IT201900006550A1 - Riscaldatore elettrico con quattro aree riscaldanti indipendenti - Google Patents

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Daniele Baseggio
Ilario Grosso
Luca Bergamo
Annunziata Bruna Lorusso
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Denso Thermal Systems Spa
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Description

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO: "Riscaldatore elettrico con quattro aree riscaldanti indipendenti"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce in generale ai dispositivi di riscaldamento utilizzati nei gruppi di climatizzazione degli autoveicoli.
Nei veicoli elettrici è noto l’utilizzo di riscaldatori elettrici, in particolare riscaldatori che utilizzano resistori a coefficiente di temperatura positivo (PTC). I gruppi di climatizzazione dei veicoli elettrici in genere sono privi di massa riscaldante e possono essere sprovvisti di portelle di miscelazione.
Le soluzioni tecniche ad oggi note permettono di realizzare gruppi di climatizzazione monozona, o al limite bizona, con l’applicazione di un unico riscaldatore elettrico ad alta tensione.
In figura 1 è rappresentato un riscaldatore PTC ad alta tensione secondo la tecnica nota, indicato complessivamente con 1.
Il riscaldatore 1 comprende una parte di supporto 11 configurata per consentire il montaggio del riscaldatore 1 su un gruppo di climatizzazione (non illustrato), in modo tale che il riscaldatore 1 sia disposto all’interno di un condotto di distribuzione aria per intercettare un flusso d’aria da riscaldare. Il riscaldatore 1 comprende inoltre una circuiteria di controllo 12 alloggiata nella parte di supporto 11, e rappresentata schematicamente con un rettangolo in figura 1.
Il riscaldatore 1 comprende inoltre una pluralità di barre riscaldanti, indicate con 15 e 15’. Le barre riscaldanti 15, 15’ si estendono dalla parte di supporto 11 e sono collegate in parallelo alla circuiteria di controllo 12. Ciascuna barra riscaldante 15, 15’ comprende una stringa di elementi a coefficiente di temperatura positivo (PTC) o termistori collegati in parallelo (non illustrati). La distribuzione degli elementi PTC all’interno della singola barra riscaldante 15, 15’ è tale che la potenza termica generata sia sostanzialmente uniforme lungo la lunghezza della barra riscaldante 15, 15’.
Un sottogruppo formato dalle barre riscaldanti indicate con 15 identifica un primo settore dell’area attiva del riscaldatore, indicato con A in figura 1. Un altro sottogruppo, formato dalle barre riscaldanti indicate con 15’, identifica un secondo settore dell’area attiva del riscaldatore, indicato con B in figura 1. Il primo settore A e il secondo settore B sono controllabili tramite la circuiteria di controllo 12 in maniera indipendente l’uno dall’altro. Nel riscaldatore possono essere previsti anche più di due settori controllabili in maniera indipendente l’uno dall’altro.
Il riscaldatore noto rappresentato in figura 1 permette di realizzare un gruppo di climatizzazione bizona, qualora sia inserito in un condotto di distribuzione aria che permette di separare un flusso d’aria in uscita dal riscaldatore in due flussi parziali.
Un gruppo di climatizzazione a più di due zone potrebbe essere realizzato disponendo in modo opportuno nel gruppo due distinti riscaldatori del tipo sopra descritto. Tale soluzione non è tuttavia accettabile perché raddoppia il numero di componenti, con conseguenti maggiori ingombri, maggiori costi, maggiore complessità di installazione e peggiore assistibilità.
Uno scopo della presente invenzione è quello di rendere disponibile una soluzione che permetta di realizzare un gruppo di climatizzazione a più di due zone, ad esempio trizona o quadrizona, senza dover ricorrere all’uso di due distinti riscaldatori bizona.
A fronte di tale scopo forma oggetto dell’invenzione un riscaldatore elettrico PTC per un veicolo, comprendente
una parte di supporto e una circuiteria di controllo alloggiata nella parte di supporto,
un primo e un secondo strato radiante sovrapposti l’uno all’altro e configurati per essere attraversati da un flusso d’aria, ciascuno strato radiante comprendendo una pluralità di barre riscaldanti, estendentisi dalla parte di supporto e collegate in parallelo alla circuiteria di controllo, ciascuna di dette barre riscaldanti presentando una prima sezione adiacente alla parte di supporto e una seconda sezione lontana dalla parte di supporto,
in cui ciascuno strato radiante comprende un primo settore di strato e un secondo settore di strato controllabili tramite la circuiteria di controllo in maniera indipendente l’uno dall’altro,
in cui gli strati radianti sono collegati in parallelo alla circuiteria di controllo e sono controllabili tramite la circuiteria di controllo in maniera indipendente l’uno dall’altro, e
in cui le barre riscaldanti sono configurate in modo tale che, nel primo strato radiante, la seconda sezione delle barre riscaldanti sia in grado di generare una potenza termica maggiore della prima sezione delle barre riscaldanti e, nel secondo strato radiante, la prima sezione delle barre riscaldanti sia in grado di generare una potenza termica maggiore della seconda sezione delle barre riscaldanti.
Secondo la presente invenzione si integrano pertanto in un unico componente due corpi radianti in parallelo comandati da un’unica elettronica, ciascuno dei quali comprende due zone riscaldanti indipendenti. Le barre riscaldanti sono inoltre configurate in modo tale da avere uno sbilanciamento della potenza termica generata fra una sezione e l’altra delle barre riscaldanti, sbilanciamento che è invertito fra i due corpi o strati radianti. Pilotando quindi in modo opportuno ciascuno strato radiante e ciascun settore di strato radiante si possono avere potenze termiche differenti in quattro aree distinte, combinando l’effetto dei due strati radianti.
Il fatto che il riscaldatore secondo l’invenzione sia realizzato come un unico componente permette di avere diversi vantaggi rispetto alla soluzione alternativa sopra descritta nella quale vengano impiegati due distinti riscaldatori convenzionali; si hanno infatti maggior facilità di installazione, ingombri ridotti, costi più bassi e migliore assistibilità.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del riscaldatore secondo l’invenzione diverranno più chiari con la seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione del trovato, fatta con riferimento ai disegni allegati, forniti a titolo puramente illustrativo e non limitativo, in cui
la figura 1 è una vista frontale di un riscaldatore PTC bizona secondo la tecnica nota;
la figura 2 è una vista in esploso di un riscaldatore secondo la presente invenzione;
la figura 3 è una vista in pianta del riscaldatore di figura 2; e
la figura 4 è una vista frontale del riscaldatore di figura 2, nella quale i due strati radianti del riscaldatore sono rappresentati separatamente l’uno dall’altro.
Nelle figure 2-4 è rappresentato un riscaldatore PTC ad alta tensione secondo l’invenzione, indicato complessivamente con 100.
Il riscaldatore 100 comprende una parte di supporto 101 configurata per consentire il montaggio del riscaldatore 100 su un gruppo di climatizzazione (non illustrato), in modo tale che il riscaldatore 100 sia disposto all’interno di un condotto di distribuzione aria per intercettare un flusso d’aria da riscaldare. Il riscaldatore 100 comprende inoltre una circuiteria di controllo 102 alloggiata nella parte di supporto 101, e rappresentata schematicamente con un rettangolo in figura 2.
Il riscaldatore 100 comprende inoltre un primo e un secondo corpo o strato radiante 110 e 120 sovrapposti l’uno all’altro e configurati per essere attraversati da un flusso d’aria diretto in maniera sostanzialmente ortogonale ad essi, e la cui direzione è genericamente rappresentata dalla freccia F nelle figure 2 e 3. I due strati radianti 110 e 120 sono pertanto disposti l’uno a valle dell’altro rispetto alla direzione del flusso d’aria. Nel seguito si farà per comodità riferimento allo strato più a monte come “primo strato”, e allo strato più a valle come “secondo strato”. Tale denominazione non è tuttavia da intendersi in maniera limitativa, potendo invece riferirsi allo strato più a valle come “primo strato”, e allo strato più a monte come “secondo strato”.
Ciascuno strato radiante 110, 120 comprende una pluralità di barre riscaldanti, indicate con 115 e 115’ in relazione al primo strato radiante 110, e con 125 e 125’ in relazione al secondo strato radiante 120. Le barre riscaldanti 115, 115’, 125, 125’ si estendono dalla parte di supporto 101 e sono collegate in parallelo alla circuiteria di controllo 102. Ciascuna barra riscaldante 115, 115’, 125, 125’ comprende una stringa di elementi PTC o termistori collegati in parallelo (non illustrati). La configurazione degli elementi PTC all’interno di ciascuna barra riscaldante 115, 115’, 125, 125’ è tale che la potenza termica sia sbilanciata fra una sezione adiacente alla parte di supporto 101, che nel seguito verrà designata come prima sezione ed è indicata con i riferimenti 115a, 115a’, 125a, 125a’ in figura 2, e una sezione lontana dalla parte di supporto 101, che nel seguito verrà designata come seconda sezione ed è indicata con i riferimenti 115b, 115b’, 125b, 125b’ in figura 2. Lo sbilanciamento di potenza termica può essere ottenuto configurando in maniera differente le due sezioni di ciascuna barra riscaldante, secondo modalità di per sé note per il tecnico del ramo. Ad esempio, può essere previsto che il numero di termistori per unità di lunghezza sia differente fra la prima sezione e la seconda sezione. Oppure, può essere previsto che le caratteristiche elettriche dei termistori della prima sezione siano differenti da quelle dei termistori della seconda sezione.
Un sottogruppo formato dalle barre riscaldanti del primo strato radiante 110 indicate con 115 identifica un primo settore dell’area attiva del primo strato radiante 110. Tale primo settore è formato da due zone riscaldanti, indicate con A1 e C1 in figura 4. Le zone A1 e C1 sono rispettivamente associate alla prima sezione 115a delle barre riscaldanti 115 e alla seconda sezione 115b delle barre riscaldanti 115. Le zone A1 e C1 si distinguono quindi l’una dall’altra per il fatto di essere in grado di generare potenze termiche differenti per effetto dello sbilanciamento sopra descritto; ad esempio, la zona riscaldante C1 è in grado di generare una potenza termica maggiore della zona riscaldante A1. Un altro sottogruppo, formato dalle barre riscaldanti indicate con 115’, identifica un secondo settore dell’area attiva del primo strato radiante 110. Tale secondo settore è formato da due zone riscaldanti, indicate con B1 e D1 in figura 4. Le zone B1 e D1 sono rispettivamente associate alla prima sezione 115a’ delle barre riscaldanti 115’ e alla seconda sezione 115b’ delle barre riscaldanti 115’. Le zone B1 e D1 si distinguono quindi l’una dall’altra per il fatto di essere in grado di generare potenze termiche differenti per effetto dello sbilanciamento sopra descritto; ad esempio, la zona riscaldante D1 è in grado di generare una potenza termica maggiore della zona riscaldante B1.
Il primo settore formato dalle zone riscaldanti A1 e C1 e il secondo settore formato dalle zone riscaldanti B1 e D1 sono controllabili tramite la circuiteria di controllo 102 in maniera indipendente l’uno dall’altro.
Un sottogruppo formato dalle barre riscaldanti del secondo strato radiante 120 indicate con 125 identifica un primo settore dell’area attiva del secondo strato radiante 120. Tale primo settore è formato da due zone riscaldanti, indicate con A2 e C2 in figura 4. Le zone A2 e C2 sono rispettivamente associate alla prima sezione 125a delle barre riscaldanti 125 e alla seconda sezione 125b delle barre riscaldanti 125. Le zone A2 e C2 si distinguono quindi l’una dall’altra per il fatto di essere in grado di generare potenze termiche differenti per effetto dello sbilanciamento sopra descritto; ad esempio, la zona riscaldante A2 è in grado di generare una potenza termica maggiore della zona riscaldante C2. Un altro sottogruppo, formato dalle barre riscaldanti indicate con 125’, identifica un secondo settore dell’area attiva del secondo strato radiante 120. Tale secondo settore è formato da due zone riscaldanti, indicate con B2 e D2 in figura 4. Le zone B2 e D2 sono rispettivamente associate alla prima sezione 125a’ delle barre riscaldanti 125’ e alla seconda sezione 125b’ delle barre riscaldanti 125’. Le zone B2 e D2 si distinguono l’una dall’altra per il fatto di essere in grado di generare potenze termiche differenti per effetto dello sbilanciamento sopra descritto; ad esempio, la zona riscaldante B2 è in grado di generare una potenza termica maggiore della zona riscaldante D2. Lo sbilanciamento di potenza termica generata dalle barre riscaldanti nel secondo strato radiante 120 è invertito rispetto a quello del primo strato radiante 110.
Nel secondo strato radiante 120, il primo settore formato dalle zone riscaldanti A2 e C2 e il secondo settore formato dalle zone riscaldanti B2 e D2 sono controllabili tramite la circuiteria di controllo 102 in maniera indipendente l’uno dall’altro.
Inoltre, gli strati radianti 110 e 120 sono controllabili tramite la circuiteria di controllo 102 in maniera indipendente l’uno dall’altro.
Le quattro zone riscaldanti A1, B1, C1, D1 del primo strato radiante 110 sono rispettivamente sovrapposte alle quattro zone riscaldanti A2, B2, C2, D2 del secondo strato radiante 120 in modo tale che, complessivamente, nel riscaldatore 100 siano definite quattro zone riscaldanti, una prima formata dalle zone A1 e A2 sovrapposte, una seconda formata dalle zone B1 e B2 sovrapposte, una terza formata dalle zone C1 e C2 sovrapposte, e una quarta formata dalle zone D1 e D2 sovrapposte.
Lo sbilanciamento di potenza termica nel primo strato radiante 110 può essere tale che nelle zone A1 e B1 del primo strato radiante 110 adiacenti alla parte di supporto 101 la potenza termica generata dalle barre riscaldanti 115, 115’ sia bassa, ad esempio prossima a zero, e nelle zone C1 e D1 del primo strato radiante 110 lontane dalla parte di supporto 101 la potenza termica generata dalle barre riscaldanti 115, 115’ sia alta, ad esempio di qualche migliaio di watt. Inversamente, lo sbilanciamento di potenza termica nel secondo strato radiante 120 può essere tale che nelle zone A2 e B2 del secondo strato radiante 120 adiacenti alla parte di supporto 101 la potenza termica generata dalle barre riscaldanti 125, 125’ sia alta, ad esempio di qualche migliaio di watt, e nelle zone C2 e D2 del secondo strato radiante 120 lontane dalla parte di supporto 101 la potenza termica generata dalle barre riscaldanti 125, 125’ sia bassa, ad esempio prossima a zero.
Per fare un esempio numerico, il riscaldatore può essere configurato in modo tale che le zone A1 e B1 del primo strato radiante 110 e le zone C2 e D2 del secondo strato radiante 120 non siano in grado di generare una potenza termica (ad esempio configurandole in modo che siano prive di elementi PTC), e in modo tale che le zone C1 e D1 del primo strato radiante 110 e le zone A2 e B2 del secondo strato radiante 120 siano in grado di generare ciascuna una potenza di 2000 W.
Se si attiva ad esempio il primo settore (A1+C1) del primo strato radiante 110 si avrà una potenza concentrata di 2000 W nel quadrante formato dalle zone sovrapposte C1 e C2.
Se si volesse anche una potenza concentrata di 2000 W nel quadrante formato dalle zone sovrapposte B1 e B2, basterebbe accendere il secondo settore (B2+D2) del secondo strato radiante 120.
Di conseguenza verrebbero tutte le altre combinazioni.
Si intende che l’invenzione non è limitata alle forme di realizzazione qui descritte ed illustrate, ma è invece suscettibile di modifiche relative a forma e disposizioni di parti, dettagli costruttivi e di funzionamento, secondo le numerose possibili varianti che appariranno opportune ai tecnici del settore, e che sono da intendersi comprese nell’ambito del trovato, così come definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (2)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Riscaldatore elettrico a coefficiente di temperatura positivo per un veicolo, comprendente una parte di supporto (101) e una circuiteria di controllo (102) alloggiata nella parte di supporto (101), un primo e un secondo strato radiante (110, 120) sovrapposti l’uno all’altro e configurati per essere attraversati da un flusso d’aria, ciascuno strato radiante (110, 120) comprendendo una pluralità di barre riscaldanti (115, 115’; 125, 125’), estendentisi dalla parte di supporto (101) e collegate in parallelo alla circuiteria di controllo (102), ciascuna di dette barre riscaldanti presentando una prima sezione (115a, 115a’; 125a, 125a’) adiacente alla parte di supporto e una seconda sezione (115b, 115b’; 125b, 125b’) lontana dalla parte di supporto (101), in cui ciascuno strato radiante (110, 120) comprende un primo settore di strato (A1, C1; A2, C2) e un secondo settore di strato (B1, D1; B2, D2) controllabili tramite la circuiteria di controllo (102) in maniera indipendente l’uno dall’altro, in cui gli strati radianti (110, 120) sono collegati in parallelo alla circuiteria di controllo (102) e sono controllabili tramite la circuiteria di controllo (102) in maniera indipendente l’uno dall’altro, e in cui le barre riscaldanti (115, 115’; 125, 125’) sono configurate in modo tale che, nel primo strato radiante (110), la seconda sezione (115b, 115b’) delle rispettive barre riscaldanti (115, 115’) sia in grado di generare una potenza termica maggiore della prima sezione (115a, 115a’) delle rispettive barre riscaldanti (115, 115’) e, nel secondo strato radiante (120), la prima sezione (125a, 125a’) delle rispettive barre riscaldanti (125, 125’) sia in grado di generare una potenza termica maggiore della seconda sezione (125b, 125b’) delle rispettive barre riscaldanti (125, 125’).
  2. 2. Riscaldatore secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna di dette barre riscaldanti comprende una stringa di termistori collegati in parallelo, in cui la prima sezione (115a, 115a’) e la seconda sezione (115b, 115b’) delle barre riscaldanti (115, 115’) del primo strato radiante (110) presentano rispettive configurazioni di termistori in grado di generare potenze termiche differenti l’una dall’altra, e in cui la prima sezione (125a, 125a’) e la seconda sezione (125b, 125b’) delle barre riscaldanti (125, 125’) del secondo strato radiante (120) presentano rispettive configurazioni di termistori in grado di generare potenze termiche differenti l’una dall’altra.
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