ES2311262T3 - Calentador flexible con auto-regulacion. - Google Patents
Calentador flexible con auto-regulacion. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2311262T3 ES2311262T3 ES06027130T ES06027130T ES2311262T3 ES 2311262 T3 ES2311262 T3 ES 2311262T3 ES 06027130 T ES06027130 T ES 06027130T ES 06027130 T ES06027130 T ES 06027130T ES 2311262 T3 ES2311262 T3 ES 2311262T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- heater
- baselineskip
- bus
- layer
- conductive material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
- B60H1/00285—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for vehicle seats
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
- B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
- B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
- B60H1/2227—Electric heaters incorporated in vehicle trim components, e.g. panels or linings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
- B60N2/56—Heating or ventilating devices
- B60N2/5678—Heating or ventilating devices characterised by electrical systems
- B60N2/5685—Resistance
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/006—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using interdigitated electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/011—Heaters using laterally extending conductive material as connecting means
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/029—Heaters specially adapted for seat warmers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Una estructura de calentador flexible para la producción de calor cuando es conectada a una fuente de energía eléctrica, que comprende un substrato de tela flexible (10); una primera capa (12) de un material de coeficiente de temperatura positivo (PTC); y una segunda capa (14) de material conductor, donde la capa (14) de material conductor es aplicada a la capa (12) de material de coeficiente de temperatura positivo en un patrón interdigitalizado y/o la capa (12) de material de coeficiente de temperatura positivo es aplicada a la capa (14) de material conductor en un patrón interdigitalizado, caracterizado porque el calentador además comprende una sobrecapa de una tela tejida o no tejida secundaria transpirable laminada o cosida compuesta de fibras sintéticas o naturales la cual cubre el calentador, donde la sobrecapa es un recubrimiento de encapsulación, el cual puede ser un recubrimiento retardador de llama, el cual es aplicado sobre el calentador y porque la estructura del calentador es de auto-regulación y está incorporado dentro de una estructura de asiento para un automóvil, el calentador (30) teniendo un diseño de bus múltiple que proporciona regulaciones de corriente alta y baja, compuesta de al menos un bus de regulación común, un bus de regulación baja, y un bus de regulación alta, en los cuales los flujos de corrientes van desde cualquier bus de regulación común al bus de regulación alta o desde el bus de regulación común al bus de regulación baja, el calentador estando además compuesto de una pluralidad de barras del bus (16, 18) en contacto eléctrico con el material conductor y una fuente de energía eléctrica, las barras del bus (16, 18) teniendo una dimensión de ancho y una dimensión de longitud, y donde el ancho disminuye en al menos una parte de su longitud.
Description
Calentador flexible con
auto-regulación.
La invención se refiere a una estructura de
calentador flexible de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación
1.
Tal calentador es conocido de
US-A-4 719 335. Está muestra un
calentador de láminas para uso en áreas peligrosas. De
US-A-4 719 335 es conocido un
calentador eléctrico el cual incluye una tela preparada de
electrodos y un elemento calentador el cual está compuesto de un
polímero conductor. Un calentador de láminas eléctrico similar es
conocido de EP-A-0 202 896.
Dispositivos de calentamiento con propiedades de
auto-regulación de temperatura son usados en la
industria automotriz. Sin embargo, tales calentadores son empleados
donde la flexibilidad del calentador no es el punto en cuestión.
Por ejemplo, tales calentadores son usados en los espejos
localizados fuera del vehículo. Estos calentadores son impresos
sobre una rígida película de poliéster orientada biaxialmente. Ver,
por ejemplo, las Patentes U.S. nos. 4,931,627 y 4,857,711, ambas
asignadas al cesionario de la presente solicitud.
Los calentadores para asientos de vehículos
automotrices que están actualmente disponibles ofrecen menos que un
rendimiento adecuado debido a varios atributos no deseados. Los
calentadores actuales son conocidos por acumular electricidad
estática, lo que daña el circuito controlador del calentador cuando
se descarga. Otra deficiencia es el diseño actual del calentador de
asiento, en el que los elementos calentadores son alambres de cobre
y el diseño crea varios problemas en los que el calentamiento está
localizado en el área de los alambres, creando un patrón de
calentamiento no deseado donde las áreas en la vecindad del alambre
son demasiado calientes y las áreas alejadas del alambre son
demasiado frías. Además, ya que el alambre de calentamiento per
se no posee ningún medio para regular la temperatura (es decir,
alambre de cobre y similares es incapaz de sensar que se ha puesto
demasiado caliente), un sofisticado controlador de temperatura es
requerido para regular la temperatura del calentador de asiento.
Esto crea un problema de diseño desafiante para el ingeniero, lo
que pudiera ser evitado si la estructura del calentador per
se fuera de auto-regulación y pudiera aumentar
o disminuir la cantidad de calor producida cuando sea necesario.
Además, cuando se calienta un asiento en un
vehículo automotriz, es evidente que la estructura del calentador
de asiento debe ser flexible, duradera, y capaz de soportar las
demandas del ambiente de operación, lo cual incluye los efectos
potencialmente degradantes de la prolongada exposición al calor y el
flujo de electricidad.
Sería deseable si un calentador para un asiento
de automóvil fuera diseñado a fin de que una cantidad de calor
uniforme pudiera ser distribuida en el área a ser calentada.
Asimismo sería deseable que un calentador de asiento pudiera ser
diseñado en el que, si se desea, la cantidad de calor entregada al
área en particular pudiera ser variada como un parámetro de diseño,
por lo que si se considera que ciertas áreas deberían ser más
cálidas que otras para un diseño dado (o más frías, en dependencia
de como pueda ser el caso), el calentador pudiera ser construido
para dar cabida a estas variaciones.
Además, ya que la comodidad de un asiento de
vehículo es atribuida a su flexibilidad, sería deseable si la
estructura del calentador de asiento fuera flexible a fin de que su
presencia en el asiento complemente los otros componentes flexibles
de la estructura del asiento. Sería adicionalmente deseable si la
estructura del calentador de asiento incorporara una capa de tejido
flexible. Sería altamente ventajoso si los componentes del
calentador pudieran ser aplicados al tejido usando las bien
conocidas técnicas de impresión y recubrimiento, lo que podría ser
usado para construir un calentador de manera rápida, y fácil, y
relativamente barato. También, las técnicas de aplicación tales
como la impresión o el recubrimiento pudieran usarse para hacer
aplicaciones uniformes o variables de los materiales de los
componentes, lo que pudiera proporcionar la distribución uniforme
de calor, o si se desea, variaciones en la cantidad de calor.
Los materiales de coeficiente de temperatura
positivo (PTC) exhiben resistencia eléctrica variable con la
temperatura. Cuando la temperatura del material aumenta, la
resistencia eléctrica también aumenta. La resistividad del material
aumenta por tanto el flujo de corriente se reduce, limitando el
flujo de calor. En esencia, las composiciones de coeficiente de
temperatura positivo son usadas para formar recubrimientos de
auto-regulación de temperatura. Los materiales de
PTC son conocidos en el arte. Una divulgación ejemplar con respecto
a estos materiales pueden ser encontrada en las Patentes U.S. nos.
5,206,482 y 5,151,747, entre otras.
La presente invención está dirigida a un
calentador flexible de auto-regulación, tal como un
calentador para uso en automóviles y otros vehículos, en el que un
material de PTC y un material conductor son aplicados a una tela
tejida o no tejida que esta construida de fibras naturales o
sintéticas.
Un sistema de bus eléctrico de un material
conductor es aplicado sobre una tela antes o después de ser
recubierto con un material de PTC. El material conductivo es
aplicado en un patrón de interdigitación que emana de múltiples
barras del bus. Las barras del bus son configuradas de manera tal
que el calentador ofrezca calentamiento uniforme a través de la
superficie del calentador. La cantidad de calor generada también
puede ser variada como un parámetro de diseño a fin de que ciertas
regiones generen más o menos calor según se desee. Las barras del
bus pueden ser conectadas a la fuente de energía por una variedad de
dispositivos de interconexión, tales como sujetadores, resinas
epóxicas conductoras terminales, por nombrar unos pocos de un amplio
rango de medios de interconexión que estarían dentro de la esfera
de la persona experta. Los conectores de alambre están unidos a los
terminales y al cable de la fuente de energía. Preferiblemente, una
capa secundaria es aplicada sobre la estructura del calentador, tal
como una capa adhesiva o una tela transpirable. La tela transpirable
puede ser una que es transpirable en virtud del material que se
use, o una que es trabajada para ser transpirable, tal como
puzonada con agujas.
El elemento calentador es aplicado justo bajo la
capa externa del asiento del vehículo, preferiblemente lo más cerca
posible al usuario final. El elemento calentador es colocado en la
base del asiento, o en la parte trasera del asiento, o en ambas.
Preferiblemente, el recubrimiento de material de PTC tiene un peso
de 1.035 x 10^{-2} kg/m^{2} a 2.959 x 10^{-2} kg/m^{2} (7 a
20 libras por resma) (es decir 306.58 m^{2} (3300 pies^{2})) y
una resistividad de la superficie de 2 a 10
kilo-ohms, medida por sondas de multímetro
establecidas a 1 cm de separación. Más preferiblemente el
recubrimiento de material de PTC tiene una resistividad de la
superficie de 3 a 8 kilo-ohms, medida por el juego
de sondas de multímetro establecidas a 1 cm de separación.
Los materiales adecuados para el sustrato de la
tela incluyen las estructuras de tela tejida y no tejida de
material que incluye pero no está limitado a poliésteres,
poilamidas, poliaramidas, poliimida, polietercetonas, fibras de
vidrio, fibras de carbono y fenólicas. En lo que respecta al proceso
de selección de la tela, se ha encontrado que las estructuras de
los calentadores que tiene una densidad volumétrica de alrededor de
0.6 g/cm^{3} o más y una difusividad térmica de alrededor de
0.003 cm^{2}/s o más asegura un grado deseable de conductividad y
flujo de calor a través de la tela. Esto puede ser logrado usando
multifilamentos con un número relativamente elevado de torcidos por
pulgada. Sin embargo, un alto grado de torcidos, o incluso usando
fibras de alto denier, reduce la flexibilidad de la tela. En
consecuencia, la persona experta debe lograr encontrar el
equilibrio entre estas propiedades.
El elemento calentador puede comprender un
recubrimiento formado a partir de una composición de un material
conductor de partículas eléctricamente conductoras dispersadas en
una matriz de polímero, y en un recubrimiento de un material de PTC.
En el calentador de auto-regulación de la presente
invención, el elemento calentador está en comunicación térmica con
el componente a ser calentado, tal como el asiento del automóvil.
Preferiblemente, el material de PTC es colocado sobre una tela
tejida o no tejida. El material conductor es aplicado, ya sea antes
o después de que el material de PTC es aplicado. El material
conductor es colocado sobre la tela en un patrón interdigitalizado
de electrodos lo que forma un sistema de bus eléctrico, lo que
puede ser construido en una variedad de patrones, tal como en una
forma ahusada (ver, por ejemplo, la Figura 1), una forma
escalonada, en la que el tamaño varía en un arreglo de pasos, o en
tamaño recto o constante, a través de toda la estructura. (Ver, por
ejemplo, la Figura 3). Un patrón tapizado es también posible en el
que los espacios están presentes en los buses en localizaciones
preseleccionadas. Los bordes del sistema de bus son conectados a
múltiples barras del bus en contacto eléctrico con una fuente de
energía.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 es una vista en planta superior que
muestra el calentador de la presente invención.
La Figura 2 es una vista en planta superior del
circuito de una estructura de calentador flexible de
auto-regulación de vataje dual.
La Figura 3 es una vista en planta superior de
una estructura de calentador flexible de
auto-regulación que tiene un arreglo de barras del
bus ahusado y recto.
\vskip1.000000\baselineskip
En la realización preferida, un tela de
poliéster tejida o no-tejida 10 de una densidad de
alrededor de 3.39 x 10^{-2} kg/m^{2} a 20.34 x 10^{-2}
kg/m^{2} (1 a 6 onzas por yarda cuadrada) (más preferiblemente,
alrededor de 12.54 x 10^{-2} kg/m^{2} (3.7 onzas por yarda
cuadrada)) es recubierta con un material de PTC 12 tal como
materiales de recubrimiento de PTC comercialmente disponibles, tal
como una resina de copolímero de etileno vinil acetato disponible
como Dupont 265. Tales materiales son descritos en la Patente U.S.
no. 4,857,711. El recubrimiento es aplicado a un peso de 1.92 x
10^{-2} kg/m^{2} (13 libras por resma) (es decir 306.58 m^{2}
(3300 pies^{2})) y resistividad de 2 a 10
kilo-ohms (más preferiblemente, 3 a 8
kilo-ohms medida por el juego de sondas de
multímetro establecidas a 1 cm de separación.
Antes de la aplicación del material conductor,
la tela es totalmente secada. La capa de PTC 12 y la capa conductora
14 son aplicadas como capas discretas en cualquier orden de
aplicación. El material conductor 14 puede ser formulado a partir
de resinas poliméricas, tal como vinilos, poliésteres, acrílicos y
material conductor tal como pigmento plateado, un pigmento de cobre
recubierto de plata, o pigmentos de cobre plateados en y/o
materiales disolventes tales como disolventes orgánicos, y
disolventes a base agua que contienen el material conductor.
Después del mezclado riguroso, el recubrimiento es pasado a través
de un molino para efectuar la dispersión final. Otros materiales
conductores pueden ser usados tales como cables tejidos conductores
fijados en la estructura mediante colas conductoras. Los
solicitantes han encontrado que estas formulaciones son flexibles
aunque resisten el agrietamiento cuando soportan una carga y cuando
son estiradas.
El material conductor 14 es preferiblemente
aplicado en un patrón interdigitalizado (ver la Figura 1) por un
método de serigrafías, luego totalmente secado, formando de esta
manera un sistema de bus eléctrico. Otros métodos pueden ser usados
para aplicar el material conductor, incluyendo la pulverización,
aplicaciones de estirado, impresión continua, u otros métodos de
impresión que proporcionan un recubrimiento uniforme. El material
conductor es impreso en los patrones de electrodos los cuales son
interdigitalizados. Cada electrodo del patrón está en el contacto
eléctrico con uno de un múltiplo de las barras del bus 16 y 18, con
electrodos adyacentes alternando su conexión entre las barras del
bus 16 y 18. Las barras del bus son configuradas en una disposición
decrecientemente ahusada. Es decir, el ancho de las barras del bus
decrece gradualmente desde el extremo del terminal (20, 22) al
extremo libre (24, 26). Esto asegura que la resistencia eléctrica
creada por las barras del bus creará un efecto de calentamiento que
es sustancialmente el mismo que aquel creado por las áreas de
calentamiento. Uno conociendo las características eléctricas del
material de PTC, el material conductor y los requerimientos de
temperatura puede fácilmente diseñar áreas de calentamiento de
tamaños y formas variables con tamaños de bus variables que pueden
entregar cantidades variables de calor sobre el área de
calentamiento. En consecuencia, todo el sustrato, desde el centro
externo de la periferia, incluyendo aquellas áreas bajo las barras
del bus, será calentado como se desee con sustancialmente ningún
punto frío. Se debe señalar que aunque que las conexiones con la
estructura de calentador están posicionadas a lo largo de sus
bordes, otras configuraciones son posibles, tal como haciendo unas
conexiones desde el interior de la estructura, o una combinación de
conexiones a lo largo de los bordes y en el interior.
La energía a lo largo de la estructura del
calentador puede ser variada mediante la variación de la separación
de los buses más pequeños. Es decir, la persona experta apreciaría
fácilmente que haciendo eso variaría la energía en cualquier
localización dada en la estructura.
La Figura 2 muestra un diagrama del circuito
para un diseño de calentador flexible de
auto-regulación de acuerdo con la presente
invención el cual proporciona un calentador de vataje múltiple. Como
se muestra en este diseño, las regulaciones de alto/bajo son
posibles cuando la corriente fluye ya sea desde un arreglo de bus
común a uno alto o de un arreglo bus común a uno bajo. Otras
combinaciones son posibles basadas en otras conexiones de
terminales.
Los terminales 20 y 22 son unidos a las barras
del bus y están en comunicación con una fuente de energía (no
mostrada). Los terminales pueden ser unidos a las barras de bus 16 y
18 por sujetadores o cualquier otro medio que permitirá que un
contacto eléctrico sea formado. Una capa protectora secundaria, tal
como una capa de encapsulación, puede ser laminada sobre el
conjunto del calentador 30.
Cuando un voltaje es aplicado a través de los
terminales y a través de la serie de electrodos, dependiendo de la
temperatura ambiente y las características eléctricas del material
de PTC, la corriente fluirá a través del material de PTC entre los
electrodos, generando calor en las áreas individuales de
calentamiento. El flujo de corriente y el efecto de calentamiento
del material de PTC depende de su temperatura la cual cambiará
cuando cambie la temperatura ambiente y, a una temperatura
predeterminada del material de PTC, la resistividad del material
aumenta provocando que el material ya no conduzca la corriente, de
esta manera las áreas de calentamiento ya no generan calor, o
producen una muy baja cantidad de calor debido a un flujo de
corriente significativamente reducido. En consecuencia, se puede
observar que el calentador es de auto-regulación de
acuerdo con la temperatura ambiente circundante.
La Figura 3 describe un arreglo alternativo en
el cual el ancho de las barras del bus es una combinación de una
sección donde el tamaño se mantiene constante cerca del extremo
libre (24, 26), y una sección ahusada donde las barras del bus
disminuyen gradualmente en tamaño más alejadas del extremo de los
terminales (20, 22).
La persona experta apreciará fácilmente que
colocando un interruptor de seguridad en los terminales evitará las
condiciones de funcionamiento fuera de control durante lo cual el
calor generado excede el límite superior que ha sido establecido en
el diseño del calentador. El interruptor puede ser un simple
interruptor de encendido y apagado, que permite al usuario apagar
la corriente que fluye a través del calentador.
\vskip1.000000\baselineskip
La difusividad térmica de cinco muestras de tela
de poliéster recubiertas fue determinada.
Las muestras, identificadas como de la 1 hasta
la 5, difieren en términos de si ellas son tejidas o no tejidas, y
si son tejidas, el patrón de tejido, el número de puntadas por
pulgada, cabos por pulgada, el número de filamentos en los hilos de
relleno y urdimbre, y los torcidos por pulgada en los hilos. Estas
telas fueron presentadas como tiras de la tela de recubrimiento de
aproximadamente 500 mm de largo por 70 mm de ancho. Muestras de
12.7 mm de diámetro fueron cortadas de las tiras para la prueba.
La difusividad térmica de las muestras se midió
a 10º y 100º mediante el método de flash láser utilizando un
instrumento Holometrix Microflash disponible de Holometrix Micromet.
Este instrumento y método están de conformidad con ASTM
E1461-92. "Método de prueba estándar para
difusividad térmica de sólidos mediante el método de flash". Los
resultados de las pruebas son dados después de una descripción del
procedimiento experimental.
La difusividad térmica está relacionada con la
conductividad térmica en estado estacionario a través de la
ecuación
ecuación
D =
\frac{\lambda}{C_{P}\rho}
donde D es la difusividad térmica,
\lambda es la conductividad térmica, C_{P} es el calor
específico, y \rho es la densidad. La difusividad es una medida
de la rapidez con que un cuerpo puede cambiar su temperatura; esta
aumenta con la capacidad de un cuerpo de conducir el calor
(\lambda) y disminuye con la cantidad de calor necesaria para
cambiar la temperatura de un cuerpo (C_{P}). Las tres cantidades
en el lado de la mano derecha de la Ecuación (1), así como la
difusividad térmica, pueden ser funciones de la
temperatura.
La medición de la difusividad térmica de un
material es usualmente llevada a cabo por el calentamiento de
manera rápida de un lado de una muestra y la medición de la curva de
subida de temperatura en el lado opuesto. El tiempo que toma el
calor en viajar a través de la muestra y provocar que la temperatura
suba en la cara posterior puede ser usado para medir la difusividad
a través del plano y calcular la conductividad térmica a través del
plano si el calor específico y la densidad son conocidas.
\vskip1.000000\baselineskip
La muestra es un disco con un diámetro estándar
de 12.7 mm y un espesor que oscila desde alrededor de 0.1 a 3 mm.
Con el sistema de Flash Láser de Holometrix Thermaflash 2200, el
disco de muestra es alineado entre un láser de vidrio de neodimio
(1.06 \mum de longitud de onda, 330 \mus de ancho de pulso) y un
detector IR de antimoniuro de indio (InSb) en un horno de tubo de
tantalio. Un termopar tipo C en contacto con la muestra controla la
muestra y sus alrededores a cualquier temperatura entre 20 y 2000ºC.
Una vez que la muestra ha sido estabilizada a la temperatura
deseada, el láser es disparado varias veces en un lapso de pocos
minutos y los datos necesarios son registrados para cada
"disparo" del láser. La energía del haz de láser golpea y es
absorbida por la superficie frontal de la muestra, causando que un
pulso de calor viaje a través del espesor de la muestra. El aumento
resultante de la temperatura de la muestra es bastante pequeña,
oscilando desde alrededor de 0.5 a 2 grados C. Este aumento de la
temperatura es mantenido en el rango óptimo mediante filtros
ajustables entre el láser y el horno. Una lente enfoca la imagen de
la superficie trasera de la muestra en el detector y la señal del
aumento de la temperatura vs. el tiempo es amplificada y registrada
con un conversor A/D de alta velocidad.
\vskip1.000000\baselineskip
La conductividad térmica de la muestra se puede
calcular con la Ecuación (1), después de una medición de la
difusividad como se ha descrito anteriormente, y con las mediciones
del calor específico y la densidad volumétrica de la muestra. La
densidad volumétrica es normalmente calculada a partir del volumen
(calculada a partir de la medición de las dimensiones) y la masa
medidos de la muestra.
\vskip1.000000\baselineskip
Los valores medidos del espesor, densidad
volumétrica y difusividad térmica se dan en la Tabla 1 a
continuación. Los resultados no han sido corregidos para la
expansión térmica. Las muestras fueron recubiertas con
aproximadamente 5 \mum de grafito para la prueba de difusividad
térmica. La segunda columna desde la derecha en la Tabla 1 lista la
desviación estándar como un porcentaje de la difusividad media de
los cinco a diez "disparos" de láser tomado para cada punto de
datos. Los valores de densidad se estima que están a una precisión
de \pm 5%.
\vskip1.000000\baselineskip
Las cinco muestras de prueba de poliéster
discutidas en el ejemplo 1 fueron probadas para determinar si ellas
se romperían cuando se someten a un período extendido de operación.
Las muestras fueron recubiertas con material de PTC. Después del
secado un pigmento plateado se aplicó en la parte superior del
material de PTC. Estas estructuras del calentador flexible de
auto-regulación fueron sometidas a unos 12 voltios
de potencial de CC durante un periodo continuo, extendido. El calor
continuó aumentando en las estructuras, hasta que el estado
estacionario se alcanzó para las estructuras no. 1 y 3. Estas
estructuras exhibieron suficiente resistencia al calor. Las
estructuras 2, 4 y 5 fueron destruidas antes de alcanzar el estado
estacionario. Es decir, las estructuras del calentador
"fallidas" se quemaron durante la prueba resultado del calor
generado durante la operación del calentador. Se hace notar que las
telas que pasaron exhibieron una densidad volumétrica de al menos
alrededor de 0.6 g/cm^{3} o más y una difusividad térmica de al
menos alrededor de 0.003 cm^{2}/s.
\newpage
Resultados de Difusividad
Térmica del Flash
Láser
\vskip1.000000\baselineskip
Nota: Las Difusividades Térmicas son un promedio
de 5 lecturas.
\vskip1.000000\baselineskip
Con respecto al proceso de selección de la tela,
se ha encontrado que la estructura del calentador que tiene una
densidad de alrededor de 0.6 g/cm^{3} o más y una difusividad
térmica de alrededor de 0.003 cm^{2}/s o más asegura un grado
deseable de conductividad y flujo de calor a través de la tela. Esto
puede ser logrado usando multifilamentos con un número
relativamente alto de torcidos por pulgada. Sin embargo, un alto
grado de torcidos, o incluso usando una fibras de alto denier,
reduce la flexibilidad de la tela. En consecuencia, la persona
experta debe lograr el equilibrio entre estas propiedades.
Aunque es descrito en su realización preferida
como un calentador de asiento para automóviles, debe ser entendido
que la estructura del calentador flexible de
auto-regulación de la presente invención es adecuada
para su uso no sólo en componentes de automóviles sino que tiene
uso en otras aplicaciones, incluyendo pero no limitado a piezas de
mobiliario, artículos de consumo, materiales de construcción y otros
artículos. En consecuencia, la divulgación precedente debe ser
interpretada como que proporciona contexto a la invención, y no como
una limitación en el ámbito de uso de la misma.
Habiendo descrito la estructura preferida de la
invención, aquellos expertos en el arte teniendo el beneficio de la
descripción, pueden fácilmente divisar otras modificaciones y tales
otras modificaciones deben ser consideradas que están dentro del
alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (18)
1. Una estructura de calentador flexible para la
producción de calor cuando es conectada a una fuente de energía
eléctrica, que comprende
un substrato de tela flexible (10);
una primera capa (12) de un material de
coeficiente de temperatura positivo (PTC); y
una segunda capa (14) de material conductor,
donde la capa (14) de material conductor es
aplicada a la capa (12) de material de coeficiente de temperatura
positivo en un patrón interdigitalizado y/o la capa (12) de material
de coeficiente de temperatura positivo es aplicada a la capa (14)
de material conductor en un patrón interdigitalizado,
caracterizado porque
el calentador además comprende una sobrecapa de
una tela tejida o no tejida secundaria transpirable laminada o
cosida compuesta de fibras sintéticas o naturales la cual cubre el
calentador, donde la sobrecapa es un recubrimiento de
encapsulación, el cual puede ser un recubrimiento retardador de
llama, el cual es aplicado sobre el calentador y
porque la estructura del calentador es de
auto-regulación y está incorporado dentro de una
estructura de asiento para un automóvil,
el calentador (30) teniendo un diseño de bus
múltiple que proporciona regulaciones de corriente alta y baja,
compuesta de al menos un bus de regulación común, un bus de
regulación baja, y un bus de regulación alta, en los cuales los
flujos de corrientes van desde cualquier bus de regulación común al
bus de regulación alta o desde el bus de regulación común al bus de
regulación baja, el calentador estando además compuesto de una
pluralidad de barras del bus (16, 18) en contacto eléctrico con el
material conductor y una fuente de energía eléctrica,
las barras del bus (16, 18) teniendo una
dimensión de ancho y una dimensión de longitud, y donde el ancho
disminuye en al menos una parte de su longitud.
2. El calentador de la reivindicación 1,
caracterizado porque
la composición del calentador de asiento tiene
una densidad volumétrica de alrededor de 0.6 g/cm^{3} o más y una
difusividad térmica de alrededor de 0.003 cm^{2}/s o más.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el sustrato es tela tejida o
no-tejida (10).
\vskip1.000000\baselineskip
4. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones 2 ó 3,
caracterizado porque
la capa (14) de material conductor es aplicada a
la capa (12) de material de coeficiente de temperatura positivo en
un patrón interdigitalizado.
\vskip1.000000\baselineskip
5. El calentador (30) de cualquiera de
las reivindicaciones 2 a la 4,
caracterizado porque
la capa (12) de material de coeficiente de
temperatura positivo es aplicada a la capa (14) de material
conductor en un patrón interdigitalizado.
6. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
la densidad de la tela (10) es 3.39 x 10^{-2}
kg/m^{2} a 20.34 x 10^{-2} kg/m^{2} (1 a 6 onzas por yarda
cuadrada).
\vskip1.000000\baselineskip
7. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el material de PTC está compuesto de una resina
de poliolefina.
\vskip1.000000\baselineskip
8. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el recubrimiento del material de PTC tiene un
peso de 1.035 x 10^{-2} kg/m^{2} a 2.959 x 10^{-2} kg/m^{2}
(7 a 20 lbs. por resma).
\vskip1.000000\baselineskip
9. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el material de coeficiente de temperatura
positivo tiene una resistividad de superficie de 2 a 10
kilo-ohms, medida por sondas de multímetro
establecidas a 1 cm de separación.
10. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones de la 1 a la 8,
caracterizado porque
el material de coeficiente de temperatura
positivo tiene una resistividad de superficie de 3 a 8
kilo-ohms, medida por sondas de multímetro
establecidas a 1 cm de separación.
11. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
el material conductor es formulado a partir de
una mezcla de resina polimérica seleccionada del grupo que consiste
de vinilos, poliésteres, acrílicos y un material conductor
seleccionado del grupo que consiste de pigmento plateado, un
pigmento de cobre recubierto de plata, o pigmentos de cobre
plateados.
12. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el material conductor es formulado a partir de
una mezcla de materiales disolvente seleccionados del grupo que
consiste de disolventes orgánicos y disolventes a base de agua y un
material conductor seleccionado del grupo que consiste de pigmento
plateado, un pigmento de cobre recubierto de plata, o pigmentos de
cobre plateados.
\vskip1.000000\baselineskip
13. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones de la 1 a la 10,
caracterizado porque
el material conductor está construido de
alambres conductores fijados dentro de la estructura mediante colas
conductoras.
\vskip1.000000\baselineskip
14. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
la primera (12) y segunda (14) capas son
aplicadas al sustrato mediante serigrafías, pulverización, estirado,
impresión continua o cualquier método de impresión capaz de
proporcionar un recubrimiento uniforme.
15. El calentador (30) de la reivindicación
1,
caracterizado porque
las barras del bus (16, 18) tiene una dimensión
de ancho y una dimensión de longitud, y en la que el ancho se
mantiene constante en al menos una parte de su longitud.
\vskip1.000000\baselineskip
16. El calentador (30) de la reivindicación
1,
caracterizado porque
las barras del bus (16, 18) tiene una dimensión
de ancho y una dimensión de longitud, y al menos un vacío en una
determinada localización a lo largo de su longitud.
\vskip1.000000\baselineskip
17. El calentador (30) de la reivindicaciones 1
ó 16,
caracterizado porque
las barras del bus (16, 18) tiene una dimensión
de ancho y una dimensión de longitud, y donde la dimensión del
ancho aumenta escalonadamente en al menos una parte de su
longitud.
\vskip1.000000\baselineskip
18. El calentador (30) de cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 15 a la 17,
caracterizado porque
la separación de los buses varía a lo largo del
calentador.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11714499P | 1999-01-25 | 1999-01-25 | |
| US117144P | 1999-01-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2311262T3 true ES2311262T3 (es) | 2009-02-01 |
Family
ID=22371185
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00911629T Expired - Lifetime ES2296611T3 (es) | 1999-01-25 | 2000-01-24 | Calentador flexible auto-regulado. |
| ES06027130T Expired - Lifetime ES2311262T3 (es) | 1999-01-25 | 2000-01-24 | Calentador flexible con auto-regulacion. |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00911629T Expired - Lifetime ES2296611T3 (es) | 1999-01-25 | 2000-01-24 | Calentador flexible auto-regulado. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1147024B1 (es) |
| JP (1) | JP2002535811A (es) |
| AT (2) | ATE404394T1 (es) |
| AU (1) | AU3349600A (es) |
| CA (1) | CA2360072C (es) |
| DE (2) | DE60037396T2 (es) |
| ES (2) | ES2296611T3 (es) |
| WO (1) | WO2000043225A2 (es) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6455823B1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-09-24 | Illinois Tool Works Inc. | Electrical heater with thermistor |
| JP4349285B2 (ja) * | 2002-06-19 | 2009-10-21 | パナソニック株式会社 | 柔軟性ｐｔｃ発熱体とその製造方法 |
| ATE355195T1 (de) * | 2002-10-07 | 2006-03-15 | Behr Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zum austausch von wärme |
| US7306283B2 (en) | 2002-11-21 | 2007-12-11 | W.E.T. Automotive Systems Ag | Heater for an automotive vehicle and method of forming same |
| JP2006516102A (ja) * | 2003-03-17 | 2006-06-22 | ヴィー・エー・テー・オートモーティヴ・システムス・アクチェンゲゼルシャフト | 車両の車室用空調装置 |
| JP2005259564A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子発熱体及び該発熱体の製造方法 |
| JP2005276649A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子発熱体及び該発熱体の製造方法 |
| JP4639653B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2011-02-23 | パナソニック株式会社 | 柔軟性発熱体 |
| ITMI20051781A1 (it) * | 2005-09-26 | 2007-03-27 | Suntech S R L | Processo per l'applicazione di uj circuito riscaldante ad un tessuto tessuto dotato di circuito riscaldante e termocoperta comprendente tale tessuto |
| ES2367386A1 (es) * | 2010-04-16 | 2011-11-03 | Centro Tecnologico De Grupo Copo S.L.U. | Sistema calefactor para funda de asiento. |
| DE102010060904A1 (de) | 2010-11-30 | 2012-05-31 | Benecke-Kaliko Ag | Polymermischung |
| KR101278254B1 (ko) | 2011-02-14 | 2013-06-24 | 주식회사 화진 | 스티어링휠의 림 표면에 전기전도성 가열요소를 도포하는 방법 |
| FR2991761B1 (fr) * | 2012-06-11 | 2014-07-25 | Valeo Systemes Thermiques | Batterie thermique et dispositif de chauffage associe. |
| DE112013003232T8 (de) * | 2012-06-26 | 2015-05-21 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | PTC-Heizvorrichtung ohne elektronische Leistungsregelung |
| DE202013101122U1 (de) * | 2013-03-15 | 2014-06-16 | thermo Heating Elements GmbH | Glaseinheit für eine Spiegelanordnung |
| US9560907B2 (en) * | 2014-06-19 | 2017-02-07 | Elc Management Llc | Heating system for a cosmetic mask |
| JP6124931B2 (ja) * | 2015-02-27 | 2017-05-10 | 寿工業株式会社 | 面状発熱体 |
| DE102015207814A1 (de) | 2015-04-28 | 2016-11-03 | Benecke-Kaliko Ag | Elektrisch leitfähige Materialzusammensetzung |
| FR3094075A1 (fr) * | 2019-03-18 | 2020-09-25 | Valeo Systemes Thermiques | Panneau radiant |
| FR3098370A1 (fr) * | 2019-07-02 | 2021-01-08 | Valeo Systemes Thermiques | Structure chauffante pour véhicule automobile |
| FR3101283B1 (fr) * | 2019-09-27 | 2021-10-01 | Valeo Systemes Thermiques | Structure chauffante pour véhicule automobile |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3024470C2 (de) * | 1980-06-28 | 1985-02-28 | Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim | Vorrichtung zum Verhindern des Beschlagens oder der Vereisung einer Windschutzscheibe |
| US4700054A (en) * | 1983-11-17 | 1987-10-13 | Raychem Corporation | Electrical devices comprising fabrics |
| US4845343A (en) * | 1983-11-17 | 1989-07-04 | Raychem Corporation | Electrical devices comprising fabrics |
| US4719335A (en) * | 1984-01-23 | 1988-01-12 | Raychem Corporation | Devices comprising conductive polymer compositions |
| US4761541A (en) * | 1984-01-23 | 1988-08-02 | Raychem Corporation | Devices comprising conductive polymer compositions |
| US4857711A (en) * | 1988-08-16 | 1989-08-15 | Illinois Tool Works Inc. | Positive temperature coefficient heater |
| US5111025A (en) * | 1990-02-09 | 1992-05-05 | Raychem Corporation | Seat heater |
| US5197595A (en) * | 1990-09-06 | 1993-03-30 | Coultas Jamie A | Flexible self-regulating heating pad for compressed gas cylinders |
| US5451747A (en) * | 1992-03-03 | 1995-09-19 | Sunbeam Corporation | Flexible self-regulating heating pad combination and associated method |
| US5961869A (en) * | 1995-11-13 | 1999-10-05 | Irgens; O. Stephan | Electrically insulated adhesive-coated heating element |
| US5824996A (en) * | 1997-05-13 | 1998-10-20 | Thermosoft International Corp | Electroconductive textile heating element and method of manufacture |
| US5851588A (en) * | 1996-11-21 | 1998-12-22 | Eaton Corporation | Method for making open-mesh carbon-fiber-reinforced carbon composite material |
-
2000
- 2000-01-24 AT AT06027130T patent/ATE404394T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-01-24 WO PCT/US2000/001702 patent/WO2000043225A2/en active IP Right Grant
- 2000-01-24 DE DE60037396T patent/DE60037396T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-24 ES ES00911629T patent/ES2296611T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-24 DE DE60039928T patent/DE60039928D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-24 JP JP2000594663A patent/JP2002535811A/ja active Pending
- 2000-01-24 CA CA002360072A patent/CA2360072C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-01-24 EP EP00911629A patent/EP1147024B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-24 ES ES06027130T patent/ES2311262T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-24 AU AU33496/00A patent/AU3349600A/en not_active Abandoned
- 2000-01-24 AT AT00911629T patent/ATE380691T1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE404394T1 (de) | 2008-08-15 |
| DE60037396T2 (de) | 2008-12-04 |
| WO2000043225A3 (en) | 2000-09-28 |
| EP1147024B1 (en) | 2007-12-12 |
| AU3349600A (en) | 2000-08-07 |
| EP1147024A4 (en) | 2006-08-23 |
| DE60039928D1 (de) | 2008-09-25 |
| EP1147024A2 (en) | 2001-10-24 |
| ES2296611T3 (es) | 2008-05-01 |
| WO2000043225A9 (en) | 2001-08-30 |
| DE60037396D1 (de) | 2008-01-24 |
| CA2360072C (en) | 2004-05-18 |
| CA2360072A1 (en) | 2000-07-27 |
| WO2000043225A2 (en) | 2000-07-27 |
| JP2002535811A (ja) | 2002-10-22 |
| ATE380691T1 (de) | 2007-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2311262T3 (es) | Calentador flexible con auto-regulacion. | |
| US7053344B1 (en) | Self regulating flexible heater | |
| KR970003210B1 (ko) | 전도성 중합체로 이루어지는 전기적 장치 | |
| EP2123120B1 (en) | Ptc resistor | |
| US5298722A (en) | Tire warm-up wrap | |
| US4700054A (en) | Electrical devices comprising fabrics | |
| CN100542357C (zh) | 柔性座垫加热器 | |
| US4845343A (en) | Electrical devices comprising fabrics | |
| ES2340077T3 (es) | Sistema de calefaccion de superficie. | |
| US4063069A (en) | Electrically heatable floor carpet | |
| WO2007110976A1 (ja) | 面状発熱体とそれを用いた座席 | |
| JPS5999690A (ja) | 面加熱部材 | |
| KR101548589B1 (ko) | 전기 히팅 장치 | |
| JP2002535811A5 (es) | ||
| JP2008213661A (ja) | 車両用面状発熱体及びこれを用いた車両暖房装置 | |
| ES2293294T5 (es) | Manta calefactora. | |
| KR100689990B1 (ko) | 난연성 도전사를 이용한 망상 선면 발열체 | |
| EP1764244B1 (en) | Self regulating flexible heater | |
| CA1244863A (en) | Electric blanket or pad having improved positive temperature coefficient heater circuit | |
| JP5125581B2 (ja) | 面状発熱体 | |
| JP2960843B2 (ja) | 発熱シート | |
| MXPA01007479A (es) | Calefactor flexible autorregulante | |
| GB2173200A (en) | Conductive materials | |
| JP6639998B2 (ja) | 融雪ヒーター | |
| CN116783989A (zh) | 机动车辆的加热结构 |