ES2369956A1 - Sistema de climatización para asientos. - Google Patents
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Abstract
Sistema de climatización para asientos.El sistema utiliza una o varias células Peltier (1) que en combinación con una unidad de control (2) gobernada por un microcontrolador, permite que un intercambiador térmico (3) pueda producir o generar calor o frío dependiendo de los parámetros que proporcionan componentes correspondientes a sensores de temperatura (8), bomba (9) de impulsión del fluido, y demás componentes que participan en el sistema, como pueden ser los propios elementos refrigeradores/calefactores, fuente de alimentación (13), acondicionador de señal de los sensores de temperatura (8), de manera que la unidad de control (2) o microcontrolador correspondiente puede comunicarse con un sistema informático tipo PC o similar a través de un puerto USB (70) para eventuales tareas de monitorización, ajuste o verificación, todo ello de manera que el sistema puede proporcionar calor o frío, indistintamente, de forma independiente al ambiente interior del lugar donde se ubique el asiento.
Description
Sistema de climatización para asientos.
La presente invención se refiere a un sistema de
climatización para todo tipo de asientos, que queda integrado en el
propio asiento, con la finalidad de mejorar la confortabilidad
térmica del usuario.
El objeto de la invención es conseguir una
mejora significativa del confort térmico del usuario del asiento,
procurando una climatización individualizada del mismo.
Una de las posibles aplicaciones del sistema
climatizador consiste en integrarlo en asientos para automóvil, y en
su extensión, en asientos para cualquier medio de locomoción.
Actualmente el automóvil se ha convertido en una
parte importante de la vida cotidiana, ya que el tiempo que se pasa
en él comienza a ser cada vez más significativo.
En la actualidad a los sistemas de climatización
que incorporan los automóviles se les exige el mismo nivel de
generación de confort que en cualquier edificio, pero a los que se
les añade unas limitaciones tanto de peso como en autonomía
energética.
Teniendo en cuenta que el frío contrae los
músculos dificultando los movimientos y generando estrés, así como
que el excesivo calor produce malestar general, somnolencia y
pérdida de reflejos, es evidente que cualquiera de dichas
consecuencias imposibilitan el objetivo básico del confort, de
manera que en el caso del automóvil introduce además un riesgo
añadido, en muchas ocasiones crítico, para la conducción.
En la actualidad existen en el mercado sistemas
integrados calefactables en asientos de automóviles a base de
resistencias, siendo capaces de generar calor a lo largo de su
superficie, aunque únicamente llevan a cabo la calefacción del
asiento, pero no la refrigeración del mismo, por lo que la
confortabilidad térmica puede considerarse como válida en invierno,
pero no así en verano.
El sistema que se preconiza ha sido concebido
para resolver la problemática anteriormente expuesta, y
concretamente la limitación que suponen los sistemas calefactables
que incorporan actualmente los asientos de vehículos
automóviles.
En tal sentido, el sistema de la invención se
basa en conseguir un efecto reversible de calefacción/refrigeración
aplicado inicialmente en la zona del respaldo y/o asiento
correspondiente, lo cual se consigue mediante la utilización de una
o varias células Peltier que se alimentan desde una unidad de
control, de manera que teniendo en cuenta que las células son
reversibles y pueden generar tanto frío como calor, puede
conseguirse, sin más con el cambio de polaridad, calor o frío en el
correspondiente asiento en el que se aplique el sistema.
El calor/frío generado se evacua en el disipador
de ventilación forzada, incorporando éste un pequeño ventilador que
proporciona la cantidad de aire necesaria.
La unidad de control asociada al sistema
gestionará la potencia suministrada a las células Peltier y
controlará la bomba utilizada para la recirculación del fluido de
climatización, con la particularidad de que la cara útil de la
célula Peltier se aplica a un intercambiador térmico por el que
circula el fluido encargado de acondicionar el asiento, mientras que
la otra cara se acopla al disipador de ventilación forzada,
asegurando así la evacuación del calor/frío no deseado y mejorando
por lo tanto el rendimiento del sistema.
El intercambiador de calor se basa en un
circuito cerrado a base de tubos flexibles, por el que circulará el
líquido térmico mediante la bomba de impulsión, incluyendo tal
intercambiador dos sectores, uno como intercambiador primario que
está en contacto térmico con la célula Peltier, y otro como
intercambiador secundario, formado por tubos flexibles que se
introducen en la zona a acondicionar y que están integrados en el
tejido textil del asiento del automóvil.
El sistema se complementa además con un sistema
de control de la potencia aportada así como con sensores de
temperatura que permiten conocer en todo instante las condiciones
del sistema, incluyendo igualmente un relé encargado de invertir la
polaridad para lograr el calentamiento o enfriamiento de la parte
que esté en contacto con el fluido.
Como elementos secundarios, el sistema incluye
un depósito de almacenamiento del líquido, un caudalímetro
electrónico.
En cualquier caso, el sistema de climatización
descrito ha sido pensado para ser integrado en cualquier tipo de
asiento para conseguir una climatización inteligente capaz de actuar
en cualquier situación, independientemente de las condiciones
ambientales de temperatura, de manera que partiendo de la
utilización de células Peltier, con un solo sistema se puede generar
calor o frío a gusto del usuario, siendo su respuesta de actuación
muy rápida.
Entre las ventajas más destacables del sistema
pueden citarse las siguientes:
- -
- Incremento de la confortabilidad del usuario, adaptando las condiciones ambientales a las necesidades térmicas de éste de manera automatizada.
- -
- Se consigue una climatización termoeléctrica que permite producir frío y calor indistintamente, simplemente invirtiendo la polaridad de la tensión aplicada.
- -
- Es un sistema totalmente silencioso, sin generación de vibraciones.
- -
- Facilidad de variar la potencia refrigerante, actuando sobre la tensión de alimentación.
- -
- Asegura la estanqueidad del elemento a refrigerar.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de
dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una representación
correspondiente al esquema del sistema de climatización objeto de la
invención.
La figura 2.- Muestra el diagrama de bloques
correspondiente al desarrollo del sistema representado en la figura
anterior.
Como se puede ver en las figuras referidas, el
sistema de climatización objeto de la invención se basa en utilizar
una o más células Peltier (1) que son alimentadas desde una unidad
de control de potencia (2), de manera que dichas células Peltier (1)
son reversibles y pueden generar tanto frío como calor, de manera
que el calor o frío generado se evacua en un disipador de
ventilación forzada (20) asociado a cada célula Peltier (1).
La cara útil de la célula Peltier (1), que es la
que genera el efecto calor/frío deseado se aplica a un
intercambiador térmico (3) por el que circula el fluido encargado de
acondicionar el correspondiente asiento (4), mientras que en la otra
cara es donde se aplica el disipador de ventilación forzada (20)
referido con anterioridad, asegurando la evacuación del calor o frío
no deseado y mejorando el rendimiento del sistema.
El intercambiador de calor (3) se basa en un
circuito cerrado formado por tubos flexibles a través de los cuales
circula un líquido térmico mediante una bomba de impulsión (5),
comprendiendo el intercambiador un sector primario que se
corresponde con la propia referencia (1) y un sector secundario que
se corresponde con la referencia (3), siendo el primero el que está
en contacto térmico con la célula Peltier, y el segundo el que está
formado por los tubos flexibles que se introducen en la zona o
asiento (4) a acondicionar.
En el esquema representado en la figura 2 se
dejan ver los distintos bloques electrónicos que participan en el
sistema de la invención, de manera tal que el bloque o unidad de
control (2) está gobernado por un microcontrolador que gestiona
todos los procesos del sistema, y ha sido programado para realizar
tareas tales como comunicaciones con un sistema informático tipo PC
o similar (6), a través de puerto USB (70), así como el control del
apagado y encendido de la bomba (5), lectura de un caudalímetro (7),
sistema de control de potencia (9), lectura de sensores de
temperatura (8) definido por el primer bloque (9) de la figura 2, en
donde también se ha representado el segundo bloque (10) como medio
de acondicionamiento de la señal de los sensores de temperatura
(8).
El diagrama de bloques comprende también un
depósito (11), así como el tercer bloque (12) de elementos
calefactores/refrigeradores aplicables sobre el correspondiente
asiento o zona a climatizar (4), todo ello asistido por una fuente
de alimentación (13).
En cuanto al circuito de control (2), gobernado
por el microcontrolador como ya se ha referido, se encarga de
realizar las comunicaciones con el sistema informático (6), el
encendido y apagado de la bomba (5), lectura del caudalímetro (7),
lectura de los sensores (8) y gestión del control de potencia
(9).
El referido caudalímetro (7) proporciona pulsos
de 5 Voltios con una frecuencia proporcional al caudal que fluye por
él en un momento determinado, pulsos que serán medidos por el
microcontrador, dentro de un determinado e invariable periodo de
tiempo. Con estos parámetros y con el tiempo que tarda el fluido,
impulsado por la bomba (5), en llenar el depósito (11), es posible
saber el caudal que circula por los tubos en cualquier momento.
Por su parte, los sensores de temperatura (8)
estarán ubicados en las zonas sensibles a tratar, uno de ellos para
medir la temperatura ambiente, otro para medir la temperatura en el
asiento, y el resto para medir diferentes zonas para averiguar y
mantener el nivel de transferencia de calor al fluido, de manera que
los valores arrojados por esos sensores servirán para averiguar la
transferencia de calor. Uno de los sensores estará ubicado en el
tubo de salida y otro en el tubo de entrada, de modo que con la
diferencia de temperatura existente entre ambos tubos y una serie de
cálculos matemáticos, es posible saber la cantidad de calor
requerida.
En cuanto al control de potencia (9), el mismo
está constituido por un circuito electrónico capaz de reconocer si
los elementos calefactores/refrigeradores (12) deben calentar o
enfriar, elementos éstos constituidos por unas células Seebeck con
efecto Peltier, de manera que la corriente propicia una
transferencia de calor de una unión a la otra, por lo que una parte
se enfría en tanto que la otra se calienta, haciéndose circular el
fluido para que se caliente o enfríe la zona deseada.
También se ha previsto un relé no representado y
encargado de invertir la polaridad para lograr el calentamiento o
enfriamiento de la parte que está en contacto con el fluido.
El depósito (11) está previsto para almacenar el
líquido o fluido de calentamiento o de enfriamiento, mientras que la
zona correspondiente al asiento (4) es por la que se introducirá el
circuito de los tubos que forman el intercambiador térmico (3),
teniendo éste forma de serpentín para intentar abarcar toda la
superficie del asiento y del respaldo.
Claims (6)
1. Sistema de climatización para asientos, que
estando previsto para llevar a cabo tanto el calentamiento como el
enfriamiento de determinadas partes de un asiento cualquiera,
independientemente de las condiciones ambientales, se
caracteriza porque se constituye a partir de una o varias
células Peltier (1) alimentadas desde una unidad de control (2), con
la particularidad de que a la cara útil de las células (1) se aplica
un intercambiador térmico (3) por el que circula el fluido encargado
de acondicionar la zona del asiento (4) correspondiente, mientras
que la otra cara de las células Peltier (1) están acopladas a un
disipador de ventilación forzada (20) para asegurar la evacuación
del calor o frío no deseado, incluyendo una bomba (5) de impulsión
del fluido o líquido, a través de los tubos que forman el
intercambiador térmico (3); habiéndose previsto una unidad de
control (2) gobernada por un microcontrolador o medios electrónicos
adecuados que incorpora los algoritmos de calculo necesarios para
gestionar todos los procesos del sistema.
2. Sistema de climatización para asientos, según
reivindicación 1, caracterizado porque el microcontrolador o
medios electrónicos adecuados que gobiernan el circuito o unidad de
control (2) establece comunicaciones con un sistema informático tipo
PC o similar (6), a través de un puerto de comunicaciones (70), para
eventuales tareas de monitorización, ajuste, verificación, etc.
3. Sistema de climatización para asientos, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye una
pluralidad de sensores de temperatura (8) ubicados en las zonas
sensibles a tratar, para medir tanto la temperatura ambiente como la
temperatura en el propio asiento (4) o zona a climatizar, así como
para averiguar y mantener el nivel de transferencia de calor al
fluido.
4. Sistema de climatización para asientos, según
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye un
primer bloque (9) de control de potencia, un segundo bloque (10) de
acondicionamiento de las señales de los sensores de temperatura (8),
así como un caudalímetro (7), un depósito (11) de almacenamiento del
líquido del intercambiador (3), y un tercer bloque (12) de elementos
calefactores/refrigeradores en funciones de intercambiador
térmico.
5. Sistema de climatización para asientos, según
reivindicación 4, caracterizado porque tanto la gestión de
los sensores (8), como el control de potencia (9), el funcionamiento
de la bomba (5), del caudalímetro (7) y del acondicionamiento de
señal de los sensores del segundo bloque (10), están gobernados por
el microcontrolador o medios electrónicos adecuados asociados a la
unidad de control (2).
6. Sistema de climatización para asientos, según
las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el
control de potencia (9), de las células peltier (1) se realiza
mediante técnicas de control de duración de pulso a fin de mejorar
el rendimiento energético del sistema.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201131535A ES2369956B1 (es) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Sistema de climatización para asientos. |
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| ES201131535A ES2369956B1 (es) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Sistema de climatización para asientos. |
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| Publication Number | Publication Date |
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| ES2369956A1 true ES2369956A1 (es) | 2011-12-09 |
| ES2369956B1 ES2369956B1 (es) | 2012-09-12 |
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2011
- 2011-09-23 ES ES201131535A patent/ES2369956B1/es active Active
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