DE102004010213B4

DE102004010213B4 - Elektrisches, flexibles Flächenheizelement aus Carbon-Geflecht

Info

Publication number: DE102004010213B4
Application number: DE102004010213A
Authority: DE
Original assignee: VIOLA CLAUDIA
Current assignee: VIOLA CLAUDIA
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-03-03
Also published as: DE102004010213A1

Abstract

Elektrisches, flexibles Flächenheizelement aus einem textilen Kunstfaserträger material oder artverwandten Materialien, z.B. Baumwolle, mit
– in das Trägermaterial eingewebten Kontaktstreifen (4) und Heizleitern (2),
– wobei die Kontaktstreifen (4) aus seitlich am Rand angeordneten metallischen Kontaktfäden (1) und
– die Heizleiter (2) aus Carbonfäden bestehen, die parallel geschaltet zwischen den Kontaktleitern angeordnet und kontaktiert sind;
dadurch gekennzeichnet,
– dass die Heizleiter (2) in einer Parallelschaltung gleichmäßig auf der Trägerfläche verteilt sind,
– dass entweder jeder einzelne Heizleiter (2) von jedem einzelnen Kontaktfaden (1) in seinem vollen Umfang umschlossen und durch eine Verknotung mit diesem verknüpft ist,
– oder dass jeder einzelne Kontaktfaden (1) in seinem vollen Umfang umschlossen vom Heizleiter (2) umschlossen und durch eine spezielle Verknotung mit diesem verknüpft ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches, flexibles Flächenheizelement aus Carbonfaser-/Textil-Geflecht.

Als Stand der Technik zu dem eingangs genannten Flächenheizelement zählt vor allem die DE 41 01 290 A1 . Dies ist ein Flächenheizelement mit wellenförmig verlegten Kontaktleitern, zwischen denen, wellenförmig, parallel geschaltete Heizleiter verlegt sind. Hierbei berühren sich lediglich die Heizleiter und Kontaktleiter mehrmals. Dabei entstehen nur punktförmige Berührungs- bzw. Kontaktpunkte, die auch in sich gegen Verschieben gesichert sind. Es entsteht speziell für Automobilsitze eine sehr große Heizleiterlänge, die durch die vorgegebene beheizte Sitzfläche notwendig ist.

Gemäß DE 41 36 425 C2 wird ein Flächenheizelement, insbesondere für Sitzheizungen im Automobilbereich, angesprochen. Dort werden im Wesentlichen die parallel, sinusförmig angeordneten Heizleiter auf einem textilen Träger mit Maschenfäden verbunden. Dabei sind die Stromführungsleiter über Maschenfäden eines gewirkten Grundmaterials verbunden. Man kann hier auch nur von punktueller Kontaktierung sprechen. Ein Verschieben der Verbindungspunkte ist nicht gewährleistet.

In der DE 20 51 550 A ist die Rede von eingewebten Leiterfäden, die parallel zu den Kettfäden eingearbeitet sind. Durch die normale Verwebung wird nur eine kleine Flächenberührung von Kontakt und Leiterfäden erreicht und durch ein widerstandsfähiges Material imprägniert, damit sowohl Kontakt als auch Zusammenhalt hergestellt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Flächenheizelement aus Carbonfaser/Textil-Geflecht zu schaffen, bei dem eine deutliche Verbesserung der Kontaktierung zwischen dem Carbonfaser-Heizleiter und den metallischen Kontaktleitern erzielt wird.

Außerdem wurde ein Verfahren entwickelt, um die Heizelemente als Rollenware oder Zuschnitte herstellen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen. Durch diese Weiterentwicklung soll eine wesentlich gleichmäßigere Erwärmung der gesamten Heizelementfläche bei gleichzeitiger Erhöhung der Flexibilität ermöglicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei zeigen:
1 Verknotung von Kontaktleitern (1) und stromführenden Carbon-Heizleitern (2)
2 Verknotung von stromführenden Carbon-Heizleitem (2) und Kontaktleitern (1)
3 Heizelement (3) mit Kontaktstreifen (4) und Anschlussstellen (5)
4 Heizelement (3) im Querschnitt mit Klebelagen (6), Isolierungsschichten (7) incl. Trittkontakt (8)
5 Flächenheizelement gemäß der Erfindung
Beschreibung der 1–5
1 Durch diese Verknotung werden die Kontaktleiter (1) in vollem Umfang von den Carbon-Heizleitern (2) umschlossen und in einem Winkel von ca. 45° durch eine Schlinge und ein Durchschlupfen verknotet. Hierdurch wird eine äußerst sichere Kontaktierung erzielt.
2 Durch diese Verknotung werden die Carbon-Heizleiter (2) in vollem Umfang von den Kontaktleitern (1) umschlossen und in einem Winkel von ca. 45° durch eine Schlinge und ein Durchschlupfen verknotet. Hierdurch wird eine äußerst sichere Kontaktierung erzielt.
3 Das Heizelement (3) ist in mehrlagige Folien aus Polyester, Polyethylen oder ähnlichem als Isolation einlaminiert. Die Anschlussstellen (5) befinden sich direkt auf den verknoteten Kontaktleitern (1) über die der Strom dem Heizelement zugeführt wird. Das Heizelement ist für 6-400 Volt geeignet.
4 Das Heizelement (3) ist vollkommen von Klebelagen (6) und mehreren Lagen Polyester, Polyethylen oder ähnlichen Materialien als Isolation umschlossen (7). Direkt zwischen dem Heizelement (3) und den Klebelagen (6) befindet sich der Trittkontakt (8). Dieser dient dem Ein- und Ausschalten.
5 Zeigt ein Heizelement (3), das durch Offnen bzw. Durchtrennen der senkrecht verlaufenden Kontaktstreifen (15) zu den Kontaktstreifen (4) am Rand des Gewebes eine Veränderung des Widerstandes bewirkt. Somit wird die Flächenheizleistung bei gleichbleibender Spannung voreingestellt. Durch die bestimmte Segmentierung, d.h. mehr oder weniger Kontaktstreifen (15) auf einer bestimmten Länge, werden auch unterschiedliche gewollte Flächenheizleistungen erzielt.
Der konstruktive Aufbau des Heizelementes in Form des geflochtenen, gewebten Carbonfasergewebes schließt eine Überspannung wegen der abgegrenzten Leistung nach oben aus.
Die Leistung pro m² kann durch den speziellen konstruktiven Aufbau auf einen bestimmten Wert voreingestellt werden. Somit ist eine Überhitzung nicht möglich, zumal die besonders gleichmäßige Wärmeabstrahlung die Entstehung von ungleichen Leistungsverteilungen („Hotspots") verhindert.
Die Form der Heizfläche ist variabel. Sie kann in der äußeren Erscheinung etwa eckig, rund oder gewölbt sein. Die Funktion sowie die Flächenheizleistungsdichte ist wegen der textilen Struktur des Heizelementes in keinem Fall beeinträchtigt. Sie ist sowohl eckig als auch rund und ebenfalls in gewölbtem oder geknickten Zustand funktionsfähig. Eine Beeinträchtigung kommt allenfalls dann in Betracht, wenn durch Schnitt, Riss oder Bruch der Kontaktleiter völlig durchtrennt wird.
Das Heizelement kann mit einem dreifachen Laminat pro Seite elektrisch einmal basis- und zweimal schutzisoliert werden. Die Gesamtdicke dieses Verbundes beträgt nur ca. 0,45 mm.
Das Heizelement kann mit Polyester, EP-Harz, Kunstharz, Polyethylen laminiert und in Quarzsand oder Keramik eingebettet werden.
Durch Öffnungen oder Ausschnitte wird der Widerstand variabel gestaltet.
Die entwickelte Infrarotstrahlungswärme macht mehr als 80% der gesamten Heizleistung aus.
Außerdem kann ein gewichtsabhängiger Trittkontakt zum Ein- und Ausschalten in das Heizelement unmittelbar eingebaut werden.
Durch die verknotende/verknüpfende Webart der längs geführten Kontaktleiter, die regelmäßig aus 12-20 einzelnen Metallfäden, wie etwa versilberten Kupferfäden bestehen und auf einer Breite von 10-15 mm stabil im eigentlichen Gewebe eingearbeitet sind, wird jeder einzelne stromführende Carbonfaden von einem Kontaktleiter voll umschlossen und verknotet. Es entsteht dadurch eine äußerst sichere Kontaktierung, bei der Spannungsüberschläge und die damit einhergehende Brandgefahr stark vermindert oder ausgeschlossen wird. Die einzelnen Metallfäden können auch aus je 3 einzelnen Litzen bestehen.

Claims

Elektrisches, flexibles Flächenheizelement aus einem textilen Kunstfaserträger material oder artverwandten Materialien, z.B. Baumwolle, mit – in das Trägermaterial eingewebten Kontaktstreifen (4) und Heizleitern (2), – wobei die Kontaktstreifen (4) aus seitlich am Rand angeordneten metallischen Kontaktfäden (1) und – die Heizleiter (2) aus Carbonfäden bestehen, die parallel geschaltet zwischen den Kontaktleitern angeordnet und kontaktiert sind; dadurch gekennzeichnet, – dass die Heizleiter (2) in einer Parallelschaltung gleichmäßig auf der Trägerfläche verteilt sind, – dass entweder jeder einzelne Heizleiter (2) von jedem einzelnen Kontaktfaden (1) in seinem vollen Umfang umschlossen und durch eine Verknotung mit diesem verknüpft ist, – oder dass jeder einzelne Kontaktfaden (1) in seinem vollen Umfang umschlossen vom Heizleiter (2) umschlossen und durch eine spezielle Verknotung mit diesem verknüpft ist.
Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Flächenheizelementes eine oder mehrere Polyester-, EP-, Polyethylen oder Kunstharz-Folien auflaminiert sind.
Flächenheizelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienoberflächen angeätzt sind.
Flächenheizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die angeätzten Isolationsfolien mit verschiedenen Wärmedämmmaterialien verbunden sind.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstreifen eine Breite von etwa 5-20 mm aufweisen.
Flächenheizelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Kontaktfäden (1) aus 3 oder mehr einzelnen Drähten oder Litzen bestehen.
Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenheizelement in Quarzsand oder Keramik eingebettet ist.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass es als Unterlegelement und/oder als Klebeelement für Fußboden-, Wand- und Deckenheizungen verwendet wird.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass ein gewichtsabhängiger Trittkontakt zum Ein- und Ausschalten in das Heizelement unmittelbar eingebaut ist.
Flächenheizelement, nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht zu den randseitigen Kontaktstreifen (4) weitere Kontaktstreifen (15) verlaüfen, welche die randseitigen Kontaktstreifen (4) kontaktieren, dass diese Kontaktstreifen (15) wieder so durchtrennt sind, dass bei gleichbleibender Betriebsspannung Segmente mit unterschiedlicher Flächenheizleistung in Richtung der randseitigen Kontaktstreifen (4) ausgebildet sind.