DE102005003946A1

DE102005003946A1 - Flächenheizelement

Info

Publication number: DE102005003946A1
Application number: DE200510003946
Authority: DE
Inventors: Jochen Michelmann
Original assignee: IG Bauerhin GmbH
Current assignee: IG Bauerhin GmbH
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Flächenheizelement, insbesondere für elektrische Sitzheizungen, insbesondere zur Beheizung von Kfz-Sitzen, bereitgestellt, mit mindestens zwei Kontaktleisten (1), aufweisend mindestens einen Kontaktleiter (2) und Heizleiter (3), die elektrisch mit dem Kontaktleiter (2) verbunden sind, wobei mindestens eine Kontaktleiste (1) jeweils mindestens zwei voneinander beabstandete Stromanschlüsse (4) aufweist, derart, daß während des Betriebs bei einem zwischen den Stromanschlüssen (4) auftretenden Bruch (5) mindestens des einen Kontaktleiters (2) die durch den Bruch erzeugten Kontaktleiterbereiche (A, B) während des Betriebs weiterhin bestromt werden und/oder bei mehreren zwischen den Stromanschlüssen (4) auftretenden Brüchen (5) mindestens des einen Kontaktleiters (2) zumindest zwei Kontaktleiterbereiche (A, B) während des Betriebs weiterhin bestromt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächenheizelement, insbesondere für elektrische Sitzheizungen, insbesondere zur Beheizung von Kfz-Sitzen.
In der Regel bestehen Flächenheizelemente im wesentlichen aus einem textilen Trägermaterial, beispielsweise Polyester oder Polyamid, auf oder in dem in der Regel zwei gegenüberliegende Kontaktleisten angeordnet sind aus elektrisch leitfähigen, in der Regel nicht isolierten Kontaktleitern, zwischen denen mehrere aus einem elektrischen Widerstandsmaterial bestehenden, häufig unisolierte Heizleiter verlaufen (s. DE 41 01 290 sowie DE 198 31 574 ).
Die Kontaktleisten sind in der Regel aus mehreren elektrisch leitenden und nicht isolierten Litzen aufgebaut, welche auf dem textilen Träger fixiert sind. Die Heizleiter bestehen aus dünnen Metall- oder Karbonfaserleitern, die mittels Textilmaschinen auf die Kontaktleisten aufgenäht oder aufgewirkt werden.
Diese Art von Flächenheizelementen werden in erster Linie für Sitzheizungen in Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei aufgrund von chemischen und mechanischen Einflüssen wie Wasser, Salz und Bewegung auf dem Sitz sowohl die Heizleiter als auch die Kontaktleiter im Laufe der Zeit angegriffen und lokal zerstört werden.
Werden Teile der Kontaktleiter zerstört, so ergeben sich erhöhte Übergangswiderstände und damit loka le Wärmeentwicklungen entlang der Kontaktleisten, die zu unzulässigen Erwärmungen des Flächenheizelementes bis hin zum Brand führen können.
In der Regel verläuft die Zerstörung der Flächenheizelemente derart, daß entweder die Leiter der Kontaktleisten durch ständige Biegung und Stauchung brechen und sich damit der Querschnitt der Kontaktleiste bzw. deren Kontaktleiter an der Knickstelle verjüngt oder aber die Kontaktleiter chemisch angegriffen werden, sich zersetzen oder aber den Übergangswiderstand von Heizleiter auf die Kontaktleiter erhöht wird, so daß eine vermehrte Wärmeleistung erzeugt wird.
Bei all diesen Fällen kann es dabei an oder in der Nähe der Kontaktleiste so heiß werden, daß die zulässige thermische Grenztemperatur der umliegenden Materialien überschritten wird und ein Versengen bis hin zum Brand nicht ausgeschlossen werden kann.
Somit ergibt sich aus dem Stand der Technik das Problem, Flächenheizelemente, insbesondere für elektrische Sitzheizungen, insbesondere zur Beheizung von Kfz-Sitzen, bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile zumindest teilweise vermeiden bzw. vermindern; insbesondere besteht das der Erfindung zugrundeliegende Problem darin, entsprechende Flächenheizelemente bereitzustellen, die bei einem Bruch der Kontaktleiter in einer Kontaktleiste die Gefahr der Überschreitung einer zulässigen Höchsttemperatur hinsichtlich der verwendeten Materialien wesentlich reduzieren.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Flächenheizelement nach Anspruch 1, eine Sitzheizung nach Anspruch 12, sowie einen Sitz nach Anspruch 13 gelöst.
Das erfindungsgemäße Flächenheizelement weist mindestens eine Kontaktleiste auf, die wiederum mindestens einen Kontaktleiter und Heizleiter aufweist, die elek trisch mit dem Kontaktleiter verbunden sind.
Die Kontaktleiste weist erfindungsgemäß mindestens zwei voneinander beabstandete Stromanschlüsse, beispielsweise in Form von Pins, auf, derart, daß während des Betriebs bei einem zwischen den Stromanschlüssen auftretenden Bruch mindestens des einen Kontaktleiters bis hin zu sämtlichen Kontaktleitern die durch den Bruch erzeugten Kontaktleiterbereiche während des Betriebs weiterhin bestromt werden und/oder bei mehreren zwischen den Stromanschlüssen auftretenden Brüchen mindestens des einen Kontaktleiters bis zu sämtlichen Kontaktleitern zumindest zwei Kontaktleiterbereiche während des Betriebs weiterhin bestromt werden.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß an jedem längsaxialen Ende der Kontaktleiste mindestens ein Stromanschluß angeordnet ist, so daß bei lediglich zwei Stromanschlüssen gewährleistet ist, daß ein möglicher Bruch lediglich zwischen den zwei Kontaktanschlüssen auftreten kann, so daß in einem solchen Fall dann – wie gewünscht – zwei bestrombare Bereiche entstehen.
Die Stromanschlüsse bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer, wobei diese separat über unabhängige oder auch miteinander korrespondierende Stromversorgungen elektrisch gespeist werden, wobei als eine besonders ökonomische Ausführungsform sich herausgestellt hat, wenn die Stromanschlüsse mittels mindestens eines Bypassleiters elektrisch miteinander verbunden sind, da auf diese Weise lediglich eine Versorgungsspannung notwendig ist. Der Bypassleiter verbindet somit elektrisch gesehen die Stromanschlüsse miteinander, so daß bis auf die restliche abgefallene Spannung über den Weg des Bypassleiters beide Stromanschlüsse nahezu ein gleiches Potential aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Kontakt- und/oder Bypassleiter als Kernmanteldraht ausgestaltet ist/sind, da auf diese Weise hohe mechanische Standfestigkeiten erreicht werden können. Beispielsweise und insbesondere kann der Mantel aus einem Stahl und der Kern aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und der Kern aus einem Stahl bestehen. Beispielsweise und inbesondere betragen die Drahtdurchmesser (Leiterdurchmesser) 0,01 bis 0,5 mm. Bei dem Stahl kann es sich um einen kohlenstoffhaltigen Stahl, beispielsweise und insbesondere um einen Edelstahl gemäß DIN 4401 handeln.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Bypassleiter als Litze ausgestaltet ist, da dieser dann eine wesentlich höhere Flexibilität aufweist, die zu einer wesentlich geringeren Bruchanfälligkeit führt.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil, wenn bei Vorhandensein eines textilen Trägermaterials der Bypassleiter bezogen auf die Tiefe des Trägermaterials beabstandet vom Kontaktleiter angeordnet ist, da auf diese Art und Weise es ermöglicht wird, daß der als elektrische stromversorgungszuführungsredundant angelegte Bypassleiter quasi an der Rückseite eines entsprechenden Sitzes, also zumindest von der Sitzfläche abgewandten Seite angeordnet werden kann, so daß die mechanischen Beanspruchungen des Bypassleiters erheblich geringer sind, was zu einer erheblich höheren Sicherheit bezüglich eines möglichen Bruches des Bypassleiters führt.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Bypassleiter wellenförmig angeordnet ist, da auf diese Art und Weise der Bypassleiter eine höhere Flexibilität und somit eine geringere Bruchanfälligkeit aufweist.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Litze einzelne Filamente aufweist, wobei mindestens ein Filament und maximal sämtliche Filamente eine elektrische Isolierschicht aufweisen, vorzugsweise dieses mindestens ein Material aus der Gruppe Glas, Polyurethan, Nylon, Polyester sowie fluorenthaltende Kunststoffe aufweist, da bei Ausfall einzelner Filamente der Strom der ausgefallenen Filamente nicht oder nur bedingt von den restlichen Filamenten übernommen wird, so daß auch bei Querschnittsreduzierung durch mechanische Zerstörung keine lokalen Heißstellen auf dem Bypass entstehen.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Bypassleiter außerhalb der Kontaktleiste verläuft, da der Bypassleiter auf diese Art und Weise den entsprechenden Anforderungen sehr flexibel von seiner Länge und Legung dimensioniert und ausgestaltet sein kann, oder aber innerhalb der Kontaktleiste verläuft, da sich auf diese Art und Weise eine sehr kompakte und geschlossene Bauform ergibt.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn beim Flächenheizelement Kontakt- und Bypassleiter an einem textilen Trägermaterial angebracht sind, dabei einen bandähnlichen Bereich bildend, über den die Heizleiter elektrisch mit dem mindestens einen Kontaktleiter verbindend angeordnet sind.
Die Heizleiter sind beispielsweise und insbesondere als Carbonfasern ausgestaltet, Kontaktleiter und/oder Bypassleiter bestehen beispielsweise und insbesondere aus Kupfer.
Das Trägermaterial kann beispielsweise und insbesondere aus einem Polyester oder einem Polyamid bestehen. Beispielsweise und insbesondere kann die maximale Temperatur des Heizleiters T = + 80 bis + 150 °C betragen.
Beispielsweise und insbesondere betragen die üblichen Betriebsspannungen und Stromstärken 3 bis 48 Volt und 0,1 bis 10 Ampere.
Erfindungsgemäß ist unter den Begriff Kontaktleiste funktional die Summe der einzelnen Kontaktleiter zu verstehen, wobei in der Regel diese mittels eines Trägermaterials lose bzw. zumindest teilweise beweglich zueinander fixiert sind.
Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff Bypassleiter ein elektrischer Leiter verstanden, der mindestens zwei Anschlußstellen elektrisch miteinander verbindet und somit in der Regel bestimmte Längen bis hin zur gesamten Länge der einzelnen Kontaktleiter bzw. der Konaktleiste quasi "überbrückt" und somit ein "Bypass-Effekt" stattfindet.
(Raum für Ergänzungen)
Das nachfolgende Beispiel dient zur näheren Erläuterung der Erfindung.
In den nachfolgenden Zeichnungen zeigen:
1 eine skizzenhafte Darstellung eines erfindungsgemäßen Flächenheizelementes;
2 eine skizzenhafte Darstellung einer Kontaktleiste eines erfindungsgemäßen Flächenheizelementes.
1 zeigt skizzenhaft eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Flächenheizelementes.
Das Flächenheizelement weist zwei Kontaktleisten 1 auf, wobei jede einzelne Kontaktleiste vier einzelne Kontaktleiter 2 aufweist, die an ihren längsaxialen Enden zu Stromanschlüssen 4 zusammenlaufen. Die Stromanschlüsse 4 sind elektrisch jeweils mittels eines By passleiters 6 verbunden. Zwischen den beiden Kontaktleisten 1 verlaufen wellenförmig einzelne Heizleiter 3, die aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften bei Stromdurchfluß eine bestimmte Verlustwärme erzeugen und somit entsprechend zur Beheizung insbesondere eines Sitzes dienen.
Auf der rechten Seite der einen Kontaktleiste 1 sind zwei Brüche 5 durch schlangenförmige Linien angedeutet, so daß zumindest bei einer entsprechenden Stromspeisung über eine Spannungsquelle/Stromquelle 7 formal gesehen zwei Kontaktleiterbereiche A und B entstehen, die beide weiterhin während des Betriebs bestromt werden. Lediglich der sich zwischen den beiden Brüchen 5 befindende Bereich ist unbestromt, so daß die sich innerhalb dieses Bereichs befindenden Heizleiter nunmehr nicht mehr zum Beheizen beitragen, so daß die normalerweise an den entsprechenden Heizleitern abgefallene Heizleistung nunmehr aufgeteilt wird auf die Bereiche A und B, was lediglich eine leichte Erhöhung der Temperatur bedeutet, nicht jedoch zu einem vollständigen Ausfall eines großen Bereiches, der dann unter Umständen dazu führen könnte, daß es zu einer lokalen Überhitzung des restlichen Strombereiches führen würde.
In 2 ist schematisch der funktionelle Aufbau einer Kontaktleiste 1 mit integrierten Bypassleitern 6 aufgezeigt, wobei erstere im wesentlichen fünf Kontaktleiter 2 aufweist, die an deren längsaxialen Enden zusammengeführt werden zu Stromanschlüssen 4, wobei parallel drei Bypassleiter 6 in Litzenform und dabei einzeln voneinander elektrisch isoliert auf einem textilen Trägermaterial aufgebracht und auch jeweils an deren längsaxialen Enden zusammengeführt und elektrisch mit den Stromanschlüssen 4 verbunden sind, so daß sich eine entsprechende Funktionalität bezüglich des in 1 gezeigten Ausführungsbeispieles ergibt.

Claims

Flächenheizelement, insbesondere für elektrische Sitzheizungen, insbesondere zur Beheizung von Kfz-Sitzen, mit mindestens zwei Kontaktleisten (1), aufweisend mindestens einen Kontaktleiter (2) und Heizleiter (3), die elektrisch mit dem Kontaktleiter (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kontaktleiste (1) jeweils mindestens zwei voneinander beabstandete Stromanschlüsse (4) aufweist, derart, daß während des Betriebs bei einem zwischen den Stromanschlüssen (4) auftretenden Bruch (5) mindestens des einen Kontaktleiters (2) die durch den Bruch erzeugten Kontaktleiterbereiche (A, B) während des Betriebs weiterhin bestromt werden und/oder bei mehreren zwischen den Stromanschlüssen (4) auftretenden Brüchen (5) mindestens des einen Kontaktleiters (2) zumindest zwei Kontaktleiterbereiche (A, B) während des Betriebs weiterhin bestromt werden.
Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem längsaxialen Ende der Kontaktleiste (1) mindestens ein Stromanschluß (4) angeordnet ist.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromanschlüsse (4) mittels mindestens eines Bypassleiters (6) elektrisch miteinander verbunden sind.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kontakt und/oder Bypassleiter (6) als Kern-Mantel-Draht ausgestaltet ist/sind.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypassleiter (6) als Litze ausgestaltet ist.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein eines textilen Trägermaterials der Bypassleiter (6) bezogen auf die Tiefe des Trägermaterials beabstandet vom Kontaktleiter (2) angeordnet ist.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypassleiter (6) wellenförmig angeordnet ist.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Litze einzelne Filamente aufweist, wobei mindestens ein Filament und maximal sämtliche Filamente eine elektrische Isolierschicht aufweisen.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypassleiter (6) zumindest überwiegend außerhalb der Kontaktleiste (1) oder innerhalb der Kontaktleiste (1) verläuft.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolationsschicht mindestens ein Material aus der Gruppe Glas, Polyurethan, Nylon, Polyester, fluorenthaltende Kunststoffe aufweist.
Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kontakt- (2) und Bypassleiter (6) an einem textilen Trägermaterial angebracht sind, dabei einen bandähnlichen Bereich bildend, über den die Heizleiter (3) elektrisch mit dem mindestens einen Kontaktleiter (2) verbindend angeordnet sind.
Sitzheizung, enthaltend ein Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Sitz, insbesondere Kfz-Sitz, enthaltend ein Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11.