EP3174368B1

EP3174368B1 - Heizeinrichtung

Info

Publication number: EP3174368B1
Application number: EP16199804.2A
Authority: EP
Inventors: Lutz Ose; Michael Riffel; Uwe Schaumann; Christian Seidler; Wolfgang Wittenhagen
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2036-11-21
Also published as: EP3174368A1; US20170156178A1; DE102015223493A1; CN107041024B; CN107041024A; US10645758B2

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung mit einem Träger und einem darauf angeordneten Heizelement.
Im Stand der Technik gibt es zahlreiche Heizeinrichtungen mit einem Träger und einem darauf angeordneten Heizelement, beispielsweise entsprechend der DE 19741093 A1 oder der DE 3545454 A1 . Dort wird mit der konstruktiven Ausgestaltung des Heizelements versucht, die Fläche des Trägers möglichst großflächig und möglichst gleichmäßig zu beheizen, um an einer Heizseite des Trägers eine möglichst gute Wärmeentwicklung zu erzeugen.
Des Weiteren ist beispielsweise aus der DE 10021512 A1 bekannt, ein Heizelement auf einem Träger in einer sogenannten Mäanderform anzuordnen. Die Schleifen der Mäanderform sollen im Wesentlichen die Gesamtfläche des Trägers überdecken und somit ebenfalls eine gleichmäßige Beheizung ermöglichen.
Aus der FR 1322991 A ist eine Heizeinrichtung bekannt mit mehreren Heizelementen, welche insbesondere für eine Heizdecke verwendet werden kann, die aber nicht darauf eingeschränkt sein soll. Dort sind von einem Anschluss ausgehend mehrere Heizelemente vorgesehen, die seriell hintereinander in Heizleitergruppen aufgeteilt sind, wobei in einigen der Heizleitergruppen auch zwei Heizelemente parallel zueinander geschaltet sind.

AUFGABE UND LÖSUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Heizeinrichtung zu schaffen, mit der Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, eine gleichmäßig verteilte Heizleistung zu erzeugen bzw. eine gleichmäßige Beheizung zu ermöglichen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Es ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung einen Träger und mindestens ein darauf angeordnetes Heizelement aufweist, vorteilhaft ein ohmsches Heizelement bzw. ein Widerstandsheizelement. Das Heizelement ist vorteilhaft nur auf einer Seite oder Oberfläche des Trägers angeordnet, insbesondere auf einer Heizelementseite, bzw. die andere Seite des Trägers weist kein Heizelement auf. So kann sie eine Heizseite sein. Das Heizelement weist zwei elektrische Anschlüsse auf, vorteilhaft als Anschlussfelder. Des Weiteren weist das Heizelement eine Vielzahl elektrisch miteinander verbundener Heizleiter auf bzw. ist in solche aufgeteilt, die zusammen das Heizelement bilden. Dabei sind mehrere Heizleiter parallel nebeneinander geschaltet und mehrere Heizleiter sind seriell hintereinander geschaltet.
Erfindungsgemäß ist das Heizelement von dem einen Anschluss ausgehend in mehrere Heizleitergruppen seriell hintereinander aufgeteilt, also auch mehrere Heizleiter hintereinander. Dabei sind in einer Heizleitergruppe mindestens drei Heizleiter parallel zueinander geschaltet vorgesehen, bzw. sie verzweigt sich in entsprechende Heizleiter, und mindestens drei Heizleitergruppen sind seriell zueinander geschaltet hin zum anderen Anschluss vorgesehen. Das Heizelement ist zwischen den Anschlüssen also in parallel verschaltete Heizleiter und seriell verschaltete Heizleiter aufgeteilt, jeweils in Heizleitergruppen, vor allem in seriell verschaltete Heizleitergruppen. So lässt sich eine große Anzahl von Heizleitern erreichen, die vor allem durch die Parallelschaltung eine große Breite des Trägers abdecken können. Eine Ausbildung langer Heizleiter in Mäanderform mit den daraus resultierenden Nachteilen für Stromfluss kann also vermieden werden.
Bei der Erfindung ist die elektrische Stromdichte an jeder Stelle des Heizelements sogar im Wesentlichen oder vollständig gleich. So wird eine gleichmäßige Erzeugung von Heizleistung, also Wärme, erreicht. Außerdem können Bereiche übermäßiger Belastung bzw. Übertemperatur vermieden werden.
Bei der Erfindung ist die gesamte senkrechte Schnittfläche aller Heizleiter in jeder Heizleitergruppe von Heizleitergruppe zu Heizleitergruppe vollständig gleich.
In Ausgestaltung der Erfindung können die Heizleiter die wesentliche Fläche des Trägers, überdecken bzw. einrahmen, insbesondere mindestens 80% bis 90%. Dies bedeutet nicht, dass tatsächlich diese Fläche des Trägers von Heizleitern direkt bedeckt ist. Es sind aber über die wesentliche Fläche des Trägers verteilt Heizleiter vorgesehen, deren Abstand zueinander bzw. zum benachbarten Heizleiter derart ist, dass eine nahezu gleichmäßig verteilte Heizleistung auf der Fläche erzeugt wird. Zwischen den Heizleitern können dabei Freibereiche des Trägers ohne Heizleiter darauf vorgesehen sein, wobei vorzugsweise benachbarte Freibereiche durch Heizleiter voneinander getrennt sind. Die Breite und/oder Länge der Freibereiche bzw. deren Größe kann ähnlich groß sein wie bei den Heizleitern. Während ihre Breite aber vorteilhaft und nahezu zwingend variiert, sollte die Breite jeweils eines Heizleiters gleich bleiben für eine gleichmäßig erzeugte Heizleistung entlang seiner Länge.
Die direkte Flächenbedeckung des Trägers durch Heizleiter kann in etwa so groß sein wie durch Freibereiche, unter Umständen zwischen 30% und 70% betragen.
Nahe einem Außenrand des Trägers kann ein Randbereich frei von Heizleitern sein, insbesondere mit einer Breite von mindestens 1 cm und/oder mindestens 5% einer maximalen Breite des Trägers. Vorzugsweise sind es maximal 2 cm bis 3 cm. Dann kann an diesem Randbereich beispielsweise eine Befestigung oder Halterung des Trägers erfolgen. Ebenso kann vermieden werden, dass im Randbereich eine Wärmeabnahme geringer ist und somit eine Überhitzung auftritt.
Vorteilhaft ist das Heizelement in mehrere unterschiedliche Heizleitergruppen von unterschiedlichen Breiten der Heizleiter unterteilt, vorzugsweise drei bis sechs Heizleitergruppen. So können innerhalb einer Heizleitergruppe alle Heizleiter dieselbe Breite aufweisen. Eine solche Heizleitergruppe bzw. Breitengruppe von Heizleitern kann eine ganzzahlige vielfache Breite der nächst schmäleren Heizleitergruppe aufweisen, beispielsweise die zweifache oder die dreifache Breite. Eine solche Abstaffelung kann für einige oder alle Heizleitergruppen gelten.
Bevorzugt ist das Heizelement in mehrere Heizleitergruppen hintereinander mit unterschiedlichen Querschnittsflächen der jeweiligen Heizleiter unterteilt, so dass innerhalb einer Heizleitergruppe alle Heizleiter dieselbe Querschnittsfläche aufweisen, vorzugsweise drei Heizleitergruppen bis sechs Heizleitergruppen. Besonders bevorzugt können die Heizleiter einer Heizleitergruppe einen ganzzahligen vielfachen Querschnitt der nächst schmäleren Heizleitergruppe aufweisen, vorzugsweise den zweifachen oder den dreifachen Querschnitt. Entsprechend kann dann die nächst schmälere Heizleitergruppe die zweifache oder die dreifache Anzahl an schmäleren Heizleitern aufweisen. Selbstverständlich muss es nicht ganzzahlig sein.
Vorteilhaft verzweigt sich das Heizelement von einem Anschluss ausgehend zunächst schrittweise immer weiter in mehr Heizleiter. Dann werden die Heizleiter zum zweiten Anschluss hin schrittweise wieder zusammengeführt. Es ist aber auch möglich, dass es weniger Heizleiter werden, dann wieder mehr, dann wieder weniger.
Die Anordnung der Heizleiter von dem ersten Anschluss bis zur Verzweigung in diejenige Heizleitergruppe mit den meisten Heizleitern kann spiegelsymmetrisch oder punktsymmetrisch sein hin zu der Anordnung der Heizleiter hin zum zweiten Anschluss.
In Ausgestaltung der Erfindung sind Heizleiter, vorteilhaft zwei bis vier Heizleiter, immer in einem Verzweigungsbereich miteinander verbunden. Dabei läuft mindestens ein Heizleiter in den Verzweigungsbereich hinein und mindestens zwei Heizleiter, vorzugsweise maximal vier Heizleiter, laufen mit geringerer Breite und/oder geringerer Querschnittsfläche aus diesem Verzweigungsbereich heraus. In anderen Worten teilt sich der Heizleiter in mindestens zwei Heizleiter auf. Dabei kann die Breite und/oder Querschnittsfläche des in den Verzweigungsbereich hinein laufenden Heizleiters der aufaddierten Breite und/oder aufaddierten Querschnittsfläche der aus diesem Verzweigungsbereich herauslaufenden Heizleiter entsprechen. So bleibt also insgesamt die stromdurchflossene Breite bzw. Querschnittsfläche immer gleich, sie ist nur bereichsweise auf unterschiedlich viele Heizleiter aufgeteilt.
In einem vorgenannten Verzweigungsbereich kann vorteilhaft ein flächiges Leitmaterial unter den hineinlaufenden und hinauslaufenden Heizleitern oder auf den hineinlaufenden oder herauslaufenden Heizleitern aufgebracht sein, besonders vorteilhaft darunter. Dadurch kann die Verzweigung selbst im Bereich des Leitmaterials liegen und außerhalb des Leitmaterials können die einzelnen Heizleiter für sich gesehen jeweils konstante Breite und/oder Querschnittsfläche aufweisen bzw. ihre Breite erfährt keine Änderung. Das Leitmaterial weist eine erheblich höhere elektrische Leitfähigkeit auf als die Heizleiter, beispielsweise ist es dasselbe Material wie für die Anschlüsse bzw. Anschlussflächen der Heizeinrichtung. Dadurch wird erreicht, dass der Stromfluss im Verzweigungsbereich im Wesentlichen nur im Leitmaterial stattfindet. So kann in den Heizleitern ein homogener und über die Breite und/oder Querschnittsfläche gleichmäßiger Stromfluss erreicht werden, was für die Erzeugung einer gleichmäßigen Heizleistung gut ist und vor allem auch die Heizleiter schont. An diesen können dann keine Einschnürungseffekte odgl. durch verkürzten oder verstärkten Stromfluss auftreten. Diese Verzweigungsbereiche können die Form von Mehrecken aufweisen, vorteilhaft Vierecken bzw. Rechtecken, oder mit doppelt so vielen Ecken versehen wie sich Heizleiter treffen.
Die Heizleiter einer Heizleitergruppe, insbesondere mehrerer Heizleitergruppen, können innerhalb der Heizleitergruppe parallel zueinander sein, also nicht nur elektrisch parallel verschaltet, sondern geometrisch parallel zueinander. Dies kann auch für alle Heizleitergruppen gelten. Vorzugsweise können alle Heizleiter aller Heizleitergruppen parallel zueinander verlaufen. Der Vorteil von parallelen Heizleitergruppen liegt darin, dass dann die dazwischen liegenden Freibereiche gleiche Breite bzw. gleiche Querschnittsfläche aufweisen. Dann ist die Erzeugung von Heizleistung einigermaßen gleich verteilt.
Die Dicke bzw. Schichtdicke aller Heizleiter ist vorteilhaft gleich, wobei besonders vorteilhaft ihre Länge variieren kann. Vorzugsweise weisen die Heizleiter einen flachen rechteckförmigen Querschnitt auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft wenn das Heizelement in Dickschichttechnik auf einen Träger aufgebracht ist.
Die Breite der Heizleiter kann sehr viel größer sein als deren Dicke, insbesondere 20fach bis 30fach. Dabei können die Heizleiter in mehrere unterschiedliche Heizleitergruppen von jeweils innerhalb der Heizleitergruppe gleichen Breiten und/oder Querschnittsflächen unterteilt sein, vorzugsweise sind es drei bis sechs Heizleitergruppen. Dabei kann eine Heizleitergruppe eine ganzzahlige vielfache Breite und/oder Querschnittsfläche der Heizleitergruppe mit den nächstschmäleren Breiten und/oder Querschnittsflächen aufweisen, vorzugsweise die zweifache oder dreifache Breite und/oder Querschnittsfläche.
Der Träger kann insbesondere aus Metall oder Keramik bestehen. Er kann eine geometrische Grundform aufweist, vorzugsweise rund oder rechteckig sein.
Der Träger kann flach oder plan sein. Vor allem mit einer vorgenannten einfachen Ausführung einer geometrischen Grundform kann ein Träger so beispielsweise für eine Heizeinrichtung als Boden eines Wasserkochers ausgebildet sein.
In alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann der Träger gewölbt sein, vorzugsweise konvex. Dabei kann das Heizelement auf seiner Außenseite angeordnet sein. Ein solcher Träger kann beispielsweise eine Kanal- oder Gehäusewandung bilden, die beheizt werden soll. Durch die Verzweigungen in eine Vielzahl von Heizleitern mit der flächenmäßig guten bzw. gleichmäßigen Verteilung kann auch eine komplexe und komplizierte Oberfläche mit einer etwa gleichmäßigen Flächenleistung beheizt werden.
Mindestens einer der Anschlüsse ist vorteilhaft nahe einem Außenrand des Trägers angeordnet, besonders vorteilhaft beide. So sind sie leicht erreichbar für eine gute elektrische Kontaktierung. Alternativ kann auch einer der beiden Anschlüsse in einem Mittelbereich des Trägers angeordnet sein, so dass die Heizleiter zu ihm hinlaufen. Dabei können beide Anschlüsse nahe einem Außenrand des Trägers angeordnet sein, insbesondere beide Anschlüsse nebeneinander.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht auf eine schematisiert dargestellte Heizeinrichtung gemäß der Erfindung mit rundem Träger und mehrfach verzweigtem Heizelement,
Fig. 2: eine alternative Heizeinrichtung mit einem länglichen rechteckigen Träger und mehrfach verzweigtem Heizelement,
Fig. 3: eine Abwandlung einer Heizeinrichtung ähnlich Fig. 1 mit einem runden Träger, auf dem eine symmetrische Heizleiterstruktur aufgebracht ist mit direkt nebeneinander liegenden Anschlüssen,
Fig. 4: eine weitere alternative Ausgestaltung einer Heizeinrichtung mit einem zentralen Anschluss in einem Mittelbereich und einem ringförmigen außenumlaufenden Anschluss,
Fig. 5: eine schematisch vereinfachte Darstellung, wie sich die Heizleiter eines Heizelements ähnlich Fig. 1 geometrisch aufspalten in verschiedene Heizleitergruppen und
Fig. 6: eine weitere alternative Ausgestaltung einer Heizeinrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In der Fig. 1 ist in Draufsicht vereinfacht eine Heizeinrichtung 11 in einer ersten Ausgestaltung dargestellt. Die Heizeinrichtung 11 weist einen länglich ovalen Träger 13 auf, beispielsweise aus Keramik oder isolierendem Material und insbesondere flach bzw. plan. Der Träger 13 weist einen Trägerrand 14 und einen umlaufenden Randbereich 15 auf, der weitgehend frei ist.
Oben und unten sind an dem Träger 13 Anschlüsse 17a und 17b vorgesehen, von denen jeweils eine Zuleitung 18a und 18b abgeht. Diese kann ein Kabel oder ein sonstiger Leiter sein. Zwischen den Anschlüssen 17a und 17b verläuft auf dem Träger 13 ein Heizelement 20 als Widerstandsheizelement, vorteilhaft aufgebracht in Dickschichttechnik bzw. als Dickschichtheizelement. Dies ist dem Fachmann bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden.
Das Heizelement 20 ist mehrfach verzweigt in eine Vielzahl von Heizleitern 21, die dann parallel zueinander und seriell hintereinander geschaltet sind. Mit jeder Verzweigung in einem Verzweigungsbereich werden die Heizleiter 21 dünner, insbesondere teilt sich die Breite eines Heizleiters bei der Verzweigung sozusagen auf in die abgehenden schmaleren Heizleiter. Somit kann sozusagen die aufaddierte Breite der Heizleiter in einer Heizleitergruppe, in der alle Heizleiter dieselbe Breite aufweisen, gleich wie diejenige der Heizleiter einer anderen Heizleitergruppe sein. Von den Anschlüssen 17a und 17b gehen jeweils vier Heizleiter 21 ab bzw. hier verzweigt sich das Heizelement 20 gleich viermal. Diese vier Heizleiter 21 sind dann wiederum jeweils zweifach verzweigt mit dann folgender erneuter zweifacher Verzweigung. Insgesamt sind dann sechzehn Heizleiter parallel in der Heizleitergruppe mit der geringsten Breite der Heizleiter. Zum anderen Anschluss 17b hin führen die Heizleiter 21 wieder zusammen, so dass insgesamt eine symmetrische Struktur gegeben ist zu einer Symmetrieachse genau zwischen den Anschlüssen 17a und 17b.
Anhand der Fig. 1 ist gut vorstellbar, dass mit den Heizleitern 21 die wesentliche Fläche des Trägers 13 überdeckt ist für eine gleichmäßige Beheizung, ohne dass jeglicher Flächenanteil des Trägers 13 bedeckt wäre. Zwischen den Heizleitern 21 gibt es jeweils Freibereiche 22, die länglich sind und, abhängig von der Zahl der sie begrenzenden Verzweigungen, vielfach unregelmäßige Vierecke bilden. Die Verzweigungsbereiche 23 sind jeweils unterschiedlich ausgebildet, insbesondere enthalten sie eben zweifache, dreifache oder sogar vierfache Verzweigungen.
In der Fig. 2 ist eine alternative Heizeinrichtung 111 dargestellt mit einem Träger 113, der vor allem länglich ausgebildet ist, insbesondere länglich rechteckig. Es sind zwei Anschlüsse 117a und 117b vorgesehen an maximal weit entfernten Endbereichen des Trägers 113. Von den Anschlüssen 117a und 117b geht jeweils ein Heizelement 120 in einer einzigen Breite ab, und verzweigt sich dann in drei aufeinander folgenden Verzweigungsbereichen 123 jeweils zweimal. In einem Mittelbereich der Heizeinrichtung 111 sind dann acht parallele und relativ schmale Heizleiter 121 vorgesehen. Sie bilden eine Heizleitergruppe. Die nächste und nächst breitere Heizleitergruppe weist jeweils links und rechts davon vier parallele Heizleiter auf, die nächst breitere Heizleitergruppe wiederum jeweils links und rechts daneben zwei parallel geschaltete Heizleiter.
Aus der Fig. 2 ist besonders gut zu erkennen, dass hier, abhängig davon welchen Abschnitt man betrachtet, insgesamt mehrere Heizleiter in Reihe geschaltet sind und jeweils auch mehrere parallel. Es handelt sich quasi um eine Serienschaltung von immer sieben Heizleitern und eine Parallelschaltung von maximal acht Heizleitern, nämlich im Mittelbereich. Auch hier ist zu ersehen, dass auf dem Weg vom linken Anschluss 117b zum rechten Anschluss 117a die aufaddierte Breite der Heizleiter im Wesentlichen konstant bleibt.
In der Fig. 3 ist eine weitere alternative Heizeinrichtung 211 dargestellt mit wiederum einem in etwa runden Träger 213. Zwei Anschlüsse 217a und 217b sind hier als Felder und sehr nahe beieinander im Randbereich 215 vorgesehen. Von den Anschlüssen 217a und 217b gehen zuerst jeweils zwei Heizleiter ab, die sich dann sehr schnell in jeweils zwei weitere Heizleiter verzweigen. Diese verzweigen sich dann noch einmal in zwei Heizleiter, so dass auch hier in der schmalsten Heizleitergruppe sechzehn Heizleiter vorhanden sind. Durch die Zusammenführung aller Heizleiter am von den Anschlüssen 217a und 217b entfernten Ende des Trägers 213 liegt hier sozusagen eine Serienschaltung von zwei aufgespaltenen Bereichen ähnlich der Fig. 2 vor, nur eben auf einem anders ausgebildeten Träger 213. Bei dieser Ausgestaltung der Fig. 3 ist auch leicht vorstellbar, wie die beiden Anschlüsse 217a und 217b elektrisch zusammengeschaltet werden könnten und am obersten Verzweigungsbereich 223, insgesamt dann ähnlich wie bei der Fig. 1, ein weiterer elektrischer Anschluss erfolgen könnte.
Die Fig. 3 zeigt auch allgemein, wie im Verlauf des Heizelements 220 zwischen den Anschlüssen 217a und 217b nach einer Aufspaltung bzw. Verzweigung eine Zusammenführung und dann aber wieder eine Verzweigung kommen kann. Dies kann auch bei komplexer geformten Verläufen mehrfach wiederholt sein.
Bei der nochmals weiteren alternativen Ausgestaltung einer Heizeinrichtung 311 entsprechend Fig. 4 gehen von einem zentralen Anschluss 317a auf einem kreisrunden Träger 313 mehrere Heizleiter in radialer Richtung nach außen, und zwar in jeweils einem von sechs Kreissegmenten. Sie verzweigen sich dann zweimal jeweils zweifach. Die Breite der von diesen Heizleitern überdeckten Kreissegmente bzw. der von ihnen überdeckte Winkel kann variieren. Hier sind es beispielsweise sechs Kreissegmente, so dass am Anschluss 317b 48 schmale Heizleiter ankommen.
In der Fig. 5 ist vereinfacht und sehr schematisch dargestellt, wie von links kommend bei einem Heizelement 420 ein sehr breiter Heizleiter 421 in einen ersten Verzweigungsbereich 423 geht. Dort zweigt er sich in zwei schmalere Heizleiter auf, deren aufaddierte Breite aber genau der Breite des breiten Heizleiters 421 entspricht. Um aber im Verzweigungsbereich keine abrupt wechselnden Stromdichten, Einschnürungseffekte oder Abkürzungseffekte zu haben, ist eben hier ein elektrisch gut leitendes Leitmaterial 425 nach Art eines Feldes vorgesehen, bevorzugt rechteckig. Vorteilhaft wird dieses Leitmaterial 425 direkt auf einen darunterliegenden Träger 413 aufgebracht, alternativ auf dessen elektrisch isolierte Oberfläche. Die elektrische Leitfähigkeit des Leitmaterials 425 ist mehrfach höher als diejenige des Materials des Heizelements 420, beispielsweise fünfmal bis zehnmal so hoch. So ist es möglich, dass der sehr breite Heizleiter 421 von links kommt und in den ersten Verzweigungsbereich 423 hinein läuft. Aus dem Verzweigungsbereich 423 und somit weg von dem Leitermaterial 425 gehen zwei schmalere Heizleiter 421, die aufgrund der gleichen aufaddierten Breite die gleiche Heizleistung erzeugen, allerdings sozusagen über eine größere Fläche verteilt, weil sie nämlich auch einen Bereich jeweils links und rechts von den Heizleitern beheizen. Hier ist auch zu ersehen, dass durch das verwendete Leitmaterial 425 der Verlauf der Heizleiter im Verzweigungsbereich 423 an sich egal ist, lediglich die Verzweigung bzw. Aufspaltung ist von Bedeutung. Die Heizleiter 421 sollten jeweils gerade vom Leitmaterial 425 weg gehen, also sozusagen im Wesentlichen rechtwinklig zu dessen Kante. Aus der Fig. 5 ist auch zu ersehen, dass die Felder mit Leitmaterial 425 immer kleiner werden, dafür aber mehrere sozusagen parallel nebeneinander.
In einer nochmals weiteren alternativen Ausgestaltung einer Heizeinrichtung 511 gemäß Fig. 6 ist der Träger 513 rechteckig. Anschlüsse 517a und 517b liegen in gegenüberliegenden Ecken. Hier ist eine Ausbildung eines Heizelements 520 dargestellt, bei der das Heizelement so in Heizleiter 521 unterteilt ist, dass sich jeweils ein Heizleiter 521 in zwei weitere verzweigt bzw. zwei Heizleiter 521 dann wieder zu einem zusammengeführt werden. So gibt es entlang eines Strangs fünf Verzweigungen 523 mit Aufteilung und fünf Verzweigungen 523 mit Zusammenführung der Heizleiter 521. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Fig. 6 alle Heizleiter mit etwa gleichen Breiten dargestellt. Dies sollte aber in der Realität nicht so sein, sondern die Breite eines Heizleiters 521 sollte sich bei einer Verzweigung in zwei Heizleiter 521 jeweils halbieren. Angesichts der Dichte der Belegung mit Heizleitern bei der Heizeinrichtung 511 gemäß Fig. 6 ist dies aber nicht darstellbar. Alternativ könnte sich bei gleichbleibender Breite die Dicke halbieren, dann würde die Fig. 6 exakt stimmen.
Aus der Fig. 6 ist gut zu ersehen, dass zwar in den Randbereichen, insbesondere in der Nähe der Anschlüsse 517, keine sehr enge Bedeckung der Fläche des Trägers 513 vorgesehen ist. Die Freibereiche 522 sind hier auch nahe der Eckbereiche mit den Anschlüssen 517 relativ breit, werden dann aber sehr schmal, insbesondere im Mittelbereich bei den schmalsten Heizleitern 521. Hier ist eine sehr enge Bedeckung mit schmalen Heizleitern 521 und mit schmalen Freibereichen 522 gegeben.
Die Träger sind hier alle flach bzw. plan ausgebildet. Es ist aber leicht vorstellbar, dass ein Träger auch eine gewölbte Oberfläche hat, vorteilhaft konvex gewölbt. Die Oberfläche kann aber auch komplex geformt sein und mit Heizleitern versehen sein. Durch Verzweigungen und Zusammenführungen kann auch eine komplexe dreidimensionale Oberfläche abgedeckt werden.
Die Fig. 2 und 3 zeigen spiegelsymmetrische Ausgestaltungen der Heizleiter. Die Fig. 4 und 6 zeigen punktsymmetrische Ausgestaltungen der Heizleiter.

Claims

Heizeinrichtung (11, 111, 211, 311, 411, 511) mit einem Träger (13, 113, 213, 313, 513) und einem darauf angeordneten Heizelement (20, 120, 220, 320, 420, 520), wobei
- das Heizelement zwei elektrische Anschlüsse (17, 117, 217, 317, 417, 517) aufweist,

- das Heizelement eine Vielzahl elektrisch miteinander verbundener Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) aufweist,

- das Heizelement von dem einen Anschluss ausgehend in mehrere Heizleitergruppen seriell hintereinander aufgeteilt ist,

- mindestens drei Heizleitergruppen seriell zueinander geschaltet sind zwischen dem ersten Anschluss (17a, 117a, 217a, 317a, 417a, 517a) und dem zweiten Anschluss (17b, 117b, 217b, 317b, 417b, 517b),
dadurch gekennzeichnet, dass
- in mindestens einer Heizleitergruppe mindestens drei Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) parallel zueinander geschaltet vorgesehen sind,

- die elektrische Stromdichte an jeder Stelle des Heizelements (20, 120, 220, 320, 420, 520) gleich ist,

- die gesamte senkrechte Schnittfläche aller Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) in jeder Heizleitergruppe von Heizleitergruppe zu Heizleitergruppe gleich ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) die wesentliche Fläche des Trägers (13, 113, 213, 313, 513), insbesondere mindestens 80% bis 90%, überdecken bzw. einrahmen, wobei zwischen den Heizleitern Freibereiche (22, 122, 222, 32, 422, 522) des Trägers ohne Heizleiter darauf vorgesehen sind, wobei vorzugsweise benachbarte Freibereiche durch Heizleiter voneinander getrennt sind.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (20, 120, 220, 320, 420, 520) in mehrere Heizleitergruppen von unterschiedlichen Breiten der Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) unterteilt ist, so dass innerhalb einer Heizleitergruppe alle Heizleiter dieselbe Breite aufweisen, vorzugsweise drei Heizleitergruppen bis sechs Heizleitergruppen, wobei insbesondere die Heizleiter einer Heizleitergruppe eine ganzzahlige vielfache Breite der nächst schmäleren Heizleitergruppe aufweisen, vorzugsweise die zweifache oder die dreifache Breite.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (20, 120, 220, 320, 420, 520) in mehrere Heizleitergruppen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen der jeweiligen Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) unterteilt sind, so dass innerhalb einer Heizleitergruppe alle Heizleiter dieselbe Querschnittsfläche aufweisen, vorzugsweise drei Heizleitergruppen bis sechs Heizleitergruppen, wobei insbesondere die Heizleiter einer Heizleitergruppe einen ganzzahligen vielfachen Querschnitt der nächst schmäleren Heizleitergruppe aufweisen, vorzugsweise den zweifachen oder den dreifachen Querschnitt.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Heizelement (20, 120, 220, 320, 420, 520) von dem ersten Anschluss (17a, 117a, 217a, 317a, 417a, 517a) ausgehend zunächst schrittweise immer weiter in mehr Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) verzweigt, wobei dann die Heizleiter zum zweiten Anschluss (17b, 117b, 217b, 317b, 417b, 517b) hin schrittweise wieder zusammengeführt sind.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Heizleiter (121, 221, 321, 421, 521) von dem ersten Anschluss (117a, 217a, 317a, 417a, 517a) bis zur Verzweigung in diejenige Heizleitergruppe mit den meisten Heizleitern spiegelsymmetrisch oder punktsymmetrisch ist hin zu der Anordnung der Heizleiter (117b, 217b, 317b, 417b, 517b) hin zum zweiten Anschluss.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder drei Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) immer in einem Verzweigungsbereich miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein Heizleiter in den Verzweigungsbereich hineinläuft und zwei bis vier Heizleiter mit geringerer Breite und/oder geringerer Querschnittsfläche aus dem Verzweigungsbereich herauslaufen, wobei insbesondere die Breite und/oder Querschnittsfläche des in den Verzweigungsbereich hinein laufenden Heizleiters der aufaddierten Breite und/oder aufaddierten Querschnittsfläche der aus diesem Verzweigungsbereich herauslaufenden Heizleiter entspricht.
Heizeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verzweigungsbereich ein flächiges Leitmaterial (425) unter den hineinlaufenden und hinauslaufenden Heizleitern (421) oder auf den hineinlaufenden oder herauslaufenden Heizleitern aufgebracht ist, derart, dass die Verzweigung selbst im Bereich des Leitmaterials liegt und außerhalb des Leitmaterials die Heizleiter (421) für sich gesehen jeweils konstante Breite und/oder Querschnittsfläche bzw. keine Änderung ihrer Breite und/oder Querschnittsfläche aufweisen.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Heizleiter (421) einer Heizleitergruppe, insbesondere mehrerer Heizleitergruppen, vorzugsweise aller Heizleitergruppen, innerhalb der Heizleitergruppe parallel zueinander verlaufen, wobei vorzugsweise alle Heizleiter (421) aller Heizleitergruppen parallel zueinander verlaufen.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Heizleiter (21, 121, 221, 31, 421, 521) sehr viel größer ist als deren Dicke, wobei die Heizleiter in mehrere unterschiedliche Heizleitergruppen von jeweils innerhalb der Heizleitergruppe gleichen Breiten und/oder Querschnittsflächen unterteilt sind, vorzugsweise drei bis sechs Heizleitergruppen, wobei insbesondere eine Heizleitergruppe eine ganzzahlige vielfache Breite und/oder Querschnittsfläche der Heizleitergruppe mit den nächstschmäleren Breiten und/oder Querschnittsflächen aufweist, vorzugsweise die zweifache oder dreifache Breite und/oder Querschnittsfläche.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (13, 113, 213, 313, 513) eine geometrische Grundform aufweist, vorzugsweise rund oder rechteckig ist, und/oder dass der Träger flach oder plan ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger gewölbt ist, vorzugsweise konvex, wobei insbesondere auf seiner Außenseite das Heizelement angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschluss (17, 117, 217, 317, 417, 517) nahe einem Außenrand des Trägers (13, 113, 213, 313, 513) angeordnet ist, wobei vorzugsweise beide Anschlüsse nahe einem Außenrand des Trägers angeordnet sind, insbesondere beide Anschlüsse (217) nebeneinander angeordnet sind.