DE102009009425A1 - Heater resistor, particularly heating device for use in vehicle, has two elongated conductors which run side by side in sectional manner, where conductors are made of carbon, copper and iron - Google Patents

Abstract

The heater resistor (1) has two elongated conductors which run side by side in sectional manner. The conductors are partially covered by a resistance film with a highly specific electrical resistance as a part of the conductors. The resistance film is partially formed from salt, oxide, phosphate, nitride, carbon, copper, iron, nitrocarbide, oxalic acid salt, oil, grease, silicon, alcohol, molybdenum, sulphide and iron sulfide. The conductors are made of carbon, copper and iron. An independent claim is also included for method for manufacturing the heater resistor or heating device.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Heizeinrichtung.One The subject of the present invention is an electric heating device.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, hierzu Heizwiderstände aus Kupferdraht zu benutzen, allerdings ist deren Beständigkeit gegen mechanische Belastung in vielen Fällen nicht ausreichend, selbst wenn man eine Vielzahl von Filamenten vorsieht, um die Belastung besser zu verteilen.It is known, this heating resistors made of copper wire, but its durability against mechanical stress in many cases insufficient, even if you provide a variety of filaments to the load better to distribute.

Stahl-Heizlitzen zeichnen sich durch sehr gute Dauerbiegefestigkeit aus, sind jedoch aufgrund des relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstandes des Stahls nur bedingt als Heizlitze einsetzbar. Für Stahl-Heizlitzen mit elektrischem Widerstand von ca. kleiner 3 Ω/m sind Verbunde mit z. B. Kupfer oder leitfähigen Kupferlegierungen erforderlich.Steel heating strands are characterized by very good flex life, but are due to the relatively high electrical resistivity of the steel can be used only conditionally as Heizlitze. For steel heating strands with electrical resistance of less than 3 Ω / m are composites with z. B. Copper or conductive Copper alloys required.

Um Hot Spots in Folge des Bruches eines Teils der Filamente eines Drahtverbundes zu vermeiden, werden Heizlitzen-Filamente aus Kupfer mit Dicken größer 0,050 mm häufig mit einem Lack einzeln elektrisch isoliert. Bei den sehr dünnen Stahlfilamenten (< 0,050 mm) ist es technisch aber sehr aufwendig bis nicht möglich eine ausreichende, gleichmäßige Lackisolierung aufzubringen, die ausreichend getrocknet bzw. ausgehärtet werden kann, ohne dass die Einzelfilamente zusammenhaften, bei Biegung die Lackschicht beschädigt wird und/oder die Flexibilität der gesamten Heizlitze beeinträchtigt wird.Around Hot spots as a result of breakage of part of the filaments of a wire composite To avoid this, filament heaters are made of copper with thicknesses greater than 0.050 mm often individually insulated electrically with a varnish. For the very thin steel filaments (<0.050 mm) it technically but very expensive to not possible a sufficient, uniform paint insulation apply, which are sufficiently dried or cured can, without bending the individual filaments, at bending the Paint layer damaged will and / or the flexibility affected the entire heating strand becomes.

Es wird jedoch erwartet, dass elektrische Heizelemente die gewünschte Heizleistung erbringen, zu akzeptablen Preisen herstellbar sind, und dass keine Gefährdung von ihnen ausgeht. Daher besteht Bedarf an technischen Lösungen, die eine oder mehrere dieser Anforderungen angemessen erfüllen.It However, electrical heating elements are expected to produce the desired heat output produce at acceptable prices, and that none endangering emanating from them. Therefore, there is a need for technical solutions which adequately meet one or more of these requirements.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Vor diesem Hintergrund wird ein technisches Konzept mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.In front This background is a technical concept with the characteristics proposed by claim 1. Further advantageous embodiments are the further claims and the following description.

Figurencharacters

Im Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Ausführungen sollen die Erfindung verständlich machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Selbstverständlich lassen sich im Rahmen der Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene Merkmale auch weglassen, abwandeln oder ergänzen. Auch können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen selbstverständlich untereinander kombiniert werden. Entscheidend ist, dass das Konzept der Erfindung im Wesentlichen umgesetzt ist. Wenn ein Merkmal zumindest teilweise zu erfüllen ist, so schließt dies ein, dass dieses Merkmal auch vollständig erfüllt ist oder im Wesentlichen vollständig erfüllt ist. „Im Wesentlichen” bedeutet dabei insbesondere, dass die Umsetzung eine Erzielung des erwünschten Nutzens in erkennbarem Ausmaß erlaubt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein entsprechendes Merkmal zu mindestens 50%, 90%, 95% oder 99% erfüllt ist. Ist eine Mindestmenge angegeben, so kann selbstverständlich auch mehr als diese Mindestmenge verwendet werden. Was für ein Objekt beschrieben ist, kann auch auf den überwiegenden Teil oder die Gesamtheit aller anderen artgleichen Objekte angewandt werden. Sofern nichts anderes angegeben ist, schließen Intervalle ihre Randpunkte mit ein.in the Details of the invention will be explained below. These designs the invention should be understood do. However, they have only exemplary character. Of course, let in the context of the invention, one or more described Also omit, modify or supplement features. Also, the Features of different embodiments of course with each other be combined. It is crucial that the concept of the invention is essentially implemented. If a feature at least partially to fulfill is, so close this is that this feature is also fully or substantially fulfilled Completely Fulfills is. "In the Essence "means In particular, that the implementation of an achievement of the desired Benefits to a noticeable extent. This may in particular mean that a corresponding feature to at least 50%, 90%, 95% or 99%. Is a minimum amount stated, so of course Also more than this minimum amount can be used. What kind of object can also be applied to the vast majority or the Entirety of all other similar objects. Provided unless stated otherwise, intervals close their edge points with a.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

1 zeigt einen zu temperierenden Gegenstand 100. Darunter fallen insbesondere alle von Personen berührten Objekte bzw. Oberflächen, wie z. B. Inneneinrichtungsgegenstände von Häusern, Liegen, Polster, Inneneinrichtungsgegenstände eines Luft-, Wasser-, Land-, Schienen-, oder Kraftfahrzeugs wie z. B. ein Armaturenbrett, eine Türverkleidung, eine Sitzauflage, ein Fahrzeughimmel, ein Polster, ein Bezug oder gemäß 1 ein Sitz 100' oder eine Armauflage 100''. 1 shows an object to be tempered 100 , This includes in particular all objects touched by persons or surfaces, such. B. interior furnishings of houses, chairs, cushions, interior furnishings of an air, water, land, rail, or motor vehicle such. As a dashboard, a door trim, a seat cover, a vehicle roof, a cushion, a cover or according to 1 a seat 100 ' or an armrest 100 '' ,

Mindestens eine elektrische Heizeinrichtung 1 ist mit mindestens einem elektrischen Heizwiderstand 6 ausgestattet.At least one electric heater 1 is with at least one electrical heating resistor 6 fitted.

Mindestens ein elektrischer Heizwiderstand 6 ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Material gefertigt, dessen Zusammensetzung zumindest Anteile von Eisen und/oder Stahl enthält. Mindestens ein elektrischer Heizwiderstand 6 ist vorzugsweise so geformt, dass er einen möglichst großen Teil einer zu beheizenden Fläche überstreicht und möglichst flexibel und elastisch ist, um mechanischen Belastungen zu folgen oder auszuweichen. Zweckmäßig ist, wenn der Heizwiderstand strangförmig gestaltet ist und zwei oder mehr Einzelstränge aufweist. Diese können in einem gleichartigen Muster nebeneinander oder ineinander greifend verlaufen (2). Sie können aber auch so angeordnet sein, dass einzelne Leiter einen Großteil der mechanischen Last tragen und andere Leiter um erstere Leiter herumgewunden sind.At least one electrical heating resistor 6 is preferably at least partially made of a material whose composition contains at least proportions of iron and / or steel. At least one electrical heating resistor 6 is preferably shaped so that it covers as large a part of a surface to be heated and is as flexible and elastic as possible to follow or avoid mechanical loads. It is expedient if the heating resistor is designed strand-shaped and has two or more single strands. These can run in a similar pattern next to each other or interlocking ( 2 ). But they can also be arranged so that individual conductors carry a large part of the mechanical load and other conductors are wound around former conductors.

Um mechanische und chemische Beständigkeit zu optimieren, können unterschiedliche Arten von Leitern 6a miteinander kombiniert werden, z. B. Stahlleiter (insbesondere im Inneren des Heizwiderstandes 6) mit kupferhaltigen Strängen (insbesondere im Außenbereich des Heizwiderstandes 6).To optimize mechanical and chemical resistance, different types of conductors can be used 6a be combined with each other, for. B. Steel ladder (especially inside the heating resistor 6 ) with copper-containing strands (especially in the outer area of the heating resistor 6 ).

Vorzugsweise werden ein oder mehrere Leiter 6a elektrisch voneinander isoliert bzw. der Übergangswiderstand ist so stark erhöht, dass im Falle von Brüchen einzelner Leiter 6a keine Hot Spots entstehen.Preferably, one or more conductors 6a electrically isolated from each other or the contact resistance is increased so much that in the case of fractures of individual conductors 6a no hot spots arise.

Hierzu wird mindestens ein Leiter 6a zumindest teilweise mit einer Widerstandsschicht 16 überzogen.For this purpose, at least one conductor 6a at least partially with a resistance layer 16 overdrawn.

Dazu können folgende, vorzugsweise kontinuierliche Verfahren eingesetzt werden:

• – Brünierung (Behandlung mit Salzlösung oder -schmelze)
• – Anodisches Oxidieren (elektrolytisches, anodisches Oxidieren)
• – Phosphatierung (Behandlung mit Phosphorsäure)
• – Nitrieren oder Nitrocarburieren (Behandlung mit stickstoffabgebenden Verbindungen oder stickstoff- und kohlenstoffabgebenden Verbindungen)
• – Oxalieren (Behandlung mit Oxalsäurelösung)

For this purpose, the following, preferably continuous processes can be used:

• - Blacking (treatment with saline solution or melt)
• Anodizing (electrolytic, anodizing)
• Phosphating (treatment with phosphoric acid)
• Nitriding or nitrocarburizing (treatment with nitrogen donating compounds or nitrogen and carbon donating compounds)
• - Oxalization (treatment with oxalic acid solution)

Als weitere Verfahren zur Isolation der Heizlitzen-Einzelfilamente können Öle wie z. B. sehr gut haftendes Silikonöl, Fette oder andere flüssige, gut haftende, gut benetzende organische oder anorganische Verbindungen wie z. B. Alkohole oder Molybdänsulfid (MoS) eingesetzt werden. Letztgenanntes kann auch im thermischen Verfahren zu Eisensulfid und Molybdän umgesetzt werden. Bei allen genannten Verfahren kann zusätzlich zum Schutz eine Kunststoff-Außenisolationsschicht aufextrudiert werden. Bei den oben genannten Verfahren bildet sich auf den einzelnen Stahl-(Kupfer)-Heizlitzenfilamenten eine Isolationsschicht mit geringer elektrischer Leitfähigkeit aus Eisenoxiden, Eisenphosphat, Eisennitrid mit ggf. eingelagertem Kohlenstoff, Eisenoxalat oder aus den weiteren genannten Verbindungen.When Other methods for insulating the heating strands individual filaments oils such. B. very well adhering silicone oil, Fats or other liquid, well-adherent, well-wetting organic or inorganic compounds such as As alcohols or molybdenum sulfide (MoS) are used. The latter can also be done in thermal Process to be converted to iron sulfide and molybdenum. At all mentioned method may additionally To protect a plastic outer insulation layer be extruded. In the above method is formed the individual steel (copper) -Hitzitzfilamenten an insulating layer with low electrical conductivity from iron oxides, iron phosphate, iron nitride with possibly intercalated Carbon, iron oxalate or from the other compounds mentioned.

Das Verfahren des Nitrierens erhöht die Oberflächenhärte der einzelnen Filamente; das Oxalieren und die Oberflächenbenetzung mit z. B. Silikonölen verbessert auch die Gleiteigenschaften zwischen den Einzelfilamenten.The Nitriding process increased the surface hardness of individual filaments; oxalation and surface wetting with z. B. silicone oils also improves the sliding properties between the individual filaments.

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Heizeinrichtungheater

66

Heizwiderstandheating resistor

6a6a

Leiterladder

1616

Widerstandsschichtresistance layer

100100

Zu temperierender GegenstandTo tempering object

101101

SitzSeat

102102

Armauflagearmrest

Claims (6)

Heizwiderstand (6), der mindestens zwei längliche, zumindest abschnittsweise nebeneinander verlaufende Leiter (6a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leiter (6a) zumindest teilweise von einer Widerstandsschicht (16) bedeckt ist, die einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist, als zumindest ein Teil des Leiters (6a), der von der Widerstandsschicht (16) bedeckt ist.Heating resistor ( 6 ), the at least two elongated, at least partially juxtaposed conductor ( 6a ), characterized in that at least one conductor ( 6a ) at least partially by a resistive layer ( 16 ) which has a higher electrical resistivity than at least part of the conductor ( 6a ), of the resistance layer ( 16 ) is covered. Heizwiderstand (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Widerstandsschicht (16) und im von dieser Widerstandsschicht (16) bedeckten Leiter (6a) zumindest teilweise die gleichen chemischen Bestandteile enthalten sind, insbesondere Kupfer, Eisen und/oder Kohlenstoff.Heating resistor ( 6 ) according to claim 1, characterized in that in the resistance layer ( 16 ) and in the of this resistance layer ( 16 ) covered ladder ( 6a ) at least partially contain the same chemical constituents, in particular copper, iron and / or carbon. Heizwiderstand (6) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht (16) zumindest teilweise gebildet ist aus mindestens einem der folgenden Bestandteile: Salz, Oxid, Phosphat, Nitrit, Nitrocarburit, Oxalsäuresalz, Öl, Fett, Silikonöl, Alkohol, Molybdän, Sulfid, Eisensulfid.Heating resistor ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance layer ( 16 ) is at least partially formed from at least one of the following: salt, oxide, phosphate, nitrite, nitrocarburite, oxalic acid salt, oil, fat, silicone oil, alcohol, molybdenum, sulfide, iron sulfide. Heizeinrichtung (1), insbesondere Sitzheizung, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Heizwiderstand (6) nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist.Heating device ( 1 ), in particular seat heating, characterized in that it comprises at least one heating resistor ( 6 ) according to one of the preceding claims. Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es versehen ist mit mindestens einer Heizeinrichtung (1) und/oder einem Heizwiderstand (6) nach einem der voranstehenden Ansprüche.Vehicle, characterized in that it is provided with at least one heating device ( 1 ) and / or a heating resistor ( 6 ) according to any one of the preceding claims. Verfahren zur Herstellung eines Heizwiderstandes (6) oder einer Heizeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein darin enthaltener Leiter (6a) zumindest teilweise mindestens einem der folgenden Verfahrensschritte unterworfen wird: Brünieren, Oxidieren, Anodisches Oxidieren, Phosphatieren, Nitrieren, Nitrocarburieren, Oxalieren, Beschichten mit Öl, Silikon, Silikonöl, Alkohol, Molybdänsulfit, Molybdän.Method for producing a heating resistor ( 6 ) or a heating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one conductor contained therein ( 6a ) is at least partially subjected to at least one of the following process steps: burnishing, oxidizing, anodizing, phosphating, nitriding, nitrocarburizing, oxalating, coating with oil, silicone, silicone oil, alcohol, molybdenum sulfite, molybdenum.