DE19816816A1 - Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement - Google Patents
Elektrisch erwärmbares FlächenheizelementInfo
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Abstract
Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement (8), mit einem elektrisch nicht leitenden Grundgewebe, in das stromleitende Kontaktleiter (1, 2) und Heizleiter (3) eingebunden sind, wobei die Heizleiter (3) zwischen den in einem Abstand voneinander angeordneten Kontaktleitern (1, 2) wellen- oder mäanderförmig nebeneinander verlaufen und eine gegenüber dem Abstand der Kontaktleiter (1, 2) größere Länge aufweisen. Die Heizleiter (3) berühren sich über ihre Länge an mehreren Stellen mit benachbarten Heizleitern (3) stromleitend und bilden dadurch ein Heiznetz.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisch erwärmbares Flächenheizelement mit den im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Ein derartiges Flächenheizelement ist in der EP-A-0 548 574 beispielsweise als Sitz
heizung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, das zwischen zwei mit einer Span
nungsquelle verbindbaren Kontaktleitern nebeneinander angeordnete Heizleiter auf
weist, die über Maschenfäden des Grundgewebes sinusförmig verlaufen und strom
durchflossen eine Erwärmung einer Sitzfläche oder dgl. bewirken. Die vorzugsweise
aus Kohlefasern bestehenden Heizleiter können auch in einer anderen vorgebbaren
Weise über das Grundgewebe verlaufen, ohne daß sich benachbarte Heizleiter zwi
schen den Kontaktleitern berühren. Die Heizleiter kreuzen die Kontaktleiter im rech
ten Winkel und werden von darüber liegenden Maschen des Grundgewebes gegen
die Kontaktleiter gepreßt. Dadurch soll ein homogenes Heizelement mit besonders
hoher Flexibilität auch unter mechanischen Belastungen gebildet sein, das einen
stets gleichbleibenden Widerstandswert aufweist. Das Grundgewebe ist jedoch ein
maschenbildendes Gestricke oder Gewirke, das sich bei Zugbelastungen erheblich
dehnt. Bei größeren Verformungen des Grundgewebes kann es deshalb vorkom
men, daß die nicht dehnbaren Heizleiter aus Kohlenstoff brechen. Ist ein Heizleiter
gebrochen, so fällt dieser insgesamt aus, wodurch ein entsprechender Bereich von
dem Flächenheizelement nicht oder von den benachbarten Heizleitern spürbar
weniger erwärmt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch erwärmbares Flächenheiz
element mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, das
auch bei einem Bruch eines Heizleiters weitgehend gleichmäßig zu erwärmen ist.
Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Nachdem sich die Heizleiter über ihre Länge an mehreren Stellen mit benachbarten
Heizleitern stromleitend berühren und von Fäden des Grundgewebes in Berührung
gehalten sind, bilden die Heizleiter ein Heiznetz, bei dem sich der Bruch eines Heiz
leiters lediglich an einer Heiznetzmasche auswirkt. Die intakten Bereiche des gebro
chenen Heizleiters werden über andere, mit benachbarten Heizleitern gebildete
Heiznetzmaschen stromdurchflossen, wodurch sich auch nach einem Bruch eines
Heizleiters das stromdurchflossene Flächenheizelement weitgehend gleichmäßig er
wärmen kann. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Grund
gewebe in zwei zueinander senkrechten Richtungen jeweils etwa parallel verlaufen
de Fäden auf und sind die Heizleiter mit einer solchen, gegenüber dem Abstand der
Kontaktleiter größeren Länge gefertigt, daß bei einer Zugbeanspruchung des Grund
gewebes allenfalls Fäden des Grundgewebes in eine gestreckte Länge gelangen,
jedoch nicht die Heizleiter. Die Heizleiter können dadurch aus einem nicht oder
wenig dehnbaren Material gefertigt sein, das sich beispielsweise an eine veränderli
che Form eines mit dem Flächenheizelements versehenen Körpers anpassen kann.
Die Heizleiter können in einfacher Weise lediglich über Fäden des Grundgewebes in
stromleitendem Kontakt gehalten sein.
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Flächenheizelements in Draufsicht,
Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Flächenheizelement mit an die Kontaktleiter ange
schlossenen Stromleitern,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei miteinander verbundenen
Flächenheizelementen,
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, mit gegenüber dem zweiten Ausführungs
beispiel abgeändertem zweiten Flächenheizelement und
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel mit zwei separat erwärmbaren Flächenheiz
elementen.
Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Flächenheizelements ist
beispielsweise unter der Sitzfläche eines nicht dargestellten Fahrzeugsitzes
angeordnet und ermöglicht eine Erwärmung dieser Sitzfläche. Das
Flächenheizelement ist vereinfacht dargestellt und enthält ein in der Figur nicht ohne
weiteres erkennbares Grundgewebe, bei dem Fäden in zwei zueinander
senkrechten Hauptrichtungen jeweils parallel verlaufen. In das Grundgewebe sind
zwei Kontaktleiter 1, 2 eingebettet, die zueinander etwa parallel angeordnet sind und
jeweils aus einzelnen oder mehreren elektrisch leitenden Drähten, Fäden oder dgl.
bestehen können, wie dies in der Figur durch unterbrochene Linien angedeutet ist.
Mit den Kontaktleitern 1, 2 sind mehrere Heizleiter 3 verbunden, die eine gegenüber
dem Abstand der Kontaktleiter 1, 2 größere Länge aufweisen und zwischen den
Kontaktleitern 1, 2 beispielsweise sinusförmig oder mäanderförmig verlaufen. Die
Heizleiter 3 berühren sich über ihre Länge an mehreren Stellen mit benachbarten
Heizleitern 3 und stehen dadurch mit benachbarten Heizleitern 3 in stromleitendem
Kontakt. An den Berührstellen sind die Heizleiter 3 lediglich von Fäden 4 des
Grundgewebes in stromleitendem Kontakt gehalten, wodurch die Heizleiter 3 das in
Fig. 1 dargestellte Heiznetz bilden. Die Heizleiter 3 weisen eine derartige Länge auf,
daß bei einer Dehnung des Grundgewebes in einer beliebigen Richtung allenfalls
Fäden des Grundgewebes in eine gestreckte Lage gelangen, jedoch nicht die
Heizleiter 3. Benachbarte Heizleiter 3 verlaufen zumindest an einigen Berührstellen
über eine vorgebbare Länge parallel und sind auf dieser Länge von mehreren
Fäden 4 des Grundgewebes in stromleitendem Kontakt gehalten. Die Heizleiter 3
sind vorzugsweise durch Kohlefasern oder kohlenstoffbeschichtete Fäden gebildet.
In Fig. 2 ist das in Fig. 1 abgebildete Flächenheizelement verkleinert und vereinfacht
dargestellt. Wie zu erkennen ist, sind an die Kontaktleiter 1, 2 Stromleitungen 6, 7
angeschlossen, die mit einer Stromquelle, beispielsweise der Fahrzeugbatterie
verbindbar sind.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind zwei
Flächenheizelemente 8, 9 vorgesehen, von denen das Flächenheizelement 8 mit
dem in den beiden vorhergehenden Figuren angegebenen Flächenheizelement
übereinstimmt. Die beiden Flächenheizelemente 8, 9 grenzen aneinander an und
verwenden den Kontaktleiter 2 gemeinsam. Das gesamte Flächenheizelement weist
somit drei Kontaktleiter 1, 2, 10 auf, bei dem zwischen den Kontaktleitern 1, 2 die
Heizleiter 3 und zwischen den Kontaktleitern 2, 10 die Heizleiter 11 angeordnet sind.
Die Heizleiter 3 weisen eine etwa gleiche Länge auf. Ebenso weisen die Heizleiter
11 eine etwa gleiche Länge auf, die jedoch geringer als die Länge der Heizleiter 3
ist. Die Fläche des Flächenheizelements 9 ist kleiner als die Fläche des Flächen
heizelements 8. An die Kontaktleiter 1 und 10 sind Stromleitungen 7 und 12 ange
schlossen, die mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle, beispielsweise einer
Fahrzeugbatterie zu verbinden sind. Fließt durch die Heizleiter 3 und 11 ein elektri
scher Strom so erwärmen sie sich und geben ihre Wärme an eine über den
Flächenheizelementen 8 und 9 befindliche Fläche ab. Die Wärmeabgabe der Heiz
leiter 3 und 11 hängt von der Größe der einzelnen Flächenheizelemente 8 und 9,
der Länge und dem Querschnitt bzw. dem Material der Heizleiter 3 und 11 und dem
durch die Heizleiter 3 und 11 fließenden elektrischen Strom ab, der beispielsweise
über einen Spannungsregler einstellbar sein kann.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist ähnlich wie das zweite
Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 gebildet. Zur Vermeidung einer wiederholten
Beschreibung sind zwischen diesen Ausführungsbeispielen vergleichbare Teile mit
gleichen Bezugszahlen und zur Unterscheidung in Fig. 4 teilweise mit einem hoch
gestellten Zeichen versehen. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel weist das
Flächenheizelement 9' Heizleiter 11' auf, die sich gegenüber dem in Fig. 3 darge
stellten Flächenheizelement 9 über eine größere Fläche erstrecken und in der
Länge und/oder Anzahl und/oder bezüglich dem Querschnitt oder dem verwendeten
Material gegenüber den Heizleitern 11 in Fig. 3 unterschiedlich sind.
Bei dem Fig. 5 entsprechenden vierten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls zwei
Flächenheizelemente 8', 9" verwendet, die aneinander angrenzen und einen
Kontaktleiter 2 gemeinsam nutzen. Die mit den beiden vorhergehenden Ausfüh
rungsbeispielen vergleichbaren Teile weisen zur Vermeidung einer wiederholten Be
schreibung eine gleiche Bezugszahl und teilweise ein hochgestelltes Zeichen auf.
Bei dieser Ausführung sind durch die drei mit den Kontaktleitern 1, 2, 12 verbunde
nen Stromleitungen 6, 7, 12 das Flächenheizelement 8' durch Anlegen einer Span
nung an die Stromleitungen 6, 7 und das Flächenheizelement 9" durch Anlegen ei
ner Spannung an die Stromleitungen 6, 12 jeweils separat oder gemeinsam zu er
wärmen. Dabei ist die Erwärmung wie bei den vorhergehenden Ausführungen durch
eine entsprechende Längenausbildung der Heizleiter 3' bzw. 11", Wahl des Heiz
leiterquerschnitts oder des verwendeten Materials, bzw. der Anzahl und Flächenver
teilung der Heizleiter 3', 11" sowie einer beispielsweise stufenlosen Veränderung der
an die betreffenden Stromleitungen 6, 7 bzw. 6, 12 angelegten Spannung weitgehend
steuerbar, um einen vorgegeben Flächenbereich in einer gewünschten Weise
gleichmäßig oder unterschiedlich zu erwärmen.
Bei allen Ausführungsbeispielen sind die Heizleiter, die Kontaktleiter und die Strom
leiter von einer oberen und einer unteren, nicht leitenden Decklage überdeckt, die
beispielsweise mit dem Grundgewebe verwebt oder auf andere Weise verbunden ist
und die Kontaktleiter, die Heizleiter und die Stromleitungen schützt und elektrisch
isoliert. Das Flächenheizelement kann ein beliebiges Heizelement sein, das bei
spielsweise ein Verkleidungsteil, ein Lenkrad oder ein Schloß erwärmen kann. Es
ist auch möglich, das Flächenheizelement beispielsweise in einen flexiblen, nicht
stromleitenden Kunststoff oder dergleichen einzubetten.
Claims (12)
1. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement, mit einem elektrisch nicht leiten
den Grundgewebe, in das stromleitende Kontaktleiter und Heizleiter ein
gebunden sind, wobei die Heizleiter zwischen den in einem Abstand voneinan
der angeordneten Kontaktleitern Wellen- oder mäanderförmig nebeneinander
verlaufen und eine gegenüber dem Abstand der Kontaktleiter größere Länge
aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11")
über ihre Länge an mehreren Stellen mit benachbarten Heizleitern (3, 3', 11,
11', 11") stromleitend berühren und dadurch ein Heiznetz bilden.
2. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") und die benachbarten Heizleiter
(3, 3', 11, 11', 11") an den Berührstellen von Fäden (4) des Grundgewebes in
stromleitendem Kontakt gehalten sind.
3. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") eine derartige Länge
aufweisen, daß bei einer Dehnung des Grundgewebes in einer beliebigen
Richtung allenfalls Fäden des Grundgewebes in eine gestreckte Lage gelangen,
jedoch nicht die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11").
4. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgewebe in zwei zueinander
senkrechten Richtungen jeweils etwa parallel verlaufende Fäden aufweist.
5. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11")
zumindest an einigen Berührstellen über eine vorgegebene Länge parallel
verlaufen und auf dieser Länge mehrere Fäden (4) des Grundgewebes die
benachbarten Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") in stromleitendem Kontakt halten.
6. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") durch Kohle
fasern oder durch kohlenstoffbeschichtete Fasern oder Fäden gebildet sind.
7. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8, 9'
bzw. 8', 9") über ein gemeinsames Grundgewebe verbunden sind.
8. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwei Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8, 9' bzw. 8', 9") anei
nander angrenzen, die einen gemeinsamen Kontaktleiter (2) aufweisen und die
Kontaktleiter (1, 2, 10) mit Stromleitern (6, 7, 12) in Verbindung stehen, von
denen jeweils zwei Stromleiter (1, 2 bzw. 2, 10) mit einer Spannungsquelle zu
verbinden sind.
9. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Heizleiter (3 bzw. 3' bzw. 11 bzw. 11' bzw. 11") eines
Flächenheizelements (8, 8', 9, 9', 9") eine etwa gleiche Länge aufweisen.
10. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8,
9' bzw. 8', 9") in der Länge und/oder im Querschnitt und/oder im Material
unterschiedliche Heizleiter (3, 11 bzw. 3, 11' bzw. 3', 11") aufweisen oder die
Heizleiter (3, 11 bzw. 3, 11' bzw. 3', 11") der Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8,
9' bzw. 8', 9") unterschiedlich dicht angeordnet und/oder mit unterschiedlichen
elektrischen Strömen zu versorgen sind.
11. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8, 9' bzw.
8', 9") einzeln oder gemeinsam elektrisch erwärmbar sind.
12. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") und die
Kontaktleiter (1, 2, 10) und die Stromleitungen (6, 7, 12) von einer oberen und
einer unteren, elektrisch nicht leitenden Decklage überdeckt oder in einen
elastisch verformbaren Kunststoff eingebettet sind.
Priority Applications (1)
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DE1998116816 DE19816816A1 (de) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement |
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Publications (1)
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ID=7864685
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