CN100551174C - 柔性加热元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有加热元件(1)的加热装置，该加热元件具有：至少一个柔性加热电阻(5)；及至少两个柔性的分布电极(3，3’)，这些电极彼此隔开及被布置成在它们之间至少部分地埋置着加热电阻(5)，以便在工作中至少局部地允许一个基本上平行于加热电阻(5)的层高度延伸方向(9)的电流流动。本发明提出：加热电阻(5)及分布电极(3，3’)被多个在层高度延伸方向(9)的空隙(22)穿透。

Description

柔性加热元件
技术领域
本发明涉及一种柔性加热元件。
背景技术
已经公开了(例如由DE 3502838或US 5849137公开了)具有两个导电薄膜的加热元件，它在两导电薄膜之间夹有一个PTC层。这种加热元件透气性较差及柔性很小。
EP 0424160示出一个带有空调装置的座位。它具有一个由螺旋弹簧构成的空气分配层。但该座位空调装置是基于将隔离的空调空气供给到空气分配层及使空气在座位中均匀地分配。
由DE 1993174公开了一种加热元件，它的加热导体由迷宫状布置的薄膜区段构成。当电流迷宫状地沿加热元件平面流动时，电流通过传统的电阻加热器使这里加热。这种加热元件很少透气及需要一个外部温度调节装置。
发明内容
本发明的任务是提供一种替代的加热元件。
按照本发明，提出了一种具有加热元件的加热装置，该加热元件具有：至少一个柔性加热电阻；及至少两个柔性的分布电极，这些电极彼此隔开及被布置成在它们之间至少部分地埋置着加热电阻，以便在工作中至少局部地允许一个基本上平行于加热电阻的层高度延伸方向的电流流动，其中，加热电阻及分布电极被多个在层高度延伸方向的空隙穿透。
上述方案的加热元件是机械上稳固及透气的。
有利的是，通过多个空隙形成多个接片；被穿透的层的这些接片及空隙分别彼此对齐地叠置；由被穿透的层构成的复合件至少部分地构成网状结构；和/或相应层的接片在至少一个垂直于层高度延伸方向的方向上被拉伸。由此，该加热元件是节省材料的。
有利的是，加热电阻具有一种带有PTC效应的材料，该材料将温度有利地限制在35°至90℃的范围上，最好为60°至90℃、最好为70°至80℃的范围上。这样，加热元件是自调节的。
有利的是，加热元件具有一个接触装置，该接触装置具有至少两个分布导体，这些分布导体大致平行和/或大致以相等的中间距离至少部分地搭接该加热元件地被设置在加热元件上，及最好其中相邻的分布导体被设置在加热元件的不同侧上(相对层高度延伸方向9)。由此，加热元件是电接触可靠的。
有利的是，该加热元件被设置在一个机动车座位、一个方向盘或机动车的其它内部设施中，尤其被设置在使用者接触的表面的附近。由此，加热元件允许加热机动车内部装置。
有利的是，该加热元件被设置在、尤其是被发泡或被浇注在一个塑料、尤其是泡沫垫中。由此，加热元件可实现紧凑的功能组件的结构。
有利的是，在工作中该加热元件至少部分地被一个空调装置的-尤其是不均匀的-空气流流过。由此，加热元件使得与人体接触的面温度均匀，尽管冷却的趋势不同。
有利的是，该加热元件被设置在、尤其被包覆在透气的间隔层、尤其是针织物或螺旋弹簧组成的间隔层中。由此，加热元件允许构成紧凑的、轻型的功能组件。
附图说明
以下的描述涉及本发明构型的可能性。这些实施例应仅被理解为例子并参照下列附图进行描述：
图1：平面加热元件的一个应用例的横截面图；
图2：加热元件的第一实施例的横截面图；
图3：第二实施例的俯视图；
图4：第三实施例的俯视图；
图5：第四实施例的一个接触区域的俯视图；
图6：图5中接触区域的横截面图；
图7：图6中局部X的放大图；
图8：各种PTC材料的加热曲线；
图9：一个空调座位的座面的俯视图。
具体实施方式
图1表示一个平面的柔性加热元件1的典型应用例。该加热元件1被结合在一个家具如一个座的垫中。对此该加热元件被设置在一个座垫芯36上。该座垫芯36通常是由泡沫材料作成的。
在该结构例中加热元件1被一个中间垫34、一个位于其上面的所谓“泡沫衬”及一个基面材料30覆盖。该基面材料30通常由布料或皮革制成。
这样设置的加热元件很快地加热与使用者接触的面并花费很少的能量。
图2以放大的横截面表示一个加热元件1。该加热元件1为薄层的。该薄层应被理解为：该物体在层高度延伸方向9上与其它尺寸相比具有很小的层厚。在当前的实施例中该加热元件约为1mm厚。
加热元件1具有一个薄层的电加热电阻5。它由一个厚度大约为0.5至1mm的层构成。加热电阻5至少部分地由一种PTC(正温度系数)材料构成。具有PTC效应的材料在高温度时具有比低温度时高的单位电阻。尤其当电加热电阻5连接在一个电压上时将不会超过一定的温度值，因为加热电阻5的单位电阻值在先趋于无限大。该PTC材料例如是掺入了炭黑颗粒的聚合物。
在平面加热电阻5上最好基本上覆盖它地设有也是平面的、薄层分布电极3，3’。分布电极3，3’最好被设置在加热电阻5的相反的两侧上，及在此最好彼此基本上重叠地布置。由此加热电阻5基本上被夹放在这些电极之间。分布电极3，3’被这样地设置，以使得在工作中它们基本上使得可以在加热电阻5的整个面上流过电流，该电流的方向基本平行于层高度延伸方向9。分布电极3，3’具有的层厚度约为10至50μm，最好约为20μm。它们具有比加热电阻5的材料显著地高的单位电导率。
至少一个、最好所有的分布电极3，3’由一种导电织物构成。特别适合的是针织物，纺织物，编织物及纤维网。对此特别适合的是金属纤维或具有金属镀层的塑料纤维。它们在电加热电阻5与分布电极3，3’之间构成大的接触面。
此外变换地，至少一个、最好所有的分布电极3，3’由一个金属的或金属镀层的薄膜构成。这里合乎要求的是，该薄膜通过合适的处理具有微结构的、加大的表面。
供电电极3，3’与加热电阻5形成材料接合的连接。这例如可通过粘接、电镀、蒸发、层叠或其它公知的方法来实现。
最好加热元件1具有至少一个覆盖层7，7’，通过所述覆盖层，至少一个分布电极3，3’相对周围环境被隔离。最好如图示地，该加热元件1在两侧上(相对层高度延伸方向9)被覆盖层7，7’保护，以防化学侵蚀或周围导电部件。在此，这些覆盖层7，7’可整个面地覆盖加热元件1。也可考虑，空隙22不被覆盖层7覆盖。
覆盖层7，7’具有约40μm的厚度。它们例如由聚乙烯或聚丙烯构成。抗撕裂强度高的材料是合乎要求的。尤其合乎要求的是选择预拉伸的、尤其是双层预拉伸薄膜。
所有的层，尤其是分布电极3，3’及电加热电阻5可具有相同的或不同的颜色。不同的用色使得电接触面可很好地被视觉识别。相同的用色可使加热元件体现为均匀的形象。
图3表示加热元件1的一个实施例的俯视图。该加热元件1设有许多空隙22。这些空隙22至少穿透过加热电阻5及供电电极3，3’。这里穿透方向基本相应于层高度延伸方向9。由于多个空隙22，在这些空隙之间构成了多个接片20。这些接片20彼此这样地连接，以使得加热元件1得到一个网状的结构。
空隙22最好被这样地开设，以致被穿透的各个层3，3’，5的整个材料以接片20的形式保持在加热元件1上。
加热元件1还具有一个接触装置10。该接触装置具有至少两个、最好多个大致彼此平行延伸的分布导体14。这些分布导体14具有比电阻层5及最好比分布电极3，3’显著高的单位电导率。它们例如由碳和/或钢纤维构成。它们最好在制造分布电极3，3’与加热电阻5的复合件时被共同挤压。由此在分布导体14与分布电极3，3’之间构成加大的接触面。
分布导体14，14’至少延伸在加热元件1的一部分上，最好基本延伸在整个加热元件1上，并至少延伸在加热元件平面的一个延伸方向上。在此，它们在线上或在多个点上导电地与加热元件1相连接，尤其与一个分布电极3，3’相连接。
最好分布导体14，14’彼此以大致均匀的距离布置。在此，两个相邻的分布导体14，14’各设置在加热元件1的不同侧上(参照层高度延伸方向9)，以便彼此与不同的分布电极3，3’相接触。合乎目的地，在开设空隙22及加热元件1被拉伸前，分布导体14，14’已被设置在加热元件1上。合乎要求地，分布导体14，14’至少大部分被覆盖层7，7’覆盖着。
为了制造上述的加热元件1，首先将两个分布电极3，3’与电加热电阻5连接成一个平面复合材料。然后在该复合材料中冲压出空隙22。它们最好为线形的缝槽。
在开出这些空隙22后使加热元件1拉伸。该拉伸最好垂直于空隙22的纵向进行。由此使原先线形的空隙22被拉宽到蜂窝状的孔口。如果实现相应大的变形，则该形状改变是持久的。在拉伸后该加热元件具有定向的组织结构。
该拉伸至少在一个垂直于层高度延伸方向9的方向上进行。也可设想在两个方向上进行拉伸。这例如可合乎要求地通过栅网不同的网孔尺寸产生具有不同加热功率的不同类型的区域。
空隙22最好被这样地掏空，即在它们之间留有的接片20在原始状态具有的宽度最好约为1-2mm，及在以后的拉伸状态最好约为0.2-2mm。
接片的宽度也可大些。然而然后在拉伸时应考虑到接片22在层高度延伸方向9上的竖起。
各空隙22最好约有相同的长度。在未拉伸状态它约为1-3cm长，最好为2cm长。彼此相邻的空隙22在未拉伸状态相互约错开其长度的1/4至3/4，最好约错开其长度的一半。该错开是沿空隙的纵向轴线或垂直于拉伸方向及平行于加热元件的平面实现的。
也可考虑。空隙22或它们在加热元件中彼此的距离是不同的。由此可产生不同加热密度的区域。
在拉伸状态中加热元件1约为在未拉伸状态中的2至20倍长，优选为5至15倍长，最好为10倍长。
在未拉伸状态中加热元件具有约1mm的厚度。在拉伸中该厚度仅有很小的改变。
图4表示一个与图3基本相应的加热元件。但它具有的供电导体14也设有空隙22。由此一个供电导体14搭接着多个相邻布置的接片20。这保证了在单个接片20断开时也有可靠的电流供入。
图5及6表示具有替换方案的接触装置10，10’的加热元件。在该加热元件1上仅是边缘区域被电接触。为此，配置给分布电极3，3’的分布导体14，14’各与一个连接区域11，11’相连接，以便构成一个梳状结构。在此，分布电极3的连接区域11被布置成覆盖着分布电极3’的连接区域11’。为了隔离两个连接区域11，11’，在它们中间设置了一个平面隔离件12。供电导体14，14’与被它搭接的接片20形成点接触。配置给分布电极3的分布导体14如上述实施例那样与分布电极3’的接触导体14’错开地布置。接触装置10，10’的接触极彼此非覆盖地布置，以便简化接触。
在此，由加热电阻5及分布电极3构成的接片20被夹持在分布导体14，14’之间及这样电接触。
在工作中将在接触装置10，10‘上施加一个电压。该电压将通过分布导体14，14’均匀地继续传导到分布电极3，3’上。所施加的电压引起电流流过加热电阻5。该电流与加热电阻的电阻值相关。因此，局部的电流依赖于局部存在的温度。哪里温度低，那里将流过大的电流及被更多地加热。哪里温度高，那里将流过小的电流及被少量地加热。
图8以对于加热电阻5的不同PTC材料的加热曲线24，24’，24”的形式表示电阻与温度的关系。
所有加热曲线24至24”是共同的，即在低温时具有大致相同的电阻。随着温度的增高，电阻也增大。在接近一个由材料特定的温度值时单位电阻趋于无限大。最好对于加热电阻5选择一种材料，它在40°与60℃之间的温度时已具有相当大的温度增高。可达到的最大温度将根据应用情况被有利地调节在60°与90℃之间，最好在70°与80℃之间。
图9表示一个座位40的座面的俯视图。该座面的整个面上铺有加热元件(不能被看到)。该座位的结构例如相应于图1中所示的实施例。
该座面具有两个区域42，44。区域42可流过空气。这里，通过座位中的通风机46经过座位的表面输送空气，例如借助吸风或吹风。在布置于通风区域42的边缘上的非通风区域44中，座位表面仅被加热，但不通流空气。
在座位40的座面中，一方面在通风与非通风区域之间及另一方面由于通风区域42中的不均匀空气流，存在着整体加热元件非常不均匀的冷却。根据本发明的加热元件可使其温度局部地适配及自动地调节。在较强冷却的位置上，将有更多的电流在平行于层高度延伸的方向9上流过加热元件。

Claims (15)

1.具有加热元件(1)的加热装置，该加热元件具有：至少一个柔性加热电阻(5)；及至少两个柔性的分布电极(3，3’)，这些电极彼此隔开及被布置成在它们之间至少部分地埋置着加热电阻(5)，以便在工作中至少局部地允许一个基本上平行于加热电阻(5)的层高度延伸方向(9)的电流流动，其特征在于：加热电阻(5)及分布电极(3，3’)被多个在层高度延伸方向(9)的空隙(22)穿透。
2.根据权利要求1的加热装置，其特征在于：通过多个空隙(22)形成多个接片(20)，和被穿透的层(3，3’，5)的这些接片(20)及空隙(22)分别彼此对齐地叠置。
3.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：加热电阻(5)具有一种带有PTC效应的材料，该材料将温度限制在35℃至90℃的范围内。
4.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：加热电阻(5)具有一种带有PTC效应的材料，该材料将温度限制在60℃至90℃的范围内。
5.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：加热电阻(5)具有一种带有PTC效应的材料，该材料将温度限制在70℃至80℃的范围内。
6.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：加热元件(1)具有接触装置(10，10’)，所述接触装置具有至少两个分布导体(14，14’)，这些分布导体彼此大致平行和/或彼此大致以相等的中间距离至少部分地搭接该加热元件地被设置在加热元件(1)上，及其中相邻的分布导体(14，14’)被设置在加热元件(1)相对层高度延伸方向(9)的不同侧上。
7.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：该加热元件被设置在一个机动车座位、一个方向盘或机动车的其它内部设施中。
8.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：该加热元件被设置在使用者接触的表面的附近。
9.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：该加热元件被设置、被发泡或被浇注在塑料中。
10.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：该加热元件被设置、被发泡或被浇注在泡沫垫中。
11.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：在工作中该加热元件至少部分地被一个空调装置(46)的空气流流过。
12.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：该加热元件被设置在透气的间隔层中。
13.根据权利要求1或2的加热装置，其特征在于：该加热元件被包覆在由针织物或螺旋弹簧组成的间隔层中。
14.根据权利要求1的加热装置，其特征在于：由被穿透的层(3，3’，5)构成的复合件至少部分地构成网状结构。
15.根据权利要求1的加热装置，其特征在于：相应层(3，3’，5)的接片(22)在至少一个垂直于层高度延伸方向(9)的方向上被拉伸。
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