AT504190A2

AT504190A2 - Vorrichtung zur bereitstellung von wärme

Info

Publication number: AT504190A2
Application number: AT0120407A
Authority: AT
Inventors: Martina Roettinger; Andreas Haertl; Wolfgang Heinz-Weger
Original assignee: Wet Automotive Systems Ag; W E T Special Products Gmbh
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2008-03-15
Also published as: CA2601549A1; US20080061052A1; DE102006043525A1

Description

T-HE-0070-DE

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Vorrichtung zur Bereitstellung von Wärme

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Wärme gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Gattungsgemäße 5 Vorrichtungen werden beispielsweise als Wärmespeicherkissen für Sitzunterlagen benutzt.

Stand der Technik

Aus AT 006607 U1 ist ein Getränkebehälter bekannt, der mittels Latentwärme-10 Speicher warmgehalten werden kann. Dort wird vorgeschlagen, den Latentwärmespeicher beispielsweise in einem Wasserbad solange zu erwärmen, bis die im Wärmespeicher befindliche Salzlösung sich verflüssigt hat. Ein solches Verfahren ist mühselig und wenig effizient, da sehr große Energiemengen zum Anwärmen des Wasserbades verschwendet werden. 15

Aus AT 004722 U2 und aus AT 004756 U2 sind Heizdecken für Tiere bekannt, welche Taschen aufweisen, um Wärmekissen beispielsweise mit Natriumace-tat-Trihydrat als Wärmespeicher einlegen zu können. Beide enthalten jedoch keinen Hinweis auf eine zweckmäßige Wärmeeinspeisung in den Wärmespei-20 eher. Es ist deshalb davon auszugehen, dass auch hier mit einem Wasserbad gearbeitet wird.

Aus DE 20308440 und aus DE 1922114 sind Kissen bekannt, bei denen ein elektrisches Heizelement zusätzlich mit Glasfasermatten oder Gelkissen zur 25 Zwischenspeicherung von Wärme versehen ist. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie keine stromunabhängige Aktivierung der Beheizung ermöglichen. Sie gestatten lediglich eine verlängerte Heizzeit über das Abschalten des Stromes hinaus und eine gleichmäßigere Wärmeverteilung. 30 Es ist deshalb wünschenswert, eine Vorrichtung bereitzustellen, die zu einem beliebigen gewünschten Zeitpunkt ohne elektrischen Anschluss Wärme zur 1 • · • ·· • · » · · < ♦· ·♦ • · · • ···· ···♦

Verfügung stellt und in ihrer Handhabung einfacher als der bekannte Stand der Technik ist.

Gegenstand der Erfindung 5 Zur Bereicherung des Standes der Technik wird deshalb eine Vorrichtung nach Anspruch 1 vorgeschlagen.

Eine solche Vorrichtung zum Bereitstellen von Wärme hat neben den Vorteilen zum Stand der Technik auch noch den Vorteil, dass sie keine schweren, harten 10 Bestandteile wie beispielsweise Batterien aufweist. Dadurch wird den Sicherheitsanforderungen in Sportstadien entsprochen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. 15 Figuren

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 er-20 gänzen. Auch können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen selbstverständlich untereinander kombiniert werden. Nachfolgend wird Bezug genommen auf: 25

Fig. 1 Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Wärme im teilweisen Aufriss

Fig. 2 Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel von Fig. 1

Fig. 3 Temperaturkurve beim Aufladen der Vorrichtung mit Wärmeenergie 30 • · · · · • · · • · · ·· • · # • ···· ····

Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Bereitstellung von Wärme. Sie ist tragbar und kann beispielsweise zur Beheizung von Jägern auf Hochsitzen, von Verkäufern auf Marktplätzen oder von Zuschauern bei Sportveranstaltungen ge-5 nutzt werden. Vorzugsweise sind alle Bestandteile der Vorrichtung 1 zumindest teilweise aus flammhemmenden Materialien gebildet. Vorzugsweise können sie zumindest teilweise auch mit Schaumbildnern ausgerüstet sein, um im Falle örtlicher Überhitzungen einen solchen überhitzten Bereich gegenüber seiner Umgebung zu isolieren. 10

Die Vorrichtung 1 weist einen Wärmespeicher 7 auf. Dieser ist vorzugsweise flach, flexibel und im Ausführungsbeispiel in etwa rechteckig. Er kann jedoch jedem Anwendungszweck gemäß sinnvoll geometrisch angepasst sein und z. B. als Firmenlogo oder als Tiermotiv ausgestaltet sein oder den Konturen 15 eines Kindersitzes oder eines Kinderwagens angepasst sein.

Der Wärmespeicher 7 weist vorzugsweise ein Speichermedium 17 auf, das Wärme als latente Wärme speichert. Hierfür geeignet sind beispielsweise Salzlösungen wie Natriumacetat-Trihydrat oder Parafine. Die bei Freisetzung der 20 latent gespeicherten Wärme auftretende Temperatur liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 40 und 70 °C, hier im Ausführungsbeispiel bei ca. 58 °C.

Das Wärmespeichermedium 17 ist in eine Hülle 27 eingeschlossen. Hierfür sind beispielsweise Materialien aus Polyurethan, PVC, Gummi oder anderen 25 Polymer-Materialien denkbar. Die Folie weist eine Temperaturbeständigkeit von vorzugsweise mindestens 100 °C auf, vorzugsweise mehr als 150 °C.

Der Wärmespeicher 7 weist eine Auslösevorrichtung 37 auf, durch deren Betätigung latent im Wärmespeicher 7 gespeicherte Wärme zu einem gewünschten 30 Zeitpunkt freisetzbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies eine Feder aus Metall, deren Verbiegung eine Kristallisation und damit eine Wärmefreisetzung im Wärmespeichermedium 17 auslöst. Die Auslösevorrichtung ist 3 • · • · • · • · • ·· • · ·♦♦♦ «· + · vorzugsweise beabstandet von elektrischen Heizleitern angeordnet, um Beschädigungen des Heizelementes zu vermeiden. Vorzugsweise ist der Auslösevorrichtung 37 eine Markierung 47 am Bezug 3 der Vorrichtung 1 zugeordnet, um auch bei geschlossenem Bezug eine einfache Auslösung zu ermöglichen. 5

Vorzugsweise ist die Auslösevorrichtung 37 zumindest teilweise durch eine Zwischenschicht 9, 9’, 9” aus Polstermaterial gegen seine Umgebung abgeschirmt, um ein unbeabsichtigtes Auslösen zu vermeiden. 10 Die Vorrichtung 1 weist außerdem mindestens ein elektrisches Heizelement 5, 5’ auf, um den Wärmespeicher 7 zu beheizen. Dieses Heizelement 5, 5’ ist sinnvollerweise im Wärmespeichermedium 17, in der Hülle 27 und/oder in der Nähe des Wärmespeichers 7 angeordnet. Der Wärmespeicher 7 ist im vorliegenden Beispiel auf seiner einem Benutzer zugewandten Oberseite 11 und sei-15 ner einem Benutzer abgewandten Rückseite 13 mit einem elektrischen Heizelement 5, 5’ abgedeckt. Eine beidseitige Beheizung des Wärmespeichers ermöglicht eine rasche Durchwärmung des Wärmespeichermediums 17. Denn dieses ist aufgrund seines hohen Wärmespeichervermögens ein schlechter Wärmeleiter, so dass ein Durchheizen sonst sehr lange dauern würde, auch 20 wenn es grundsätzlich denkbar wäre.

Das Heizelement 5, 5’ kann einstückig oder in Form von zwei Heizelementen ausgeführt sein. Die hier vorgesehenen Heizelemente 5, 5’ ragen über die Ränder des Wärmespeichers 7 heraus, um auch eine gründliche Durchwär-25 mung seiner Randbereiche sicherzustellen. Andernfalls könnten hier Restkristalle verbleiben, die dann als Kristallisationskeime eine unmittelbar nach dem Laden des Wärmespeichers stattfindende Wärmefreisetzung verursachen würden. Die Heizelemente 5, 5’ sind mittels eines Anschluss-Steckers 19 an eine externe Stromquelle anschließbar. Diese Stromquelle kann beispielsweise ein 30 Transformator oder eine Steckdose sein. 4 • · • · ·· • · ··· ····

Das Heizelement 5, 5’ kann beispielsweise einen textilen Träger aufweisen, auf dem ein Heizdraht, eine Litze oder Karbonfäden flächig verlegt sind. Die Heizleiter können elektrisch isoliert oder nicht-isoliert sein. Das Heizelement kann auch elektrisch leitfähige Kunststoff-Fäden oder elektrisch leitfähig beschichtete 5 Kunststoff-Fäden aufweisen. Es kann durch einen fortlaufenden, wellenförmig verlegten Einzelleiter oder eine Vielzahl von über Elektroden miteinander parallel verschalteter Heizleiter gebildet sein.

Der Wärmespeicher 7 und die Heizelemente 5, 5’ sind vorzugsweise mit min-10 destens einer Zwischenschicht 9, 9’, 9” versehen. Diese bewirkt eine Polsterung und gleichmäßigere Druckverteilung bei Belastung durch einen Nutzer. Außerdem ermöglicht sie eine gleichmäßige Wärmeabgabe an den Nutzer. Außerdem beschränkt sie die an der Außenseite des Bezuges 3 auftretenden Temperaturen, um Verbrennungen des Nutzers am Wärmespeicher 7 oder 15 Heizelement 5, 5’ zu vermeiden. Außerdem reduziert sie die Wärmeabstrahlung des Heizelementes 5, 5’ an die Umgebung während des Speicher-Ladevorgangs. Vorzugsweise ist die Verteilschicht 9’ auf der Rückseite der Vorrichtung 1 dicker und/oder weniger wärmeleitend als an der Oberseite. Dadurch wird eine Wärmeabstrahlung an den Boden während der Benutzungsphase der 20 Vorrichtung 1 vermindert. Die Zwischenschicht 9 auf der Oberseite der Vorrichtung 1 ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Material gefertigt, dessen thermische Leitfähigkeit sich in Abhängigkeit seiner Druckbelastung ändert, z. B. aus Klima-Polymerschaum. Vorzugsweise ist die Wärmeleitfähigkeit bei Druckbelastung erhöht, also wenn die Vorrichtung 1 von einem Benutzer belegt 25 wird. Bei unbesetztem Zustand, also bei reduzierter Druckbelastung, ist die thermische Leitfähigkeit vorzugsweise reduziert. Zum Ausgleich einer geringeren Isolation kann das Heizelement 5 an der Oberseite 11 der Vorrichtung 1 mit einer höheren Heizleistung beaufschlagt werden oder das Heizelement eine höhere Flächenleistung aufweisen.

Alle genannten Komponenten sind vorzugsweise in einem Bezug 13 aufgenommen. Der Bezug 13 ist vorzugsweise wasserabweisend oder wasserdicht. 5 30 • · *· ·· ·· · ···· + ·♦·

Er kann auf der Rückseite der Vorrichtung 1 rutschfest ausgeführt, insbesondere beschichtet oder mit Noppen versehen sein. Der Bodenteil des Bezugs 3 kann glasfaserverstärkt sein. Vorzugsweise hat der Bezug seitlich eine wiederverschließbare Öffnung, beispielsweise in Form eines Reißverschlusses. Über 5 diese Öffnung ist ein Anschluss-Stecker 19 des Heizelementes 5, 5’ für den Ladevorgang entnehmbar. Er kann dann anschließend während Transport und Benutzung der Vorrichtung 1 wieder innerhalb des Bezuges verstaut werden.

Ist der Wärmespeicher 7 entladen, so kann ihm durch Anschließen der Heiz-10 elemente 5, 5’ an eine elektrische Stromquelle Wärmeenergie zugeführt werden. Dabei wird die Temperatur in der Nähe des Wärmespeichers 7 von einem Temperatursensor 15 gemessen. Dieser Temperatursensor 15 ist einem Thermostat 23 zugeordnet oder durch diesen gebildet. 15 Wird das Heizelement 5, 5’ an Strom angeschlossen, erhöht sich die Temperatur am Wärmespeicher 7 gemäß Fig. 3 zunächst in etwa linear und verharrt dann längere Zeit in einer Plateauphase. In diesem Zeitabschnitt wird durch eine Phasenänderung des Wärmespeichermediums 17 latente Wärme im Wärmespeicher 7 gespeichert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die-20 ses Plateau bei 58 °C und dauert etwa drei bis vier Stunden, abhängig von der verfügbaren Heizleistung. In dieser Phase stellt sich die Temperatur des Heizelementes 5, 5’ so ein, dass am Wärmespeicher 7 Temperaturen in etwa zwischen 50 und 70 °C vorherrschen. Wenn der Wärmespeicher vollständig geladen ist, d. h. der Phasenwechsel vollständig abgeschlossen ist, steigt die am 25 Wärmespeicher 7 vorherrschende Temperatur wieder signifikant an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei ca. 90 °C die Stromzufuhr zu den Heizelementen 5, 5’ unterbrochen. Die Heizelemente 5, 5’ und der Wärmespeicher 7 kühlen in der Folge ab und erreichen irgendwann Umgebungstemperatur.

Der Thermostat 23 würde während dieses Abkühlprozesses eigentlich irgendwann die Heizelemente 5, 5’ wieder einschalten und einen erneuten Aufheiz- 6 30 * · · · · · · · · t · • · · » ·· · t « *······ · · ······· · · ·· ·· ·· t ··«· ··«· prozess gemäß der gestrichelten Linie auslösen. Dies ist jedoch unerwünscht, weil die Vorrichtung 1 unnötig Strom verbrauchen würde und unnötigen thermischen Belastungen ausgesetzt wäre. Um ein Einschalten des Heizstromes durch den Thermostaten 23 zu verhindern, ist der Thermostat 23 mit einem 5 eigenen Heizelement 38, vorzugsweise ein PTC-Element, ausgestattet. Dieses wird eingeschaltet, sobald der Thermostat 23 abgeschaltet wird. Das zusätzliche Heizelement 38 heizt dann solange, bis die Vorrichtung 1 von der Stromversorgung abgekoppelt wird. Auf diese Weise simuliert das Heizelement 38 dem Thermostaten 23 eine höhere Temperatur am Wärmespeicher 7 als ei-10 gentlich vorliegt. Dadurch wird ein zweites Einschalten des Heizstromes verhindert.

Die Vorrichtung 1 kann in zwei oder mehr Abschnitte faltbar oder klappbar sein, um sie zur gleichzeitigen Beheizung einer Sitzfläche und einer Sitzlehne zu be-15 nutzen. Dazu kann der Wärmespeicher 7 geknickt werden. Es können jedoch auch zwei oder mehr separate Wärmespeicher vorgesehen sein, die jeweils einem der gefalteten Abschnitte zugeordnet sind. Das gleiche gilt für die Heizelemente 5, 5’. 20 Weist die Vorrichtung 1 mehrere Wärmespeicher auf, werden diese vorzugsweise automatisch nacheinander aufgeladen. Dazu weist die Vorrichtung 1 vorzugsweise eine interne Weiterschaltungseinrichtung auf. Es ist jedoch bei ausreichender Heizleistung auch möglich mehrere Wärmespeicher gleichzeitig zu laden. 7 • · · · · · ·· ·· · • •••·· · · · ···*♦·· · · ······· · · ·· ·· ·· · ·······«

Bezugszeichen I Vorrichtung zur Bereitstellung von Wärme 3 Bezug 5 5,5’ Heizelement 7 Wärmespeicher 9, 9’, 9” Zwischenschicht II Oberseite des Polsters 13 Rückseite des Polsters 10 15 Temperatursensor 8

Claims

• · · · · · · « · · · ······ · · « ·····♦# · · + ·*···· · · ·· ·· ·· · ···· ···· Patentansprüche 1. Vorrichtung (1) zur Bereitstellung von Wärme, mit mindestens einem Wärmespeicher (7) und mindestens einem elektrischen Heizelement (5, 5’) zur Erwärmung des Wärmespeichers (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (7) ein Latentwärmespeicher ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe von in einem vollständig geladenen Wärmespeicher (7) gespeicherter Wärme vom Auslösen eines Aktivierungsereignisses abhängig zu machen ist.
3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens einen Thermostat (25) zur Überwachung der Temperatur des Wärmespeichers (7) aufweist, der bei Erreichen einer Mindesttemperatur einen elektrischen Heizstrom unterbricht, und dass dem Thermostat (25) ein eigenes Heizelement (38) zugeordnet ist, um durch Beheizen des Thermostaten (25) ein Wieder-Einschalten des Heizstromes durch den Thermostat (25) nach dem Abkühlen der Vorrichtung (1) zu verhindern.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (7) zumindest teilweise mit einer Zwischenschicht (9) versehen ist, um lokal auf den Wärmespeicher wirkenden Umgebungsdruck, oder vom Wärmespeicher ausgehende Wärmeströme auf eine größere Fläche zu verteilen oder eine zumindest teilweise thermische Isolation zwischen Bezug (3) und Wärmespeicher (7) zu erzeugen.
5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschluss-Stecker (19) mindestens eines Heizelementes (5, 5’) dem Bezug zum Aufladen entnehmbar und anschließend wieder in den Bezug (3) der Vorrichtung (1) aufnehmbar ist, vorzugsweise, dass der Anschluss-Stecker (19) ohne Öffnen des Bezuges (3) von 1

e · · • ···· ··«· • I t · « • · · · • * · « φ • · · · · ·· ·· außen zugänglich ist, ohne wesentlich über die Kontur der Vorrichtung herauszuragen.
6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrisches Heizelement (5, 5’) an der Hülle (27) und/oder im Wärmespeichermedium (17) des Wärmespeichers (7) angeordnet ist.
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