CN109479346A

CN109479346A - 具有埋入式碳纱加热元件的产品

Info

Publication number: CN109479346A
Application number: CN201780043749.6A
Authority: CN
Inventors: 彼得·沙伊奇
Original assignee: Lamine Heat Holdings Ltd
Current assignee: Lamine Heat Holdings Ltd
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2019-03-15
Also published as: WO2017216631A2; CA3027476A1; WO2017216631A3; EP3469856B1; EP3469856A2

Abstract

加热地板系统包括：铺面部分，其包括埋入式碳纱加热元件。碳纱加热元件包括彼此间隔开的至少两个导电纱汇流条。系统还包括：至少两个地板电气汇流条，其电连接至至少两个纱汇流条；以及控制器，其电连接至地板汇流条，并且被配置成向地板汇流条施加电流，该电流足以使碳纱在位于纱汇流条之间的部分中产生热量。

Description

具有埋入式碳纱加热元件的产品

本申请涉及并要求于2016年6月14日提交的题为“PRODUCTS WITH EMBEDDEDCARBON VEIL HEATING ELEMENTS”的美国临时申请第62/349,858号的权益，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及埋有碳纱(carbon veil)加热元件的产品，并且更具体地涉及加热的表面覆盖物，例如铺面(flooring)。

发明内容

本发明的一个方面包括加热地板系统。加热地板系统包括：铺面部分，其包括埋入式碳纱加热元件，碳纱加热元件包括彼此间隔开的至少两个导电纱汇流条；至少两个地板电气汇流条，其电连接至至少两个纱汇流条；以及控制器，其电连接至地板汇流条并且被配置成向地板汇流条施加电流，该电流足以使碳纱在位于纱汇流条之间的部分中产生热量。在各种实施方式中，地板汇流条可以凹入底层地板中(铺面部分安装在其上)，或者定位在与安装铺面部分处邻近的基板的后面。地板汇流条通常沿着铺面部分的长度延伸，并且在多个位置处电连接至碳纱加热元件中的各组纱汇流条。系统还可以包括温度传感器，温度传感器定位在能够操作以感测从铺面部分发出的热量的位置处并且与控制器通信，其中，控制器被配置成基于来自温度传感器的输入信号来将电流施加至汇流条。铺面产品可以包括在其表面上与每个埋入的汇流条对准的可见标记，例如临时标记或可移除标记或在从地板向上面向的成品地板表面中可见的装饰图案的元件。

至少两个地板电气汇流条可以通过绝缘基体彼此连接并且电气隔离。至少第一长度和第二长度的连续汇流条轨道可以包括：彼此间隔开的至少两个地板电气汇流条，每个长度具有相对的端部；以及一个或更多个连接器，其被配置成至少将汇流条从第一长度电连接至第二长度的相应汇流条。至少两个地板电气汇流条中的每一个可以从汇流条轨道的相对端突出，并且一个或更多个连接器可以包括至少两个环形汇流条护套，所述环形汇流条护套通过绝缘基体彼此连接并且电气隔离，每个护套被内部定尺寸并且定位成与来自相邻长度的汇流条轨道的相应汇流条的突出端配合。一个或更多个紧固件可以突出通过一个汇流条并且将一个汇流条电连接至一个汇流条护套。

本发明的又一方面包括一种用于在加热地板系统中使用的汇流条轨道系统，轨道系统包括：至少两个汇流条，每个汇流条包括具有矩形截面的传导金属，矩形截面具有宽度和厚度，其中，宽度大于厚度的10倍；以及绝缘基体，其将至少两个汇流条连接在一起。本发明的再一方面可以包括用于如本文中所述的汇流条轨道系统的汇流条轨道连接器，连接器包括：至少两个汇流条护套，每个汇流条护套包括具有矩形截面的环形传导金属，矩形截面被内部定尺寸成接纳至少两个汇流条之一；以及绝缘基体，其将至少两个汇流条护套连接在一起。

本发明的另一方面包括一种用于安装加热地板系统的方法。方法包括：将包括埋入式碳纱加热元件的铺面部分安装到地板的区域上，碳纱加热元件包括彼此间隔开的至少两个导电纱汇流条；在铺面部分下方或在与地板邻近的竖直表面上安装至少两个电气地板汇流条；将电气地板汇流条电连接至埋入式碳纱加热元件中的纱汇流条；将电气地板汇流条电连接至控制器，控制器被配置成向地板汇流条施加电流，该电流足以使碳纱在位于纱汇流条之间的部分中产生热量。

本发明的又一方面包括制造加热层状产品的方法，方法包括：提供碳纱加热元件的卷，其具有等同于层状产品的期望成品卷的宽度的宽度，加热元件具有一对或更多对纱汇流条；在层状中间体材料的各个给料的上层和下层的各个端部之间供给碳纱加热元件的卷的一端；以及将碳纱加热元件埋入上层与下层之间，以形成层状产品的成品卷，使得碳纱加热元件距层状产品的上表面小于1mm。层状产品可以例如是铺面产品或罩面或防水布。在层状产品是铺面产品的实施方式中，方法可以包括：将碳纱加热元件的卷层压在从第一卷供给的铺面中间体的顶层与从第二卷供给的铺面中间体的底层之间。第一给料和第二给料可以各自被挤出。在层状产品是地板衬垫的实施方式中，第一层可以包括膜，并且第二层可以包括泡沫。

本发明的又一方面包括碳纱加热元件给料，碳纱加热元件给料包括碳纱加热元件，碳纱加热元件具有沿着给料的宽度彼此间隔开的多对导电纱汇流条，并且给料被配置为沿着给料的长度的螺旋缠绕的柱形卷。

背景技术

通常，地板加热产品包括安装在地板与底层地板之间的大体积电线(其提供电阻加热)或大体积液体管(其提供水力加热)。因此，安装加热地板需要房主将大体积电线或液体管直接安装到底层地板上，其中，铺面材料(例如，瓷砖、硬木等)安装在电线或液体管的顶部上。

该过程耗时、劳动密集且昂贵。此外，由于铺面本身的厚度，加热元件(即线或管)很好地放置在地板表面的下方。结果，由线或充满液体的管产生的热量花费长时间来加热地板的实际行走表面。因此，该过程不节能并且在激活加热器与铺面实际达到期望温度之间产生长的滞后时间。

附图说明

图1A示出了示例性碳纱加热元件中的碳纤维的放大图像。

图1B描绘了示例性碳纱加热元件。

图2示出了具有碳纱加热元件和常规线/管加热元件两者的铺面产品的截面比较视图。

图3示出了具有安装在地板下方的加热元件和埋在表面正下方的碳纱的铺面产品的截面比较视图。

图4示出了由埋入的碳纱与安装在铺面下方的基部加热器消耗的能量的能量曲线图。

图5示出了用于控制加热铺面产品的控制系统的框图。

图6示出了图5中的系统的操作的流程图。

图7A示出了地板汇流条凹入底层地板中的示例性加热铺面产品的第一示例性安装。

图7B示出了用于将地板汇流条连接至纱汇流条的第一示例性紧固件系统。

图7C示出了用于将地板汇流条连接至纱汇流条的第二示例性紧固件系统。

图7D示出了具有可由安装者使用以确定示例性加热铺面产品中的纱汇流条的对准的视觉标记的示例性图案。

图8示出了地板汇流条定位在基板后面的壁上或壁中的示例性加热铺面产品的第二示例性安装。

图9示出了用于制造加热铺面产品的示例性系统。

图10A示出了用于提供地板汇流条的示例性电力轨道汇流条轨道。

图10B描绘了图10A的示例性电力轨道汇流条轨道的截面。

图10C描绘了由示例性连接器接合的两个长度的电力轨道汇流条轨道的纵向截面。

图10D描绘了图10C的示例性连接器的纵向截面。

图10E描绘了图10D的示例性连接器以及要连接的相应汇流条的部分的透视图。

图11描绘了用于制造电力轨道汇流条轨道和连接器的示例性系统。

具体实施方式

本发明的一个方面包括铺面产品，地板产品包括埋入的导电非织造碳纱。例如在通过引用并入本文的PCT/IB2016/000095中所描述的，碳纱由导电材料——例如，不连续的非织造碳纤维——构造而成。通常，碳纱可以通过湿法成网(wet laid)制造方法由传导纤维(特别是碳)、非传导纤维(玻璃等)、一种或更多种粘合剂聚合物和可选的阻燃剂形成。纤维的优选长度在6mm至12mm的范围内，但是可以变化。示例性粘合剂聚合物可以包括聚乙烯醇、共聚酯、交联聚酯、丙烯酸和聚氨酯。示例性阻燃粘合剂可以包括聚酰胺和环氧树脂。用于形成碳纱的合适的湿法成网技术可以包括现有技术的连续制造工艺。通常，所需的传导纤维的量取决于所选择的传导纤维的类型、将被施加至纤维的电压和功率以及加热元件的物理尺寸/构造。

碳纱有利于用于在消费者应用(即铺面)中加热产品，因为它们具有所需的电特性、特别薄、并且制造起来相对便宜。图1A中示出的是关于所要求保护的本发明非常适合的示例性非织造纤维碳纱的代表性部分的放大的照片。如从照片中可以看出的，纤维片材(sheet)包括多个独立的、基本上直的未缠结的纤维，所有这些纤维都落在特定的长度范围内(例如，6mm至12mm)。虽然非织造片材的每个独立纤维期望地与作为片材的非织造结构的一部分的一个或更多个其他独立纤维接触，但是理想的接触与缠结不同在于：缠结通常涉及沿纤维的纵向轴彼此缠绕的两个或更多个纤维，而优选的接触包括具有与其他直的未缠结的纤维的多个接触点的直的未缠结的纤维。

图1B中示出的是示例性加热元件100的顶视图，加热元件100包括碳纱，碳纱包括：导电纱汇流条带204和208，其中，汇流条通常包括在碳纱上方的铜层涂层；以及位于汇流条之间的部分206。尽管未示出，但是在示例性实施方式中，电连接器通常连接至纱汇流条中的每一个以跨汇流条施加电压，电压产生流过纱的电流，该电流使得部分206均匀地生成由部分206的电阻产生的热量。

碳纱加热元件可以制造成通常任何尺寸(长度、宽度和任何厚度)，但是优选地厚度小于1mm，并且更优选地厚度<40μm，并且重量<50g/m2。极低的重量和厚度使碳纱是非侵入性的，使得碳纱不会改变碳纱被埋入其中的产品的性质。此外，由于纱是多孔的，因此它适用于埋入其中产品基体浸渍纱的产品，例如铺面产品(例如，乙烯基、PVC或其他聚合物铺面片材产品、油毡、瓷砖衬垫、硬木、地毯等)。纱的特征特别有益于用于包括薄片材产品的铺面应用，例如聚氯乙烯(PVC)铺面——其厚度通常仅在3mm与4mm之间。碳纱的最小厚度允许其埋入铺面表面正下方(即靠近行走表面)。在铺面的行走表面正下方埋入碳纱使加热时间和能量消耗最小化。

具有埋入式碳纱的加热铺面系统的性能

相对于图2描绘的地板结构210的截面示出了常规电线/液体管加热器与示例性埋入式碳纱的示例性安装之间的比较。具体地，电线和/或管212被示出为安装在底层地板218与铺面部分216之间。如图2所示，线/管埋在铺面部分216的表面下方显著距离处，并且由于它们特有的性质，构成由线/管中的每一个限定的相对较热的线性部分，线/管由线/管之间的相对较不热的空间隔开。相反，碳纱214埋在地板表面的正下方并且均匀地覆盖整个面积A1。通常，碳纱在表面面积A2上产生热量Q，其通过对流传递到环境空气。用于计算由埋入的碳纱生成的热量Q的等式在下面的等式1和等式2中被描述。

Q∞A₁k(T₂-T₁)＝A₂Hc(Ta-T₂)其中Hc＝热系数(常数)

K＝地板材料的热导率

T₁＝加热器元件的温度

T₂＝地板表面的温度

Ta＝环境空气温度

A₁＝表面面积加热元件

A₂＝生成的热量的表面面积 (2)

下面的表1和表2示出了基于申请人的电力膜产品的已知特性的图2所示的埋入式碳纱214与线/管212的特性之间的比较，申请人的电力膜产品包括涂覆的碳纱。与电力膜产品相比，使用埋入式碳纱(申请人的电力纱产品)的基本优点没有实质性改变。如表1所示，为了在加热的地板表面处实现相同的21℃的温度，埋入式纱的加热元件的温度仅需要达到33℃的温度，而管212必须达到49℃的温度并且电线212必须达到81℃的温度。

表1

对于加热一平方米，通常假设：k＝2W/m²℃-T₂＝28℃和Ta＝21℃

因此，利用在地板表面正下方的埋入式碳纱将地板加热到期望温度仅需要将碳纱加热到比电缆和/或水加热管低得多的温度，基于碳纱的系统消耗少得多的电力。

图3还示出了碳纱相对于地板表面的距离的影响。例如，位于底层地板304与地板覆盖物306之间的位置302(在“基部”处)中的碳纱距地板的顶部表面大约为8mm(图2中的“d”)，而当在位置300处直接埋入地板中时，距地板306的行走表面仅2mm(图2中的“0.25d”)。通常，碳纱距地板的顶部表面越靠近，碳纱将越高效地加热地板表面。

在图4的曲线图中示出直接埋入表面下方的纱和位于地板与底层地板之间的纱的相对能量性能的示例。具体地，图4示出了时间与通过织造的玻璃/环氧树脂层压板(laminate)的热量流动的地板的表面温度的曲线图，其近似于埋入式碳纱加热器在地板表面正下方与碳纱位于铺面与底层铺面(subflooring)之间的差异。如图4所示，当碳纱位于地板表面正下方时，铺面的表面温度更快速地增加。埋入式碳纱在所描绘的时间跨度内总体上利用的能量约减少了42％。假设在加热阶段需要80％的总能量，并且需要20％的总能量来维持表面温度超过加热器的典型打开周期，则埋入高度的差构成基本等同于(0.8×0.42)＝34％的能量节省的差异。因此，埋入式电力膜的总能量使用是“基础”电力膜的能量使用值的0.66。

表2示出了各个加热元件供应期望温度所需的能量差异，包括如上所述的将碳纱定位在“埋入”位置与“基部”位置之间的差异。

表2

具有埋入式碳纱的示例性加热铺面系统

图5中示出了包括控制器的加热铺面系统508的示例。具体地，图5示出了具有加热地板部分510的系统，加热地板部分510具有直接埋入其行走表面下方的碳纱。与加热铺面产品510分开的是电(地板)汇流条512和514以及可选的温度传感器506。通常，在操作期间，控制器502控制经由电源504供应至地板汇流条512和514的电力。可选地，可以基于可选的温度传感器506的温度设定点来控制电力。因为加热铺面部分510包括埋入的碳纱，所以在安装期间，加热铺面产品510简单地铺设在地板上，并且然后电连接至地板汇流条512和514。如稍后在本文中描述的，地板汇流条512和514可以集成到有助于快速安装的“电力轨道”产品中。

图5所示的加热铺面系统的操作在图6的流程图600中进行了详细描述。在步骤602中，控制器502接收来自用户的用于设置期望温度(例如，地板表面的温度)的输入。输入装置未在图5中示出，但是可以包括转盘、按钮、触摸屏等。在步骤604中，控制器502将预定电压施加至地板汇流条512和514，地板汇流条512和514电连接至埋入在铺面510内的碳纱中的纱汇流条。碳纱然后响应于流过它的电流而产生热量。在步骤606中，控制器502使用来自温度传感器506的控制信号或定时器来监测地板本身的温度。例如，温度传感器506(其是可选的)可以与地板直接接触或者紧邻地板。在步骤608中，控制器502然后确定是否已经达到地板的期望温度。如果已经达到地板的期望温度，那么在步骤610中，控制器502停止向汇流条512和514施加电压。然而，如果未达到期望温度，则控制器502继续向汇流条施加电压。因此，通常，温度传感器可以根据本领域已知的用于保持加热铺面或环境空气温度的任何算法来根据需要使加热器循环上电和断电，以保持地板表面或房间的期望温度。

示例性安装方法

将碳纱埋入铺面产品中大大简化了加热地板的安装。具有埋入式碳纱的PVC地板产品的示例性安装在图7和图8中详细示出。

图7示出了安装在房间的邻近壁的角落中的PVC铺面产品。在安装过程期间，从底层地板切割出通道704。然后，例如使用如本文中所述的“电力轨道”产品在该通道中安装包括汇流条512和514的凹入式地板汇流条系统。一旦地板汇流条在壁714的基板702(也称为踢脚板或裙板)附近就位，则具有埋入式碳纱的PVC铺面700然后可以铺设(例如，使用粘合剂背衬)在要被覆盖的地板的期望区域上——包括在凹入式地板汇流条系统上。因此，在图7所示的示例中，PVC铺面700不仅覆盖底层地板，而且还覆盖地板汇流条512和514。

为了与汇流条512和514进行电连接，利用传导紧固件——例如螺栓和/或螺钉等706和708——通过纱汇流条穿透铺面产品并且进入地板汇流条中。每个传导紧固件基本上刺穿碳纱的导电的纱汇流条，并且因此建立从纱汇流条到地板汇流条512和514的电连接(即，各个正汇流条和负汇流条彼此连接)。

图7描绘了螺栓706和708的示例性截面以及可以使用的沉头螺钉710和712的示例。温度传感器506也可以安装在底层地板的凹入部分内(即，在铺面下方)，以紧邻其控制的铺面。如果需要的话，温度传感器506(无论其安装位置如何)提供感测地板的实际温度的能力，并且将该信息报告回至控制器。温度传感器之间的连接可以是有线的(为了简单起见，图中未示出相关布线，但是本领域技术人员将理解所需的各种连接)或者可以是无线的——使用或任何其他无线通信协议。

通常，地板汇流条512和514连接至如图5所示的控制器502。控制器502然后跨这些汇流条施加电压，其然后通过铺面产品的碳纱、经由碳纱中的纱汇流条与沿地板的长度周期性地位于地板上以与纱汇流条对准的传导紧固件706和708之间的连接进行导电。

可替选地，如图8所示，不是在底层地板中创建通道，而是可以在邻近的壁714上或邻近的壁714中安装地板汇流条512和514。虽然通道或凹槽800可以被切割到壁中以容纳地板汇流条，但是汇流条可以简单地安装在壁的顶部上，并且然后由基板覆盖。

在该示例中，一旦汇流条安装在壁上或通道内，具有埋入式碳纱700的PVC铺面可以铺设在底层地板上。在安装期间，与要被覆盖的地板区域相比，PVC铺面700可以被切割成更大的长度，使得铺面与壁a交叠期望长度(例如，约4英寸)以允许其与壁交叠，其中，它连接至地板汇流条512和514。类似于在地板上先前描述和示出的安装，可以利用在位置706和708或802和804中的传导紧固件将PVC铺面直接拧紧至地板汇流条512和514，但是在这种情况下，定向在壁上而不是在地板上。

一旦贯穿房间的期望区域安装了铺面，则然后可以抵靠壁714的基部安装基板702。该实施方式的有益方面是：不仅地板汇流条512和514被基板702隐藏，而且沿着地板的电连接边缘的紧固件706和708或802和804也被基板702覆盖。这允许视觉上吸引人的无缝安装，并且还使得能够通过简单地移除基板而不必抬起铺面的部分来实现电连接的故障排除。

在图7和图8描述的示例中，地板汇流条512和514连接至控制器502，控制器502将电流施加至汇流条。然后，该电流从地板汇流条流动通过紧固件706和708并且通过纱汇流条，以跨PVC铺面中的埋入式碳纱产生电势，这导致碳纱发出热量。由于碳纱的均匀阻力以及纱的加热部分在整个地板表面上的更均匀的覆盖，与由采用现有技术的电线或水管的系统产生的其间的相对较大的间隙和相对较小的线性热点相比，这有效地贯穿整个铺面区域产生均匀的热量。

示例性制造方法

如所描述的，对整个系统的益处是碳纱可以直接埋入铺面片材本身中(例如，直接埋入PVC铺面中)。该埋入过程在PVC铺面本身的制造期间进行。

图9中示出的是用于制造具有埋入式碳纱的PVC铺面片材的示例性过程。从卷轴902供给的上层PVC片材908和从卷轴906供给的下层PVC片材912被供给到层压机900中，其中，碳纱910由夹在片材908与片材912之间的卷轴904供给。碳纱910可以是仅包括具有施加至其的传导纱汇流条的纱的“原始”碳纱，或者纱可以在一侧或两侧上具有涂层，例如PVC或任何其他类型的涂层，使得纱中间体类似于申请人的电力膜产品，以促进上层和下层与纱中间体的粘合。卷轴904包括被预切割以匹配从卷轴902和906分配的上PVC片材层和下PVC片材层的宽度的碳纱，并且具有至少一组(通常是多组)以距彼此的期望间距埋入其中的纱汇流条。所有三个层被层压在一起以产生具有埋入式碳纱的PVC铺面产品914。虽然本文结合PVC铺面产品进行了论述，但是应该理解的是，类似的技术可以用于由能够被层压或以其他方式接合在一起以将碳纱夹在其间的任何非传导材料来制造铺面。另外，尽管仅使用最少数目的3个层进行了描绘，但是应该理解的是，如本文所示和所述的，在夹住纱的上层和下层之上或之下可以存在附加层。

最后，虽然非常适合的PVC铺面产品用作上层表面覆盖物，但是如本文所述的铺面产品可以指衬垫，例如可以安装在地毯、瓷砖、硬木等下方。虽然纱在被埋入这样的衬垫中时通常将在最上面的地板表面下方超过1mm处，但是仍然存在低能耗和均匀分布的热量的优点。因此，例如，如本文所述的铺面产品可以包括声学衬垫膜。通常，这样的膜通常为1.0mm至2.0mm厚，具有2mm至3mm绝缘泡沫背衬。因此，碳纱可以埋入膜与泡沫之间。这样的纱可以通过如上所述的层压过程制造，或者以挤出过程制造，其中，来自膜挤出的聚合物熔体穿透多孔纱并且将声学膜熔合至绝缘泡沫。

还应该理解的是，虽然本文中关于铺面产品进行了描述，但是本文所述的制造过程不仅限于地板覆盖物，而且还可以用于生成用于本领域已知的任何用途的任何层状产品，并且可以特别适用于制造壁覆盖物以及防水布(tarp)或罩面(cover)。特别地，如上所述的层压过程可以用于为自卸卡车或其他敞篷卡车创建加热的防水布或罩面，以防止在冬季期间积冰或积雪，否则在堆积的冰块以公路行驶速度(highway speed)从未加热的罩面脱落时可能对其他驾驶员造成危害。因此，例如，类似于本文所述的用于铺面的方法，可以将如本文所述的碳纱在生产期间埋入3mm厚的PVC油布层中，使得纱安全地埋入在防水布的外表面下方约1mm处并且由控制器经由卡车电池激活。例如，控制器可以具有连接至传感器的输入，传感器被配置成感测在其处施加热量以防止积冰的水分和温度的组合。可以使用电力线(其中，正端子附接至一个纱汇流条，并且负端子附接至另一个纱汇流条)、使用连接器(附至并且在适当位置处穿透防水布和纱汇流条)来提供与防水布的电力连接。

因此，为了制造片材形式的成品，提供包括期望宽度的碳纱的呈卷轴或卷形式的碳纱是有利的，其中，纱汇流条以期望宽度间隔开以提供期望水平的加热电位。然后，PVC铺面制造商可以简单地订购具有期望宽度和长度的碳纱的卷轴，其中，纱汇流条具有期望间距以提供期望的加热能力。然后，可以将该卷轴简单地与PVC铺面的其他层一起供给到已经存在的PVC地板层压机械中，以产生整体加热的地板产品。

电力轨道^TM

为了便于容易地安装本文所述的铺面系统，如图10A至图10B所示，2个或3个传导地板汇流条的集合可以一起集成为单个产品，该单个产品包括在共同的绝缘基体中结合在一起的汇流条。在示例性实施方式中，每个汇流条可以具有20mm宽×1.5mm厚的矩形截面，可以优选地包括纯铝级或铜电气级构造材料，并且可以具有挤出的聚合物护套，例如1.5mm厚的PVC。图10A和图10B描绘了2-汇流条产品1000，其中，例如，“热”汇流条可以是汇流条1030，并且中性汇流条可以是汇流条1020，或者反之亦然，其一起包含在绝缘基体1010中。例如，可以如图11所描绘地制造这样的产品。

如图11所示，可以将期望宽度和厚度的每个汇流条和构造材料缠绕在卷轴上供应到制造过程中。各个汇流条展开并且通过张力控制器和预热步骤进料，并且进入挤出系统的模具中，挤出系统挤出汇流条周围的塑料绝缘物。组合产品通过冷却槽和绞盘驱动器、通过另一张力控制器，然后在切割站处被切割成期望长度。制造过程还可以包括“火花测试”步骤，以确认汇流条在组合产品中适当地间隔开并且彼此分离，并且不存在电弧放电(arcing)或短路的风险，该测试步骤被描绘为邻近下游张力控制器，但是不限于挤出和冷却步骤之后的任何特定位置。用于将绝缘物挤出到多个金属构件上的一般工艺步骤在本领域中是公知的，并且不需要进一步说明以被本领域技术人员理解。

回到图10A至图10E，“电力轨道”产品可以以一种或更多种标准长度供应，如图10C至图10E所描绘的，然后可以使用连接器接合所述长度。如图10D和10E所示，每个长度的电力轨道优选地被设置用于安装，其中，预定长度的每个汇流条在两端从绝缘物突出(这可以通过将切割长度发送通过剥离站来实现为制造过程的一部分)。连接器1040包括围绕中空传导护套1050和1052的绝缘物1060，每个护套被定尺寸成在汇流条的突出端上滑动。连接器可以以与电力轨道类似的方式制造，除了护套材料的连续卷轴之外，包括如图D所示的矩形环形截面，被供应至挤出步骤而不是汇流条，并且连接器被切割成比电力轨道长度短得多的长度。如图10C所描绘的，在安装期间，第一长度的电力轨道1000a可以使用连接器1040接合至第二长度1000b。如图10C和图10E所示，汇流条在接合时可以在轨道1000a的汇流条1020a与轨道1000b的汇流条1020b之间具有间隙1070，例如2mm至3mm。如图10C中的汇流条1020b所示，1020a与1020b之间的电连接可以依赖于传导护套与汇流条之间的过盈配合，或者如图10C中的汇流条2020a所示，还可以包括被应用于刺穿护套和汇流条的传导紧固件1080。紧固件设计可以类似于本文所描绘的任何其他紧固件，可以或可以不完全突出穿过连接器两侧的绝缘物，但是优选地，紧固件的任何突出特征如所提供的那样或者通过例如使用胶带等在上面添加电绝缘体来被绝缘。

应该理解的是，尽管在图10A、图10B和图10D中被描绘为2-汇流条轨道和连接器，但是具有3个汇流条的实施方式将基本相同，具有一个另外的汇流条。类似地，应该理解的是，单个绝缘汇流条也可以使用类似的过程来制造，并且使用类似的单汇流条护套连接器连接在一起。如本文所述的电力轨道产品不限于任何数目的汇流条。无论是一起集成在电力轨道产品中还是单独地，绝缘汇流条都可以以连续长度被制造并且根据需要被切割成一定长度。

虽然地板汇流条可以优选地设置在电力轨道配置中以便于安装，但是本发明不限于用于地板汇流条的任何特定配置。

详细的安装示例

以下是如本文所述的示例性系统的示例性细节。应当理解的是，该示例决不将本发明限制于所提供的任何具体细节或特征，而是仅作为操作安装的一个示例提供。

连接系统

1)地板汇流条(例如“电力轨道”)

矩形截面为20mm宽×1.5mm厚的金属电气汇流条(通常为2个或3个)，具有纯铝级或铜电气级构造材料。如上所述，汇流条可以集成在电力轨道产品中，或者可以单独涂覆有绝缘物，例如挤出的聚合物护套，例如1.5mm厚的PVC。无论是一起集成在电力轨道产品中还是独立地，汇流条都可以以连续长度制造并且根据需要被切割成一定长度。

2)紧固件

金属铆钉或螺纹铆钉、铝或不锈钢，典型地为5mm直径×12mm长。CSK或平头型。紧固件的突出特征优选地通过铺面材料和底层地板的构造材料或者通过其他方式(例如绝缘带覆盖物，未示出)与它们可能造成冲击(shock)或电流消耗的风险的地方绝缘或隔离。例如，如图7B所示，铆钉紧固件可以与底层地板中的凹槽结合使用，并且可以由层压铺面覆盖以电气隔离紧固件，并且螺栓可以拧入绝缘螺栓紧固件中，并且可以是沉头型的，如图7C所示。

3)组装

a)使用支座衬套(stand-off bush)(例如，尼龙(6mm长)和M6CSK固定螺钉)将电力轨道固定至壁，或者使用用于M6CSK螺钉的地板中的标准原装插头将电力轨道固定至地板。

b)在地板上铺设具有埋入式加热器的地板覆盖物(通常为1米宽或2米宽)，并且如果连接至壁挂式电力轨道，则在壁上方以与电力轨道重叠。切成一定长度。

c)钻通过铺面和电力轨道的5mm直径的孔。

d)使用自动铆钉枪安装铆钉紧固件。

e)对于每个加热器区域或宽度(即与位于相应组的纱汇流条之间的纱的部分相对应的铺面的每个部分)，在与相应的纱汇流条对准的位置中，将1个紧固件安装至正(+)汇流条并且将1个紧固件安装至负(-)汇流条，其中，如利用铺面的上表面或下表面上的可见标记标志的，纱汇流条例如在铺面的切割边缘上的截面中优选地清晰可见，或者更优选地以增强安装。下表面上的标记可以是永久性的，但是可能需要安装者不断地抬起铺面以确保对准。因此，上表面上的标记可能是更优选的，并且可以以临时或可移除的形式——例如以通过用水或地板清洁溶液清洗容易去除的墨水的形式，或者以其上具有永久性图案或设计的地板覆盖物的形式——被标记，以易于区分的方式与图案的一部分对准。

例如，如图7A所示，线730可以包括在铺面产品的上表面上的临时或可移除标记，标记每个纱汇流条720和722的中心线(以虚线示出的汇流条的隐藏位置)。安装者可以根据间距知道哪个为正并且哪个为负，或者标记还可以包括指示极性的标记。代替在地板的上表面上的临时或可移除的标记，铺面产品可以在下侧具有永久性标记。在图7D中示出的另一实施方式中，铺面的图案可以标记纱汇流条的位置。在图7D中示出的非限制性和说明性示例中，在其它为白色和灰色格子图案中的每个黑色方块可以指示如与以下线对应的纱汇流条的中心线的位置：所述线划分与黑色方块对准的灰色和白色方块。能够提供这样的标记的无限数目的图案是可能的。

f)针对其他紧固件位置进行重复

g)将电力线缆在电力线缆的一端处连接至每个地板汇流条，并且在另一端处连接至恒温器或加热器控制器。

h)对于壁应用，安装基板以覆盖电力轨道组件。

4)电源

对电力轨道的供电可以经由低压变压器24-48V DC或者可替选地220/240V AC电源。低压电源通常在电力轨道中仅需要两个汇流条(带电/中性)，而高压电源通常需要包括接地(地)连接的三个汇流条(L/N/E)。用于4米×4米的地板安装的典型电源可以是2.3KW。对于低电压(例如48V DC)，可以使用变压器(其中初级电压为240V AC、在10安培下以及次级电压为48V DC、在50安培下)提供2.3KW。

总结

具有埋入式碳纱的加热铺面快速加热并且消耗很少的能量。碳纱可以插入常规的线/管通常不能容纳的非常薄的产品中。碳纱不会给整个产品增加任何显著的厚度，并且将不会对产品的安装产生负面影响。此外，由于其非织造结构，碳纱始终保持恒定的阻力，而与纱的尺寸无关。这是相对于标准电线的额外益处，标准电线具有不均匀的电阻，其中，电阻随着线长度而增加。类似地，液体填充的管在其长度上也提供不均匀的加热，因为随着热量沿着运行消散，液体温度在管的长度上下降。

应当理解的是，本发明不限于任何特定的构造材料，也不限于这些材料的任何特定结构或性能特征，而是某些材料和结构性能特征可以提供如本文所述的优点，并且因此可以用于某些实施方式中。此外，应该理解的是，本发明不限于任何特定的部件组合，并且如本文所述的部件中的每一个可以与本文所述的任何其他部件以任意组合使用。

另外，尽管本文参考特定实施方式说明和描述了本发明，但是本发明并非意在限于所示的细节。相反，可以在权利要求的等同物的区域和范围内并且不脱离本发明的情况下，对细节进行各种修改。

Claims

1.一种加热地板系统，包括：

铺面部分，其包括埋入式碳纱加热元件，所述碳纱加热元件包括彼此间隔开的至少两个导电纱汇流条；

至少两个地板电气汇流条，其电连接至所述至少两个纱汇流条；以及

控制器，其电连接至所述地板汇流条，并且被配置成向所述地板汇流条施加电流，所述电流足以使所述碳纱在位于所述纱汇流条之间的部分中产生热量。

2.根据权利要求1所述的加热地板系统，其中，所述地板汇流条凹入底层地板中，所述铺面部分安装在所述底层地板上。

3.根据权利要求1所述的加热地板系统，其中，所述地板汇流条定位在与安装所述铺面部分处邻近的基板的后面。

4.根据权利要求1所述的加热地板系统，其中，所述地板汇流条沿着所述铺面部分的长度延伸，并且在多个位置处电连接至所述碳纱加热元件中的各组纱汇流条。

5.根据权利要求1所述的加热地板系统，还包括温度传感器，所述温度传感器定位在能够操作以感测从所述铺面部分发出的热量的位置处并且与所述控制器通信，其中，所述控制器被配置成基于来自所述温度传感器的输入信号来将电流施加至所述汇流条。

6.一种安装加热地板系统的方法，包括：

将包括埋入式碳纱加热元件的铺面部分安装到地板的区域上，所述碳纱加热元件包括彼此间隔开的至少两个导电纱汇流条；

在所述铺面部分下方或在与所述地板邻近的竖直表面上安装至少两个电气地板汇流条；

将所述电气地板汇流条电连接至所述埋入式碳纱加热元件中的纱汇流条；以及

将所述电气地板汇流条电连接至控制器，所述控制器被配置成向所述地板汇流条施加电流，所述电流足以使所述碳纱在位于所述纱汇流条之间的部分中产生热量。

7.根据权利要求6所述的安装加热地板系统的方法，包括：

将所述汇流条插入上方安装有所述铺面部分的底层地板的凹入区域中。

8.根据权利要求6所述的安装加热地板系统的方法，包括：

将所述汇流条安装在基板后面的壁上，所述基板与所述地板的上面安装有所述铺面部分的区域邻近。

9.根据权利要求6所述的安装加热地板系统的方法，包括：

将所述地板汇流条安装成沿着所述铺面部分的长度延伸，以及

将所述地板汇流条在多个位置处电连接至所述碳纱加热元件中的各组纱汇流条。

10.根据权利要求6所述的安装加热地板系统的方法，包括：

将温度传感器定位在可操作以检测从所述地板部分发出的热量的位置处；以及

将所述温度传感器放置成与所述控制器通信。

11.一种制造加热层状产品的方法，所述方法包括：

提供碳纱加热元件的卷，其具有等同于层状产品的期望成品卷的宽度的宽度，所述加热元件具有一对或更多对纱汇流条；

在层状中间体材料的各个给料的上层和下层的各个端部之间供给所述碳纱加热元件的卷的一端；

将所述碳纱加热元件埋入所述上层与所述下层之间，以形成层状产品的成品卷，使得所述碳纱加热元件距所述层状产品的上表面小于1mm。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述层状产品是铺面产品，所述方法包括：

将所述碳纱加热元件的卷层压在从第一卷供给的铺面中间体的顶层与从第二卷供给的铺面中间体的底层之间。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述层状产品是罩面或防水布。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，第一给料和第二给料各自被挤出。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述层状产品是地板衬垫，并且所述第一层包括膜，并且所述第二层包括泡沫。

16.一种碳纱加热元件给料，包括碳纱加热元件，所述碳纱加热元件具有沿着所述给料的宽度彼此间隔开的多对导电纱汇流条，并且所述给料被配置为沿着所述给料的长度的螺旋缠绕的柱形卷。

17.一种通过根据权利要求11所述的方法制备的层状产品。

18.根据权利要求11所述的产品，其中，所述产品包括铺面产品。

19.根据权利要求18所述的产品，其中，所述铺面产品包括在所述铺面产品的表面上的与每个埋入的汇流条对准的可见标记。

20.根据权利要求19所述的产品，其中，所述可见标记包括在从所述地板向上面向的成品地板表面中可见的装饰图案的元件。

21.根据权利要求20所述的产品，其中，所述可见标记包括临时标记或可移除标记。

22.根据权利要求1所述的加热地板系统，其中，所述至少两个地板电气汇流条通过绝缘基体彼此连接并且电气隔离。

23.根据权利要求22所述的加热地板系统，至少包括第一长度和第二长度的连续汇流条轨道，所述第一长度和第二长度的连续汇流条轨道包括：彼此间隔开的所述至少两个地板电气汇流条，每个长度具有相对的端部；以及一个或更多个连接器，其被配置成至少将汇流条从所述第一长度电连接至所述第二长度的相应汇流条。

24.根据权利要求23所述的加热地板系统，其中，所述至少两个地板电气汇流条中的每一个从所述汇流条轨道的相对端突出，并且所述一个或更多个连接器包括至少两个环形汇流条护套，所述环形汇流条护套通过绝缘基体彼此连接并且电气隔离，每个护套被内部定尺寸并且定位成与来自相邻长度的汇流条轨道的相应汇流条的突出端配合。

25.根据权利要求24所述的加热地板系统，还包括一个或更多个紧固件，每个紧固件突出通过一个汇流条并且将一个汇流条电连接至一个汇流条护套。

26.一种用于根据权利要求1所述的地板系统的汇流条轨道系统，包括：

至少两个汇流条，每个汇流条包括具有矩形截面的传导金属，所述矩形截面具有宽度和厚度，其中，所述宽度大于所述厚度的10倍；

绝缘基体，其将所述至少两个汇流条连接在一起。

27.一种用于根据权利要求26所述的汇流条轨道系统的汇流条轨道连接器，包括：

至少两个汇流条护套，每个汇流条护套包括具有矩形截面的环形传导金属，矩形截面被内部定尺寸成接纳所述至少两个汇流条之一；

绝缘基体，其将所述至少两个汇流条护套连接在一起。