. - Google Patents

Abstract

Un sistema para regular la temperatura interior de un espacio de pasajeros de vehículo a motor con temperatura detectada por un detector de radiación solar y suministrada al circuito de regulación y temperatura especifica. El sistema de regulación de temperatura comprende almenos dos detectores de radiación infrarroja (31a, 31b) para determinar un gradiente de temperatura en el espacio de pasajeros (15, fig.1). Los detectores están dispuestos muy juntos el uno del otros de manera que la superficie ensible (31a, 31b) de cada detector de radiación, detecte la radiación de calor de una región específica (35, 36, 37, 38) del espacio de pasajeros.

Description

Dispositivo para la regulación de la temperatura interior en el recinto para pasajeros de un automóvil.

La invención se refiere a una disposición para la regulación de la temperatura interior en el recinto para pasajeros de un automóvil según la parte introductoria de la reivindicación 1. Una disposición de este tipo se conoce por la DE 19801 036 A1 y la US 5,518,176.

La irradiación de calor que choca contra un vehículo, en cuanto procede de la irradiación de el sol, está generalmente condicionada por la posición del sol irregularmente distribuida. Esto tiene como consecuencia que calienta el recinto para pasajeros del automóvil con fuerza diferente. También los pasajeros, que se encuentran allí serán afectados por la irradiación emitida del sol con diferente fuerza.

Para abarcar esta distribución irregular en un plano vertical y horizontal de la cantidad de irradiación del sol, se emplean actualmente sensores solares, que determinan por su formación en cuatro cuadrantes la dirección de la intensidad de la luz que llega. La intensidad de la luz sirve entonces como medida para la irradiación de la luz efectiva.

Se aprovechan los valores proporcionados por el detector solar, para corregir la señal de la temperatura interior, que se suministra por un elemento NTC o PCT, para determinar de esta manera la temperatura del recinto interior efectiva en zonas determinadas del recinto para los pasajeros individuales.

El objeto de la invención consiste en indicar una configuración constructiva del dispositivo, que posibilita una rápida determinación de la temperatura efectiva interior para zonas espacialmente limitadas en el automóvil de manera ventajosa.

Según la invención se resuelve la tarea por las características destacadas de la reivindicación 1.

La invención tiene la ventaja de que mediante una única medición puede determinarse la temperatura efectiva del recinto interior de una zona determinada, por ejemplo de la zona de la posición de asiento del conductor o de la zona de posición de asiento del acompañante. Por ello se abarca concomitantemente la eficacia de la influencia de los rayos del sol de forma inmediata. No hace falta una medición adicional mediante un sensor solar. Se prescinde por consiguiente de forma completa del sensor solar.

Ventajosamente se lleva a cabo una determinación muy rápida de cambios de temperatura, ya que detectores de infrarrojo son capaces de contestar con una señal de salida proporcional a los rayos infrarrojos irradiados. Mediante la presente invención se determinan con un sensor único tanto la temperatura interior como también las diferentes influencias de temperatura provocadas por el sol. Pueden prescindirse de motores de ventilación, necesarios hasta ahora, para hacer llegar la temperatura interior a un elemento de NTC, y también la molestia por ruidos por los mismos en el recinto interior para pasajeros.

Según la invención, están previstos para la medición espacial de las zonas limitadas del automóvil los sensores de infrarrojo posicionados en una carcasa para sensores, siendo cerrada la carcasa del sensor por un filtro de rayos infrarrojos formado de forma angular, siendo asignada cada superficie parcial del filtro de rayos infrarrojos formado de forma angular a una superficie sensitiva del sensor de rayos y posicionada en la carcasa del sensor.

El filtro de infrarrojo, que sirve para el hecho de limitar la irradiación incidente a aquellas zonas de espectro infrarrojo, donde tiene el sensor un máximo de sensibilidad, enfoca por consiguiente la irradiación incidente.

En una configuración está formada la superficie sensitiva por un elemento termópilo, que está asignado a una superficie parcial del filtro de rayos infrarrojos, siendo asignado al elemento termópilo un elemento de referencia de temperatura, y las señales eléctricas generadas por el elemento termópilo y el elemento de referencia de temperatura se hacen llegar a la conexión de regulación. En la utilización de un microprocesador como conexión de evaluación se evalúa por el mismo tanto la señal del sensor como también la señal de referencia, ejecutando el microcalculador una compensación digital de la señal de temperatura. En esta configuración el sensor y la conexión de evaluación están separados entre sí espacialmente, pero ambos están posicionados sobre la misma placa conductora.

La carcasa del sensor está posicionada en este caso sobre una placa conductora, que lleva la conexión reguladora, detectando las superficies sensitivas de los sensores de rayos los rayos de calor, que chocan contra una superficie adyacente al espacio interior del vehículo de una carcasa, que encierra la placa conductora. Por esta configuración puede prescindirse del motor del ventilador por completo. Además del motor de ventilación puede prescindirse también de la rejilla de ventilación y de la tubuladura de ventilación. La distribución del aire existente en el interior del automóvil ya no tiene que hacerse llegar a la superficie sensitiva del sensor de temperatura.

Los rayos de calor, que chocan contra la superficie externa de la carcasa que encierra la placa conductora se determinan a través del filtro de rayos de irradiación integrado en la superficie externa y se hacen pasar sobre la superficie sensitiva del sensor de irradiación.

Con ventaja está configurado el filtro de rayos infrarrojos del sensor de rayos configurado en una sola pieza con la superficie externa de la carcasa, que encierra la placa conductora.

Si la disposición espacial de los sensores no posibilita un ángulo de mira directo y óptimo sobre la superficie sensitiva, la irradiación de calor es desviada desprendida por las zonas individuales a través de una óptica de espejos y enfocada sobre la abertura de la carcasa del sensor, que está cerrado con el filtro infrarrojo y detrás se esconde la superficie sensitiva.

Con ventaja está montada una carcasa adicional, que contiene al menos dos sensores de rayos infrarrojos, detrás en el recinto interior para los pasajeros.

Prescindiendo del sensor solar convencional, y con el empleo de detectores de rayos infrarrojos puede dividirse el recinto interior de los vehículos en varias zonas, particularmente en cuatro zonas, y diferenciarse por su diferente distribución de temperatura entre sí.

Varios sensores instalados miran correspondientemente en su ángulo de mira elegido en estas zonas y miden la distribución de temperatura allí existente individualmente para cada recinto con un recinto determinado mediante la óptica de espejo. Con esto es posible, correspondientemente con la distribución determinada de temperatura espacial, garantizar automáticamente para cada zona individual- y libremente elegible, una regulación de temperatura. La medición de la temperatura de zona se limita a objetos, que muestran un grado de emisión adecuado para la función que se desea medir. Hay también la posibilidad de determinar la temperatura sobre toda la zona, llevándose a cabo una integración sobre elementos segmentados de una superficie, que limitan la zona de temperatura considerada en su extensión geométrica y cuya imagen de espejo se refleja sobre la superficie sensitiva del detector.

En una configuración tiene que medirse la temperatura de superficies interiores de los cristales de automóviles, para determinar a partir de ella el porcentaje que se transmite de la irradiación infrarroja que choca contra ellos.

En una variación puede medirse la temperatura de la piel humana, para determinar la sensación de temperatura subjetiva del individuo.

Con ventaja está posicionado el sensor infrarrojo en el cielo del techo del vehículo.

Es de particular ventaja, si responde al dispositivo de regulación al mismo tiempo la totalidad de la regulación para la calefacción, ventilación y la climatización del vehículo. En este caso hay conexiones electrónicas posicionados sobre una o varias placas conductoras, que forman conjuntamente una unidad funcional. Las mismas se emplean para realizar la generación de señales, la evaluación de señales y el control de la planta de calefacción y/o de una planta de climatización. En estos circuitos de conexión electrónicos en una conexión de evaluación, están enlazadas las señales de tensión útil y las señales de referencia de lo detectores de infrarrojo entre sí de forma eléctrica. En este caso se compensa la oscilación de las señales de salida de los detectores, que se causa por una temperatura ambiente variable. Este proceso de compensación de la conexión de evaluación puede llevarse a cabo bien de forma análoga o de forma digital con el microprocesador.

La invención admite numerosas posibilidades de ejecución. Una de ellas tiene que demostrarse mediante las figuras representadas en el dibujo con más detalle.

Muestra la

figura 1 un aparato de aire acondicionado de un automóvil,

figura 2 determinación de zonas múltiples en el vehículo,

figura 3 una primera forma de ejecución del dispositivo según la invención,

figura 4 una segunda forma de ejecución del dispositivo según la invención, y

figura 5 un cuadro de conexión en bloque de la regulación de temperatura interna.

Las mismas características están señaladas con los mismos signos de referencia.

En la figura 1 está representado el aparato de aire acondicionado 1 de un automóvil 12 en su configuración concreta en el vehículo.

A través de un trampilla de aire fresco 2, cuya posición se controla por un servomotor 13 en función de señales eléctricas, que se emiten por el aparato de aire acondicionado 7, se aspira aire fresco del medio ambiente del vehículo al automóvil 12.

El aire del medio ambiente del recinto para los pasajeros del vehículo se aspira a través de la trampilla del aire circulante 3 del aparato del aire acondicionado. También la posición de la trampilla de aire acondicionado 3 se controla en función de señales eléctricas del aparato de control del aire acondicionado 7 a través de un servomotor 14. A través del ventilador 4, cuya velocidad se ajusta por el aparato del aire acondicionado 7, se transporta el aire circulante y el aire fresco al aparato del aire acondicionado 1, por lo cual se forma detrás del ventilador 4 aire mixto 5. Este aire mixto se hace llegar al evaporador 6.

En funcionamiento se suministra el aire mixto 5 a través de la descarga 10 al recinto para los pasajeros 15. Estos orificios 10 están posicionados en canales, que señalan en dirección del parabrisas, en dirección del conductor, o bien del acompañante y en dirección del recinto de los pies del conductor o bien del acompañante. Mediante trampillas individuales de distribución del aire 11 posicionadas en los canales del aire, puede regularse la entrada de aire por el conductor o bien por el acompañante.

Después del evaporador 6 se conecta un intercambiador térmico 8. La cantidad de aire desprendida por el evaporador 6 se hace pasar mediante una trampilla de temperatura 9 en el intercambiador térmico 8 y se calienta en este caso. En el funcionamiento de la calefacción fluye entonces el aire mezclado correspondientemente temperado al recinto para los pasajeros 15.

El aparato de control del aire acondicionado 7 está posicionado habitualmente en el o cerca del panel de instrumentos del automóvil 12, de modo que puede accionarse sin problemas por el conductor y el acompañante durante el trayecto.

La determinación de zonas múltiples en el automóvil está representada en la figura 2. En el aparato de control del aire acondicionado 7 del vehículo están posicionados dos sensores infrarrojos en una carcasa para sensores 19. Los sensores están representados en la figura 2 por superficies sensitivas 31a y 31b, respectivamente. Cada superficie sensitiva 31a, 31b, ocupa una zona determinada en el recinto para los pasajeros. Así ocupa la primera superficie sensitiva 31a la zona 37 del asiento del conductor, mientras la segunda superficie sensitiva 31b ocupa la zona 38 del asiento del acompañante.

Para poder determinar exactamente también las condiciones de la temperatura en el recinto de los pasajeros que se encuentran en el asiento trasero, está posicionada una segunda carcasa de sensores, que contiene unos segundos sensores infrarrojos, bien en un aparato de manejo trasero o en el cielo del techo del vehículo. También en este caso se contienen dos sensores de rayos, detectando la superficie sensitiva 35 del primer sensor el recinto detrás del conductor en sentido del cristal posterior, mientras la segunda superficie sensitiva 36 controla la zona entre el asiento de acompañante y el cristal posterior.

La disposición de la carcasa de sensores 19 en el aparato del aire acondicionado 7 está presentada en las figuras 3 a 4.

En la figura 3 está fijada una placa conductora 16 en una carcasa 45 en las sujeciones 17 y 18, en la cual está posicionada la carcasa de sensores 19 que contiene los sensores infrarrojos, una disposición de amplificadores 20 y un microprocesador 21. Cada sensor infrarrojo está conectado eléctricamente con la conexión del amplificador 20, que está conectada por su parte con el microprocesador 21 (figura 5).

En la placa frontal 44 de la carcasa 45 está alojado un orificio no representado exactamente de un primer filtro infrarrojo 22, que representa el cierre de la carcasa de sensores 19. Además están posicionados en la placa frontal 44 elementos de control 23, con los cuales puede programar el conductor o bien el acompañante su deseo referente a la temperatura. Al accionar un elemento de control 23 se manda una señal eléctrica por la línea eléctrica 24 al microprocesador. La temperatura del espacio interior deseado por el conductor o bien por el acompañante valora el microprocesador 21 como fijación previa de valores teóricos.

Como puede verse de la figura 1, el filtro infrarrojo 22 muestra varios intervalos 42, 43, que forman un ángulo entre sí y que miden por una parte la temperatura en la zona del conductor 37 y por otro lado la temperatura en el recinto del acompañante 38. Por consiguiente puede determinarse y ajustarse la sensibilidad térmica subjetiva para cada persona por separado. La reacción resultante de esto hacia el aparato de calefacción y del aire acondicionado 7, puede conducir tanto a un cambio en la totalidad del recinto para los pasajeros, como también a un cambio respectivamente en las zonas afectadas de los pasajeros individuales.

En el presente caso de la regulación de la temperatura interior se detecta por las zonas 42, 43 del filtro infrarrojo 22 la irradiación de calor que choca contra la placa frontal 44 del aparato del aire acondicionado 7 de la zona del conductor o bien del acompañante, y se evalúa el porcentaje filtrado de la irradiación del calor por los sensores infrarrojos. La señal de los sensores, que corresponde a la temperatura actual del recinto interior en la zona del conductor y del acompañante, será amplificada por el amplificador 20 y se hace llegar como señal al microprocesador 21.

El microprocesador compara el valor teórico con la temperatura efectivamente alimentada y controla en función de la diferencia entre ambos valores la trampilla del aire circulante y/o del aire fresco 2 y 3 representada en la figura 1, para ajustar de esta manera una temperatura, deseada por parte del conductor o del acompañante.

En la figura 4 está representada otra ejecución de una solución según la invención. Se diferencia de la disposición en la figura 3 por el hecho de que los elementos del sensor 31a, 31b con su filtro de infrarrojo 22 común y casi aproximadamente plano, están posicionados de tal manera sobre la placa conductora 16, que se encuentra el filtro infrarrojo 22 de forma paralela con la superficie de la placa conductora 16. En la placa frontal 44 está alojado un segundo filtro infrarrojo de forma angular, que enfoca la irradiación de calor que llega de forma eficaz. En la tapadera 26 del aparato de control del aire acondicionado 7 está posicionada una óptica de espejos 27 mediante una sujeción 28. Esta óptica de espejos 27 desvía la irradiación, que el filtro infrarrojo 25 ha dejado pasar y la dirige sobre el filtro de infrarrojo 22 de las superficies sensitivas 31a, 31b. Esta configuración es particularmente entonces favorable, si no puede alojarse el sensor 19 directamente en la placa frontal 44 por las condiciones espaciales del aparato de control de aire acondicionado 7.

Los filtros de infrarrojo 22, 25 consisten en materiales con un elevado grado de transmisión en el intervalo del espectro infrarrojo, como, por ejemplo silicio o un compuesto de materia sintética. Las longitudes de onda habituales en estos casos, que pueden pasar el filtro infrarrojo, se sitúan en el intervalo de 1 hasta 10 micrómetros.

Particularmente en el empleo de materias sintéticas se ofrece configurar la placa frontal 44 y en filtro infrarrojo 25 (figura 4) en una sola pieza. Forma, por consiguiente, directamente la superficie del aparato de control del aire acondicionado 7.

En la figura 5 está representada la conexión eléctrica de la presente invención. La irradiación saliente de la dirección del asiento del conductor se hace llegar sobre la zona 42 del filtro infrarrojo 22 y la óptica de espejos 27 sobre la superficie sensitiva 31a del primer sensor infrarrojo. El sensor infrarrojo 19 consiste en un elemento termópilo, que forma las superficie 31a sensitiva, que determina la temperatura. Además del elemento termópilo 31a está posicionado un elemento de referencia 30a, que determina por su cercanía espacial la temperatura de referencia del lado termo 29 frío del elemento termópilo 31a y por consiguiente del descenso térmico. La conexión amplificadora siguiente 20 muestra dos ramificaciones amplificadoras.

Las salidas del sensor del elemento termópilo 31 a son allí conectados una vez contra masa y otra vez contra el amplificados de operaciones 32, mientras una salida del sensor del elemento de referencia 30a está unidad con el lado frío 29 del elemento termópilo 32, que conduce a masa. La segunda conexión del elemento de referencia 30 está unida con un segundo amplificador de operaciones 33. Las salidas de los amplificadores de operaciones 32 y 33 están unidas con la entrada del convertidor A/D del microprocesador 21. Mediante el microprocesador 21 se lleva a cabo una compensación digital de la señal de temperatura. Como ya se ha descrito, un servoelemento controla el microprocesador 21 en función de una comparación de la temperatura interna medida con la temperatura del recinto interno deseado, por ejemplo la trampilla de aire mixto 9.

El sensor así como la necesaria conexión de evaluación y de compensación se encuentran directamente sobre la placa conductora del aparato del aire acondicionado y es, por consiguiente, un componente integral de todo el control de la calefacción, de la ventilación y de la climatización.

Lista de signos de referencia

1.

Aparato de aire acondicionado

2.

Trampilla de aire fresco

3.

Trampilla de aire circulante

4.

Ventilador

5.

Aire mixto

6.

Evaporador

7.

Aparato de control del aire acondicionado

8.

Intercambiador térmico

9.

Trampilla de temperatura

10.

Salida

11.

Trampillas distribuidoras del aire

12.

Vehículo

13.

Servomotor

14.

Servomotor

15.

Recinto para los pasajeros

16.

Placa conductora

17.

Sujeción

18.

Sujeción

19.

a, b Carcasa del sensor

20.

Dispositivo amplificador

21.

Microprocesador

22.

Filtro infrarrojo

23.

Elemento de manejo

24.

Conducción eléctrica

25.

Filtro infrarrojo

26.

Tapadera de la carcasa

27.

Óptica de espejos

28.

Sujeción

29.

Lado térmico frío del elemento termópilo

30.

Elemento de referencia

31.

Elemento termópilo

32.

Amplificador de operaciones

33.

Amplificador de operaciones

34.

Segunda carcasa

35.

Superficie sensitiva de la 2º carcasa

36.

Superficie sensitiva de la 2º carcasa

37.

Recinto del conductor

38.

Recinto del acompañante

42.

Zona del filtro infrarrojo 25

43.

Zona del filtro infrarrojo 25

44.

Placa frontal

45.

Carcasa

Claims (9)

1. Dispositivo para la regulación de la temperatura del recinto interior en el espacio para pasajeros (15) de un vehículo, en la cual se hace llegar la temperatura del espacio interior efectivamente detectada por al menos dos sensores de rayos infrarrojos (31a, 31b) a una conexión de regulación, que ajusta en función de la temperatura medida y de una temperatura previamente marcada la temperatura en el recinto interior en el espacio para los pasajeros (15), estando posicionados al menos dos sensores de rayos infrarrojos (31a, 31b) para la captación de un gradiente de temperatura en el recinto para los pasajeros (15) de tal manera uno al lado de otro, que la superficie sensitiva (31a, 31b) de cada sensor de rayos detecta la irradiación de calor de una zona previamente dada (35, 36, 37, 38) del recinto para los pasajeros (15) del automóvil (1), caracterizado porque los sensores de rayos están posicionados en una carcasa para sensores (19), estando cerrada la carcasa de los sensores (19) por un filtro de rayos infrarrojo (22) de forma angular, estando asignada cada superficie parcial (42, 43) del filtro de rayos infrarrojo en forma angular (22) a una superficie sensitiva (31a, 31b) posicionada en la carcasa de sensores (19), de los sensores de irradiación.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque un elemento termópilo forma una superficie sensitiva (31a, 31b), a la cual está asignada una superficie parcial (42, 43) del filtro de rayos infrarrojos (22), y al elemento termópilo (31a, 31b) está asignado un elemento de referencia de temperatura (30a, 30b), haciéndose llegar las señales eléctricas generadas por el elemento termópilo (31a, 31b) y por el elemento de referencia de temperatura (30a, 30b) a la conexión de regulación (21).

3. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la carcasa de sensores (19) está posicionada sobre una placa conductora (16), que lleva la conexión de regulación (21), y porque las superficies sensitivas (31a, 31b) detectan los rayos térmicos, que chocan sobre una superficie externa (44) adyacente al recinto interior de pasajeros (15) de una carcasa (45) que encierra la placa conductora.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque los filtros de irradiación (22, 25) están integrados en la superficie externa (44) de la carcasa (45) que encierra la placa conductora (16).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el filtro de rayos infrarrojos (22, 25) está configurado en una pieza con la superficie externa (44) de la carcasa (45) que encierra la placa conductora.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque una óptica de espejos de rayos térmicos (279 desvía la irradiación térmica de las zonas de captación (35, 36, 37, 38) del automóvil (1) sobre la abertura de la carcasa de sensores (19), que está cerrada con el filtro infrarrojo (22) detrás del cual se esconde la superficie sensitiva (31a, 31b).

7. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque está montada otra carcasa, que contiene al menos dos sensores infrarrojos (34) en el recinto interior trasero para los pasajeros.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque la segunda carcasa de sensores (34) está posicionada en el cielo del techo del vehículo (1).

9. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la conexión de regulación (21) regula la totalidad de la calefacción, ventilación y de la climatización del automóvil (19).