DE68917623T2 - Flacher elektrischer Heizwiderstand. - Google Patents

Flacher elektrischer Heizwiderstand.

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DE68917623T2 DE1989617623 DE68917623T DE68917623T2 DE 68917623 T2 DE68917623 T2 DE 68917623T2 DE 1989617623 DE1989617623 DE 1989617623 DE 68917623 T DE68917623 T DE 68917623T DE 68917623 T2 DE68917623 T2 DE 68917623T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein flaches elektrisches Widerstandsheizelement.
  • Widerstandselemente der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, finden zahlreiche verschiedene Verwendungen. Beispiele solcher Verwendungen sind das Heizen flacher Oberflächen wie Fußböden und Dächer, d.h. Zimmer- und Raumheizung, Heizung elektrisch beheizter Schlafdecken und Matratzen, insbesondere für medizinische Zwecke. Die vorliegende Erfindung kann in allen diesen Anwendungsfällen mit Vorteil angewandt werden, sie ist jedoch speziell für die Verwendung als Heizelement für Wasserbetten bestimmt.
  • Die Widerstandselemente für den oben angeführten Zweck sind geelgneterweise sogenannte Folienelemente. Diese umfassen einen elektrischen Leiter, der an und/oder zwischen Folien aus Isoliermaterial, vorzugsweise Kunststoffolie, angebracht ist. Um die gewünschten Eigenschaften der Elemente zu erhalten, kann die Folie mehrere Lagen besitzen. Die allgemein am meisten verwendeten Kunststoffmaterialien sind Polyester, Polyethylen und PVC, jedoch werden für spezielle Anwendungen hochtemperaturbeständige Materialien wie Polyimid benutzt.
  • Der elektrische Leiter, der in die Isolierpumpe eingebettet ist, ist vorzugsweise ein Draht oder ein Band aus dünner Metallfolie. Sein Muster kann dadurch erreicht werden, daß eine Metallfolie geätzt wird, die mit einer Kunststoffolie laminiert ist. Die Dicke der Metallfolie kann in der Größenordnung von hundertstel mm sein, und die Breite der Bänder in dem so hergestellten Muster kann von einigen wenigen zehntel mm bis zu wenigen mm reichen. Geeignete Metallwerkstoffe sind Messing, Aluminium und bestimmte korrosionsfreie Legierungen, Nickel-Chrom-, Kupfer-Nickel- und Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen. Für spezielle Zwecke werden auch Blei/Zinn-Legierungen verwendet. Es ist ferner möglich, daß der Widerstandsdraht ein Metalldraht vorzugsweise mit einem kreisförmigen Querschnitt ist, der an der Folie in einem gewünschten Muster angebracht wird.
  • Wie die meisten anderen elektrischen Einrichtungen erzeugen auch Widerstandselemente elektromagnetische Felder. Solche Felder können Auswirkungen auf den Menschen haben, jedoch ist bislang wenig darüber bekannt, welche Auswirkungen diese magnetischen Felder auf den Menschen haben können. Dieses trifft zumindest im Falle von Magnetfeldern zu, die mit niedrigen Frequenzen schwanken und eine geringe Stärke besitzen. Elektrischer Strom für den Hausgebrauch hat eine Frequenz von etwa 50 Hertz, was in diesem Fall als eine niedrige Frequenz anzusehen ist, und Geräte und Vorrichtungen, die im Haushalt verwendet werden, rufen nur Magnetfelder von geringer Stärke hervor. Da der Einfluß solcher Magnetfelder auf den Menschen insgesamt unbekannt ist, besteht allgemein der Wunsch, daß die Stärke dieser Magnetfelder so niedrig wie möglich sein soll, um die Auswirkungen, falls vorhanden, auf ein Minimum herabzusetzen. Widerstandselemente der hier betrachteten Art rufen ebenfalls solche Magnetfelder hervor, und die Erfindung betrifft Widerstandselemente der Art, bei denen die Stärke der Magnetfelder beträchtlich niedriger ist als bei zuvor bekannten Widerstandselementen der entsprechenden Art, den sogenannten Folienelementen.
  • In DE-C-566 962 ist ein Verfahren zum Verlegen von Heizdraht in einer Schleifenanordnung beschrieben, bei dem der Draht einmal gefaltet wird, um zwei parallele Drähte zu erhalten, und diese "ein" und "aus" parallel zueinander anzubringen, wodurch man vier parallele Leiter erhält. Es wird betont, daß die Leiter sich nicht kreuzen dürfen. Das resultierende Muster sind parallele Leiter, wobei die Stromrichtung in einem Leiter in einem gegebenen Augenblick entgegengesetzt ist zu der Stromrichtung in den benachbarten Leitern.
  • Gemäß der Erfindung ist ein flaches elektrisches Widerstandsheizelement geschaffen, wie es im Anspruch 1 beansprucht ist. Dieses Element hat in Schleifen über eine Fläche verlegte elektrische Leiter, wobei die Leiter einen Widerstandsdraht oder ein Widerstandsband umfassen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifen vier zueinander über im wesentlichen das gesamte Element parallele Leiter und Anordnungen für eine Verbindung der Leiter mit einer Spannungsquelle besitzen. Die vier parallelen Leiter sind elektrisch so verbunden, daß in einem gegebenen Augenblick die Stromrichtung in den beiden äußeren Leitern die gleiche Richtung und in den beiden inneren Leitern die gleiche Richtung entgegengesetzt zu den äußeren Leitern hat. Vorzugsweise sind die Leiter zwei zu zwei an einem Ende verbunden, so daß zwei Paare paralleler Leiter erreicht werden. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Leiter an jedem Ende einen Anschlußpunkt besitzen und daß ein Anschlußpunkt jedes Leiterpaares mit einem Anschlußpunkt am anderen Leiterpaar verbunden und ein Anschlußpunkt jedes Leiterpaares an eine Spannungsquelle angeschlossen ist. Vorzugsweise sind die beiden miteinander verbundenden Anschlußpunkte der beiden Leiterpaare nicht diejenigen zweier benachbart zueinander positionierter der vier parallelen Leiter. Die von den vier parallelen Leitern gebildeten Schleifen sollten so auf der Oberfläche verlegt werden, daß die Leiter soweit wie möglich parallel zueinander verlaufen, wodurch der Abstand zwischen zwei Leitern im wesentlichen der gleiche ist sowohl zwischen den vier Leitern als auch zwischen benachbart zueinander positionierten Leitern benachbarter Schleifen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Wege der Erzeugung von Elementen gemäß der Erfindung. Die Figuren 3 und 4 zeigen in entsprechender Weise gebildete Elemente mit längeren Leitern, die in mehreren Schleifen angeordnet sind. Die Fig. 5 zeigt ein Element nach der Erfindung in natürlicher Größe. Die Fig. 6 zeigt ein Element nach dem Stand der Technik.
  • In den Figuren 1 bis 5 sind gleiche Bezugszahlen für die gleichen Teile verwendet worden. Die Elemente umfassen eine Anzahl von Schleifen, und in Fig. 4 ist ein Teil einer solchen Schleife von einer gestrichelten Linie 10 umschlossen. Jede Schleife hat vier parallele und mit gleichen Abständen voneinander angeordnete Leiter. Wie in den Figuren 1 bis 4 gezeigt, erhält man die vier parallelen Leiter einer Schleife unter Verwendung zweier Drähte oder Bänder 1 und 2. Wie z.B. in Fig. 3 gezeigt, erhält man ein Leiterpaar (d.h. zwei Leiter) von jedem Draht oder Band, wobei zwei derartige Paare die vier Leiter einer Schleife bilden. Die Leiter bzw. Leiterpaare haben Anschlußpunkte 3, 4, 5 und 6. Bei jedem Paar von Leiter oder dgl. ist ein Anschlußpunkt 3 und 6 mit einer entsprechenden Leitung 7 und 8 verbunden. Die Leitungen können Bänder mit erweiterten Bereichen 7A und 8A sein oder auf andere geeignete Weise hergestellt sein. Die beiden Leiterpaare sind durch den Verbinder 9 verbunden. Letzterer kann wie bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung eine Wärmesicherung 10 aufweisen.
  • Das Element nach dem Stand der Technik, wie in Fig. 6 gezeigt, umfaßt einen Leiter 11 mit zwei Leitungen 12 und 13.
  • In den Figuren 1 bis 4 und 6 ist die Stromrichtung in einem gegebenen Augenblick durch Pfeile angegeben. Es ist daraus ersichtlich, daß bei einem Element nach der Erfindung die Stromrichtung in den beiden äußeren Leitern ein und dieselbe und bei den beiden inneren Leitern die gleiche in entgegengesetzter Richtung ist. Diese Anordnung bringt eine erhebliche Verringerung des von den Elementen erzeugten magnetischen Feldes mit sich. Im Unterschied zu den Elementen nach der Erfindung ist die Stromrichtung in zwei benachbarten Leitern in einem Element nach dem Stand der Technik, wie in Fig. 6 gezeigt, stets gegenläufig zueinander.
  • Die von verschiedenen Elementen erzeugten magnetischen Felder sind aufgezeichnet worden. Die Aufzeichnungen wurden in einem Abstand von 10 cm rechtwinklig von der ebenen Oberfläche der Elemente und bei an einen Wechselstrom von 220 V, 50 Hz angeschlossenen Elementen vorgenommen. Zum Zeitpunkt der Aufzeichnung betrug der Strom in den Elementen etwa 1,4 A. Bei Elementen nach der Erfindung betrug das Magnetfeld an verschiedenen Positionen über dem Element 0,10 bis 0,15 µT. Unter den gleichen Bedingungen wurden auch Aufzeichnungen mit einem Element nach dem Stand der Technik vorgenommen, wobei das Magnetfeld etwa 1,6 µT betrug.

Claims (4)

1. Flaches elektrisches widerstandsheizelement mit in Schleifen über eine Fläche verlegten elektrischen Leitern, wobei die Leiter einen Widerstandsdraht oder ein widerstandsband umfassen, jede schleife zwei Paare von Leitern (1,2) besitzt und jede schleife von vier Leitern gebildet ist, die im wesentlichen Parallel über das gesamte Heizelement verlaufen und Anordnungen zur Verbindung der Leiter mit einer Spannungsquelle umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter elektrisch so verbunden sind, daß in einem gegebenen Augenblick die Stromrichtung in den beiden äußeren Leitern jeder schleife die gleiche Richtung und in den beiden inneren Leitern die gleiche Richtung entgegengesetzt zu derjenigen der äußeren Leiter hat und daß die Schleifen so auf der Fläche verlegt sind, daß die Leiter so weit wie möglich parallel zueinander verlaufen, wobei der Abstand zwischen zwei beliebigen Leitern im wesentlichen der gleiche ist sowohl zwischen den vier Leitern jeder schleife als auch zwischen den außeren Leitern jeder schleife und den äußeren Leitern der benachbarten schleife.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter zwei zu zwei an einem Ende verbunden sind, so daß zwei Paare (1,2) paralleler Leiter erhalten sind.
3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Leiterpaar (1,2) ein Anschlußpunkt (3,6) mit einer Spannungsquelle und ein Anschlußpunkt (4,5) mit einem Anschlußpunkt am anderen Leiterpaar verbunden ist.
4 Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden miteinander verbundenen Anschlußpunkte der beiden Leiterpaare nicht diejenigen zweier benachbart zueinander positionierter der vier parallelen Leiter sind.
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