ES2281770T3 - Dispositivo de calentamiento provisto de un accionador con memoria de forma. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de calentamiento (1) que comprende: - un contenedor (2) que contiene uno o más compuestos químicos (3) para liberar calor después de su cambio de fase, - un elemento de activación deformable (4) para iniciar dicho cambio de fase, dispuesto en el interior del contenedor, y - un accionador con memoria de forma (5) para accionar el elemento de activación deformable (4), caracterizado porque dicho elemento de activación deformable (4) presenta su contorno periférico fijado a la pared del contenedor (2), y porque dicho accionador con memoria de forma está realizado con un cable recto con memoria de forma (5) uno de cuyos extremos (8) está conectado a una estructura fija situada en la parte exterior del contenedor (2) y otra parte está conectada al elemento de activación deformable (4) dispuesto en el interior del contenedor, comprendiendo asimismo dicho dispositivo una unidad de control electrónico (6) para suministrar una corriente eléctrica al cable con memoria de forma (5) con elobjetivo de calentarlo por encima de su temperatura de transición, de modo que provoque su acortamiento, provocando así una deformación del elemento de activación deformable (4), iniciando la liberación de calor por medio de dichos compuestos.
Description
Dispositivo de calentamiento provisto de un
accionador con memoria de forma.
La presente invención se refiere a dispositivos
de calentamiento del tipo que comprende un contenedor que contiene
uno o más compuestos químicos para liberar calor después de un
cambio de fase de los mismos (cristalización, solidificación,...) y
a un elemento deformable para activar el mismo cambio de fase,
dispuesto en el interior de dicho contenedor.
La utilización de materiales que puedan
almacenar calor y liberarlo durante la cristalización se conoce
desde hace mucho tiempo. Por ejemplo, el uso de una solución de
acetato de sodio para alcanzar dicho objetivo ya se ilustró en la
patente inglesa GB-A-0 167 373 en
1920. Dichos materiales, por ejemplo, se ilustran y utilizan para
realizar "almohadillas" térmicas, por ejemplo para uso médico.
Dichos dispositivos aprovechan el calor latente de la fusión que se
libera durante la transición de una solución de la fase líquida a la
fase sólida (véase por ejemplo el documento
US-A-4.451.383). También se conocen
los dispositivos del tipo especificado anteriormente, en los que se
obtiene el inicio de la cristalización de la solución por medio de
la deformación de una placa o membrana metálica que se encuentra en
contacto con la solución (véase por ejemplo el documento
FR-A-2 753 896). En tal caso, la
deformación del elemento de activación de la cristalización se
consigue manualmente. Después de dicha deformación, se genera un
primer germen de cristalización que, seguidamente, permite la
extensión del fenómeno en la solución en su totalidad, con la
liberación inmediata posterior del calor latente acumulado.
Se conoce un dispositivo de calentamiento tal
como se establece en el preámbulo de la reivindicación 1 a partir de
los documentos JP 01 274838, JP 02 005909 y JP 02 171594. A partir
de la patente US nº 4.850.424, también se conoce un dispositivo de
calentamiento en el que se activa la liberación de calor a partir de
material superenfriado mediante un accionador con memoria de
forma.
El objetivo de la presente patente es mejorar
los dispositivos del tipo ilustrado anteriormente, con el fin de
permitir su aplicación en varios campos en los que pueda resultar
útil el control remoto del elemento activador del cambio de la
fase.
Otro objetivo de la invención es proporcionar
dicho dispositivo con unos medios extremadamente sencillos y
eficientes, que no precisen un consumo de energía elevado.
Con la intención de alcanzar éstos y otros
objetos y ventajas, la invención tiene como objetivo un dispositivo
de calentamiento provisto de las características de la
reivindicación 1.
Los accionadores con memoria de forma se conocen
y se aplican en varios campos técnicos. Aprovechan las propiedades
de aleaciones metálicas específicas para cambiar el estado por
encima y por debajo de una temperatura de transición determinada.
Un ejemplo típico es el de u cable con memoria de forma que adopta
una configuración más corta cuando la temperatura supera un valor de
transición predeterminado. Por otra parte, se conocen los
accionadores con memoria de forma que presentan una configuración
diferente, por ejemplo, en la forma de resortes en espiral, barras
de torsión, u otros. El solicitante posee varias patentes con
respecto a las conformaciones específicas de accionadores con
memoria de forma, así como a aplicaciones específicas de dichos
accionadores. En las soluciones propuestas hasta la fecha, el
calentamiento del accionador con memoria de forma se puede
conseguir, bien aprovechando directamente las temperaturas
ambientales en las que se encuentra el elemento con memoria de
forma, o, en otros casos, provocando el calentamiento de dicho
elemento con memoria de forma gracias al efecto Joule, pasando a
través del mismo una corriente eléctrica.
La presente invención consiste esencialmente en
una aplicación nueva y ventajosa del accionador con memoria de forma
para el control del elemento activador del cambio de la fase en el
dispositivo de calentamiento del tipo mencionado anteriormente.
Obviamente, la conformación y la disposición del
elemento con memoria de forma se pueden seleccionar teniendo en
cuenta las necesidades de cada aplicación específica, prestando
especial atención a la necesidad de reducir al mínimo el tiempo de
activación, así como el tiempo que tarda el elemento con memoria de
forma en retornar a la condición original después de la activación,
y/o de obtener una razón mayor de potencia/peso de dicho elemento
con memoria de forma. Otra ventaja de los elementos con memoria de
forma es que presentan una elevada resistencia a la corrosión, y,
por lo tanto, se pueden sumergir en el compuesto químico sin
problemas.
Entre las distintas aplicaciones posibles del
dispositivo de calentamiento, según la invención, la de calentar el
combustible de un motor Diesel resulta particularmente interesante.
En particular, durante un arranque frío, generalmente resulta
necesario calentar el combustible alimentado a un motor Diesel, con
el fin de disolver las ceras de parafina contenidas en el
combustible de las paredes de los conductos que suministran el
combustible al motor.
Obviamente, el dispositivo de calentamiento
según la invención se puede aplicar en muchos otros campos. Por
ejemplo, se podría aprovechar para calentar el aire acondicionado
que entra en un vehículo. En otro ejemplo, se podría utilizar para
calentar el líquido refrigerante del motor en condiciones de
temperatura baja.
A partir de la descripción siguiente se pondrán
de manifiesto otras características y ventajas de la invención,
haciendo referencia a los dibujos adjuntos, suministrados meramente
a título de ejemplo no limitativo, y en los que:
la Figura 1 es una vista esquemática de un
dispositivo de calentamiento según la invención, que muestra el
principio de funcionamiento del dispositivo, y
las Figuras 2, 3, 4 muestran 3 variaciones
posibles del dispositivo.
En la Figura 1, con el número de referencia 1 se
muestra un dispositivo de calentamiento en general, realizado de
acuerdo con los principios de la presente invención. Dicho
dispositivo 1 está compuesto de un contenedor 2 que contiene uno o
más compuestos químicos 3, por ejemplo una solución de acetato de
sodio, capaz de liberar calor como consecuencia de su
cristalización. El inicio de la cristalización se consigue
provocando la deformación de un disco metálico 4 inmerso en la
solución 3, con el contorno periférico fijado a la pared del
contenedor 2 y, en el ejemplo que se ilustra, situado con su plano
perpendicular con respecto al eje longitudinal del contenedor 2.
Resulta obvio que la forma, las dimensiones y el
material del contenedor 2 podrían ser diferentes.
El disco 4 para iniciar el cambio de la fase del
compuesto químico 3 se podría deformar hasta que alcance la
configuración que se muestra con la línea discontinua por medio de
un cable con memoria de forma 5 que se activa mediante una unidad
de control electrónico 6 que suministra una corriente eléctrica a
través de dicho cable 5. Para conseguir dicho objetivo, se conectan
los extremos opuestos del cable 5, de algún modo, a la unidad de
energía 6.
Cuando se activa el cable con memoria de forma 5
mediante la unidad 6, el cable 5 se calienta y, cuando éste supera
la temperatura de transición, se acorta provocando la deformación
del disco metálico 4, debido a que el extremo del cable 5 opuesto
al disco 4 se fija en 8 a una estructura fija. Los extremos del
cable con memoria de forma se podrían atar ambos en 8 a una
estructura fija. En este caso, el cable con memoria de forma pasa a
través de orificios en el disco metálico 4, y se hace retornar
tomando forma de U a través de dichos orificios, de manera que
tenga un sistema de ida y vuelta, cuyo acortamiento determina del
mismo modo la deformación del disco metálico 4.
De acuerdo con un fenómeno ya conocido, la
deformación de la placa 4 activa el inicio del cambio de la fase
del compuesto químico 3, de manera que éste libera calor
inmediatamente. Una ventaja esencial de la invención recae en el
poco tiempo que se tarda en liberar el calor. Dicha ventaja se añade
a la posibilidad de obtener un tiempo de activación del cable con
memoria de forma 5 también extremadamente corto, del orden de 100
ms. Además, el tiempo de espera para que el cable 5 retorne a su
condición inicial después de la activación es relativamente corto,
del orden de un segundo. El uso del cable con memoria de forma
ofrece la posibilidad de obtener una razón potencia/peso con la
posterior capacidad de ejercer la fuerza necesaria para activar el
cambio de la fase utilizando un dispositivo de dimensiones pequeñas.
Además, el cable con memoria de forma se caracteriza también por la
elevada resistencia a la corrosión, de modo que puede permanecer
sumergido en el compuesto químico 3 sin consecuencias negativas.
La Figura 2 hace referencia a una variación de
la Figura 1, en la que se prevén dos cables con memoria de forma 5,
9 conectados a los lados opuestos del disco metálico 4, con el fin
de deformar dicho disco 4 respectivamente hacia la parte superior
(con referencia a la Figura 2), o hacia la parte inferior. Se podría
prever la unidad de potencia 6 de manera que suministre, de forma
alternativa, corriente eléctrica a los cables 5, 9, de modo que el
disco 4 se deforme alternativamente en las dos direcciones
opuestas.
La Figura 3 todavía muestra otra variación en la
que el disco 4 se conecta por un lado al cable con memoria de forma
5 que se activa mediante el suministro de corriente eléctrica, y por
el otro lado, a un cable con memoria de forma 10 cuya activación no
se consigue pasando corriente eléctrica a través del mismo, sino
mediante el calor generado por una resistencia eléctrica 11 que se
conecta al extremo del cable 10 opuesto al disco 4.
La Figura 4 muestra una variación
sustancialmente similar a la de la Figura 2, en la que, sin embargo,
los dos cables con memoria de forma 5, 9 no se conectan directamente
al disco 4, sino a los dos brazos de balancín 12, 13 que provocan la
deformación del disco.
Obviamente, manteniendo firme el principio de la
invención, los pormenores de la construcción y las formas de
realización podrían cambiar ampliamente con respecto a lo que se ha
descrito e ilustrado, únicamente a título de ejemplo, sin apartarse
por ello del alcance de la presente invención.
Claims (8)
1. Dispositivo de calentamiento (1) que
comprende:
- -
- un contenedor (2) que contiene uno o más compuestos químicos (3) para liberar calor después de su cambio de fase,
- -
- un elemento de activación deformable (4) para iniciar dicho cambio de fase, dispuesto en el interior del contenedor, y
- -
- un accionador con memoria de forma (5) para accionar el elemento de activación deformable (4),
caracterizado porque dicho elemento de
activación deformable (4) presenta su contorno periférico fijado a
la pared del contenedor (2), y porque dicho accionador con memoria
de forma está realizado con un cable recto con memoria de forma (5)
uno de cuyos extremos (8) está conectado a una estructura fija
situada en la parte exterior del contenedor (2) y otra parte está
conectada al elemento de activación deformable (4) dispuesto en el
interior del contenedor,
comprendiendo asimismo dicho dispositivo una
unidad de control electrónico (6) para suministrar una corriente
eléctrica al cable con memoria de forma (5) con el objetivo de
calentarlo por encima de su temperatura de transición, de modo que
provoque su acortamiento, provocando así una deformación del
elemento de activación deformable (4), iniciando la liberación de
calor por medio de dichos compuestos.
2. Dispositivo de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque otra parte del cable
con memoria de forma (5) es su extremo opuesto a dicho extremo.
3. Dispositivo de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque ambos extremos del
cable con memoria de forma (5) están conectados a la estructura fija
y el elemento de activación deformable (4) presenta la forma de un
disco metálico provisto de orificios a través de los cuales pasa el
cable con memoria de forma (5) en una disposición en forma de U.
4. Dispositivo de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo
incluye un segundo cable con memoria de forma (9) conectado a dicho
elemento de activación deformable (4) desde un lado opuesto al que
conecta el primer cable con memoria de forma (5), siendo dicha
unidad de control electrónico (6) adecuada para suministrar
corriente eléctrica alternativamente al primer y al segundo cable
con memoria de forma (5, 9).
5. Dispositivo de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo
comprende un segundo cable con memoria de forma (10) conectado al
elemento de activación deformable (4) desde un lado opuesto al que
se conecta el primer cable con memoria de forma (5), incluyendo
dicho dispositivo también una resistencia eléctrica (11) a la que se
puede suministrar corriente eléctrica con la intención de calentar
dicho segundo cable con memoria de forma (10).
6. Dispositivo de calor según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho cable con
memoria de forma (5) se conecta al elemento de activación deformable
(4) a través de un elemento intermedio (12) adecuado para provocar
la deformación de dicho elemento de activación deformable (4).
7. Dispositivo de calor según la
reivindicación 6, caracterizado porque dicho dispositivo
incluye dos cables con memoria de forma (5, 9) dispuestos en
extremos opuestos con respecto a dicho elemento de activación
deformable y conectados a unos brazos de balancín (12, 13)
respectivos capaces de provocar deformaciones en direcciones
opuestas de dicho elemento de activación (4).
8. Utilización de un dispositivo de
calentamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
para calentar combustible que alimenta a un motor Diesel.
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