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Die
Erfindung betrifft ein elektrisch heizbares Kleidungsstück
mit einem elektrisch leitfähigen Heizgewebe, wie es beispielsweise
aus der
US 1,358,509 als
bekannt hervorgeht.
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Elektrisch
heizbare Kleidungsstücke sind bekannt. Sie enthalten typischerweise
einen elektrisch leitfähigen Draht, in dem aufgrund seines
ohmschen Widerstands Joulesche Wärme erzeugt wird, wenn er
von einem elektrischen Strom durchflossen wird. Der Draht ist mit
einem Basisgewebe des Kleidungsstücks verbunden; je nachdem,
wie der Draht im oder am Basisgewebe geführt sind, können
ausgewählte Bereiche des Kleidungsstücks selektiv
oder flächig beheizt werden.
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Die
US 1,358,509 beschreibt
eine solche elektrisch beheizbare Bekleidung mit mehreren Einzelstücken
(Jacke, Hose, Ärmel, ...). Jedes dieser Bekleidungsstücke
besteht aus einem Basisgewebe mit eingewebten oder aufgenähten
Heizdrähten bzw. Heizwendeln, die über Kabel mit
den Heizdrähten bzw. Heizwendeln der anderen Bekleidungsstücke verbunden
werden können, um wahlweise den ganzen Körper
oder ausgewählte Körperteile zu wärmen. In
jedem einzelnen Bekleidungsstück ist der Verlauf der Heizdrähte
im Trägermaterial auf das spezifische Kleidungsstück
zugeschnitten, was die Herstellung solcher Bekleidung sehr aufwendig
macht und zur Folge hat, dass diese Bekleidungsstücke entweder Unikate
(d. h. auf die Körperform eines spezifischen Benutzers
zugeschnitten) sind oder in einer Standardgröße
vorliegen (d. h. für die allermeisten Benutzers entweder
zu weit oder zu eng sind). Die Bekleidung dient als heizbare Oberbekleidung
bzw. Überzug, insbesondere für Flieger. Eine ähnliche
heizbare Ganzkörperbekleidung ist auch aus der
US 3,999,037 bekannt.
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Weiterhin
ist in der
US 2,329,766 eine
mehrstückige beheizbare Fliegerbekleidung gezeigt, deren
Einzelstücke aus einem mehrlagigen Basisgewebe bestehen.
Zur Beheizung ist an dem Basisgewebe streifenförmiges Heizband
aufgenäht, in das Widerstandsdrähte eingewoben
sind. Die Verwendung standardisierten Heizbandes gestattet es, mit
geringem Aufwand Fliegerbekleidung in verschiedenen Konfektionsgrößen
herzustellen. Allerdings handelt es sich auch in diesem Fall um
Kleidungsstücke mit einer universellen Passform, die nicht
geeignet sind, sich der individuellen Körperform ihres
Benutzers anzupassen. Weiterhin sind die in den genannten Schriften
gezeigten beheizbaren Kleidungsstücke aufgrund ihres technischen Aufbaus
vergleichsweise unflexibel. Daher eignen sie sich nicht als körpernahe Bekleidung,
die den Bewegungen ihres Trägers folgt und vollständig
am Körper des Benutzers anliegt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes elektrisch beheizbares
Kleidungsstück in einer solchen Weise weiterzuentwickeln,
dass die Passform des Kleidungsstücks am menschlichen Körper
verbessert und eine Anpassung an unterschiedliche Konfektionsgrößen
und Körpermaße erreicht wird.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Danach
umfasst das elektrisch heizbare Kleidungsstück ein elektrisch
leitfähiges Heizgewebe, das zumindest abschnittsweise mit
einem elektrisch isolierenden Trägerelement verbunden ist,
das eine höhere mechanische Elastizität aufweist
als das Heizgewebe. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist das Trägerelement durch ein elastisches Trägergewebe
gebildet. Aufgrund seiner elastischen Eigenschaften passt sich dieses
Trägergewebe der Körperform an und ist in der
Lage, Unterschiede in der Körperform und in der Konfektionsgröße des
Trägers zu kompensieren. Die Erfindung eignet sich daher
insbesondere für Kleidungsstücke, die direkt am
Körper getragen werden, denn sie gestattet einen der Körperform
folgenden Schnitt, bei dem das Kleidungsstück flach am
Körper anliegt und den Bewegungen des Trägers
folgt, ohne sie zu behindern.
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Die
Oberfläche des Heizgewebes ist zweckmäßigerweise
elektrisch isolierend. Das kann insbesondere dadurch erreicht werden,
dass die zur Heizung verwendeten elektrischen Leiter (Drähte, Heizwendeln,
metallische Bänder etc.) des Heizgewebes mit einer Isolationsschicht
ummantelt sind und/oder in eine elektrisch isolierende Matrix eingelassen
sind. Dadurch werden elektrische Kurzschlüsse zwischen
den elektrischen Leitern unterbunden, und das heizbare Kleidungsstück
ist auch in feuchter Umgebung einsetzbar (und kann beispielsweise auch
gewaschen werden). Vorzugsweise ist das Heizgewebe eine Polyesterfolie,
in die beschichteter Metallfäden als Heizdrähte
eingebettet sind.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Heizgewebe
ein flächenhaftes dünnes Textil oder eine dünne
Folie verwendet, in die elektrisch leitende Metalldrähte
eingewebt bzw. eingelassen sind. Das Heizgewebe hat vorzugsweise eine
Schichtdicke von weniger als 0,5 mm und eine geringe Biegesteifigkeit. „Geringen
Biegesteifigkeit” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass
das Heizgewebe mit einem Biegeradius, der der doppelten Schichtdicke
entspricht, gebogen und in die Ausgangsform zurückgebogen
werden kann, ohne dass Schädigungen des Heizgewebes auftreten.
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In
einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Heizgewebe
in einer solchen Weise mit dem elastischen Trägergewebe
verbunden ist, dass im ungedehnten Zustand des Trägergewebes
das Heizgewebe gegenüber dem Trägergewebe gefältelt ist
und bei einer im Benutzungszustand des Kleidungsstücks
zu erwartenden maximalen Dehnung des Kleidungsstücks das
Heizgewebe flächig auf dem Trägergewebe aufliegt.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist das Trägerelement,
mit dem das Heizgewebe am Kleidungsstück befestigt ist,
durch elastische Federelemente gebildet. Das Basisgewebe, an das
das Heizgewebe angebunden ist, kann dabei entweder elastisch oder
inelastisch sein. Die Federelemente können beispielsweise
durch gummielastische Bänder gebildet werden, die die Außenkante
eines aus Heizgewebe bestehenden Heizelements mit dem Basisgewebe
verbinden. Alternativ kann als Federelement ein gummielastisches
Gewebe eingesetzt werden, das die Außenkante eines aus
Heizgewebe bestehenden Heizelements mit dem Basisgewebe verbindet.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in den Figuren dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine
Rückenansicht einer Person, die ein erfindungsgemäßes
Kleidungsstück trägt;
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2 eine
Schnittdarstellung durch das Kleidungsstück längs
der Linie II-II in 1;
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3a, 3b eine
Aufsicht auf ein mit einem Trägergewebe verbundenes Heizgewebe
im ungedehnten (3a) und im gedehnten (3b)
Zustand des Kleidungsstücks;
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4a, 4b eine
Aufsicht auf eine alternative Ausgestaltung eines mit einem Basisgewebe verbundenen
Heizgewebes im ungedehnten (4a) und
im gedehnten (4b) Zustand des Kleidungsstücks;
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5 eine
Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung eines mit einem Basisgewebe
verbundenen Heizgewebes.
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1 zeigt
eine schematische Rückenansicht einer Person 1,
die mit einem elektrisch beheizbaren Wams 2' (als Beispiel
eines elektrisch heizbaren Kleidungsstücks 2)
bekleidet ist, der körpernah am Oberkörper 3 des
Trägers 1 anliegt. Wie aus der Schnittansicht
der 2 hervorgeht, umfasst der Wams 2' eine
dem Körper 3 zugewandte Innenschicht 4 aus
einem elastischen Trägergewebe 5' und eine körperferne
Außenschicht 6, die ebenfalls aus einem elastischen
Gewebe besteht. Zwischen der Innenschicht 4 und der Außenschicht 6 ist
ein Heizelement 7 aus einem elektrisch leitfähigen
Heizgewebe 8 angeordnet, das mit dem Trägergewebe 5' der
Innenschicht 4 verbunden ist. (Alternativ kann das Heizelement 7 auch
mit der elastischen Außenschicht 6 verbunden sein,
in welchem Fall die Außenschicht 6 das Trägergewebe
darstellt). Unter dem Begriff „Gewebe” sollen
in diesem Zusammenhang neben Weberzeugnissen im eigentlichen Wortsinn
(also durch Fadenverkreuzung von Kett- und Schussfäden hergestellten
Textilien) auch Strick- und Wirkwaren (also durch Stricken oder
Wirken hergestellte Textilien) sowie Folien und Vliese verstanden
werden. Das elastische Trägergewebe 5' kann beispielsweise
aus einem Polyamid oder aus einem Polyurethan gewebt, gewirkt oder
gestrickt sein. Die Außenschicht 6, die ebenfalls
als Trägergewebe 5' verwendet werden kann, kann
aus einer der oben beschriebenen elastischen Web-, Strick- oder
Wirkwaren oder aus einer elastischen Gummi- oder Kunststoffschicht,
beispielsweise aus Neopren, bestehen. Das Heizgewebe 8 ist
also mit einem elastischen Trägerelement 5 verbunden,
das im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 als
Trägergewebe 5' ausgestaltet ist.
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Das
Heizgewebe 8 besteht aus einem flächenhaften Textil
oder einer Folie, in die elektrisch leitende Drähte oder
Filamente eingewebt oder in anderer Weise integriert sind. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist das Heizgewebe 8 eine
Polyesterfolie 9, in die Heizdrähte 10 in
Form beschichteter Metallfäden 10' eingebettet
sind. Die Metallfäden 10' sind mit einer elektrisch
isolierenden Beschichtung versehen, die elektrische Kurzschlüsse
zwischen den Metallfäden 10' verhindert. Solche
Heizgewebe 8 mit sehr geringem spezifischen Gewicht (< 100 g/m2) und einer geringen Schichtdicke 11 von < 0,5 mm sind bekannt
und kommerziell erhältlich (z. B. SEFAR Power Heat). Zur
elektrischen Kopplung der Metallfäden 10' an eine
(in den Figuren nicht dargestellte) Stromversorgungseinheit sind
die Metallfäden 10' in einem Anfangs- und einem
Endbereich 13, 14 über eine Verbindungseinrichtung 15 (beispielsweise in
Form einer Metallfolie) elektrisch miteinander verschaltet; in 3b ist
diese Verschaltung schematisch durch Verbindungen 15' zwischen
benachbarten Metallfäden 10' dargestellt. Die
elektrische Verbindung der Metallfäden 10 zur
Stromversorgungseinheit kann auf unterschiedliche Weise gestaltet sein
und ist in den Figuren symbolisch durch Kabel 20 angedeutet.
Mehrere individuelle Metallfäden 10' können
zu Heizbändern zusammengefasst sein, was die Verschaltung
der Metallfäden 10' erleichtert. Die Flächendichte
und der spezifische Widerstand der Metallfäden 10' kann über
das Heizelement 7 hinweg variabel sein, wodurch eine gezielt
inhomogene Wärmeverteilung über das Heizelement 7 hinweg
erreicht werden kann. Das Heizgewebe 8 ist biegsam und
besitzt eine elektrisch isolierende Oberfläche 12,
so dass mehrere Schichten des Heizgewebes 8 übereinander
liegen können, ohne dass Kurzschlüsse zwischen
den Metallfäden 10' entstehen.
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Alternativ
zu der Ausgestaltung des Heizgewebes 8 als eine mit Metallfäden 10 versehene
Folie 9 kann das Heizgewebe 8 beispielsweise eine
durch Weben oder Wirken hergestellte Textilware sein, in die dünne
Heizdrähte 10 eingewoben oder eingewirkt oder
anderweitig befestigt sind.
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Während
das Trägergewebe 5' eine hohe Elastizität
aufweist, ist die Elastizität des Heizgewebes 8 vergleichsweise
gering: Wird das Heizgewebe 8 nämlich zu stark
gedehnt, so besteht die Gefahr, dass die im Heizgewebe 8 enthaltenen
elektrischen Leiter 10 überdehnt werden und/oder
reißen, was zu Schädigungen der elektrischen Leitfähigkeit
bis hin zu einem vollständigen Funktionsverlust des heizbaren
Kleidungsstücks 2 führen kann.
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Um
solche Überdehnungen des Heizgewebes 8 zu vermeiden
und eine faltenfreie, angenehme Passform des heizbaren Kleidungsstücks 2 sicherzustellen,
ist das Heizgewebe 8 in einer solchen Weise mit dem Trägergewebe 5' verbunden,
dass im ungedehnten Zustand des Trägergewebes 5' das
Heizgewebe 8 gegenüber dem Trägergewebe 5' gefältelt
ist (siehe 3a). Aufgrund der geringen Schichtdicke 11 und
der hohen Biegsamkeit des Heizgewebes 8 legen sich bei
dieser Fältelung die Einzelschichten des Heizgewebes 8 flach übereinander,
so dass der dem Heizelement 7 entsprechende Heizbereich 15 des
Kleidungsstücks 2 vom Benutzer nicht als „faltig” empfunden
wird. Wird der Heizbereich 15 des Kleidungsstücks 2 gedehnt
(z. B. indem der Träger 1 des Kleidungsstücks 2 eine
entsprechende Bewegung ausführt oder wenn das Kleidungsstück 2 von
einer Person 1 mit größerem Körperumfang
getragen wird), dann wird das gefältelte Heizgewebe 8 gestreckt,
wobei die Fältelung abnimmt und das Heizgewebe 8 flach
an der Innenseite des Trägergewebes 5' anliegt
(siehe 3b). Die Fältelung
ist so bemessen, dass das Heizgewebe 8 beim Erreichen der Dehngrenze
des Trägergewebes 5' glatt auf dem Trägergewebe 5' anliegt,
aber frei von mechanischen Spannungen ist. Die elastischen Eigenschaften
des Trägergewebes 5' sind in 3a und 3b durch Zickzacklinien
angedeutet.
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Die
in 3a gezeigte regelmäßige Fältelung
kann erreicht werden, indem das Heizelement 7 durch linienhafte
Nähte 16 mit dem bis zur Dehngrenze gestreckten
Trägergewebe 5' vernäht wird. Die Streckung
des Trägergewebes 5' kann dabei in Längsrichtung
Z und in Querrichtung X des Kleidungsstücks 2 unterschiedlich
sein. Bei dem in 1 gezeigten Wams ist das Heizelement 7 im
Rückenbereich vorgesehen, in dem in Querrichtung X stärkere Dehnungen
als in Längsrichtung Z erwarten sind; dementsprechend ist
das Heizgewebe 8 in Querrichtung X stärker gefältelt
als in Längsrichtung Z. – Um zu verhindern, dass
bei einer Dehnung des Kleidungsstücks 2, die über
die bei normalem Gebrauch zu erwartenden Maximaldehnung des Trägergewebes 5' hinausgeht,
eine Schädigung des Heizgewebes 8 auftritt, kann
im Bereich der Naht 16 ein inelastischer Saum oder eine
inelastische Borte 18 vorgesehen sein, durch die die Dehnung
des Trägergewebes 5' in diesem Bereich begrenzt
wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform des Heizbereichs 15 des
heizbaren Kleidungsstücks 2 ist das Heizelement 7 aus
inelastischem Heizgewebe 8 nicht mit einem elastischen
Trägergewebe 5' vernäht, sondern das
Trägerelement 5 ist durch elastische Federelemente 17 (z.
B. aus einem gummiartigen Gewebe) gebildet, mit deren Hilfe das
Heizgewebe 18 an einem Kleidungsstück aus einem
elastischen oder inelastischen Basisgewebe 35 befestigt
ist; in den 4a und 4b ist
dieses Basisgewebe 35 als elastisches Gewebe dargestellt,
es kann jedoch auch inelastisch sein. Die Federelemente 17 sind
so dimensioniert, dass das Heizgewebe 8 im ungedehnten
Zustand des Basisgewebes 35 flächig auf diesem aufliegt
(siehe 4a). Wird das Basisgewebe 35 gedehnt,
so erfahren auch die Federelemente 17 eine Dehnung, so
dass das Heizgewebe 8 – unabhängig vom
Dehnungszustand des Basisgewebes 35 – in dem zu
heizenden Bereich 15 des Kleidungsstücks 2 gehalten
wird (siehe 4b). Dabei müssen die
Federelemente 17 in Bezug auf ihre Materialeigenschaften
(Dehnbarkeiten) auf die Dehnungsfähigkeit des Basisgewebes 35 abgestimmt
sein, um eine elastische Dehnung über verschiedene Körperformen
bzw. Konfektionsgrößen zu gestatten, ohne dass
das Heizgewebe 8 eine mechanische Zugbelastung erfährt.
Um Dehnungen des Heizgewebes 8 zu vermeiden, kann das Heizelement 7 randseitig
mit einem inelastischen Saum oder einer inelastischen Borte 18 versehen
sein.
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Im
Ausführungsbeispiel der 4a, 4b sind
die Federelemente 17 als gummielastische Bänder 17' ausgestaltet,
die die Ecken 19 des Heizelements 7 mit dem Basisgewebe 35 verbinden. 5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem das Federelement 17 durch
ein flächiges gummielastisches Gewebe 17'' gebildet
wird, das das Heizelement 7 ringförmig umgibt.
Die Innenkante 21 des Federelements 17 ist über
eine Naht 23 mit der Außenkante 22 des
Heizelements 7 verbunden, während die Außenkante 24 des
Federelements 17'' über eine Naht 25 mit
dem Basisgewebe 35 verbunden ist.
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Während
in den beschriebenen Ausführungsbeispielen das Heizgewebe 8 mit
einem elastischen Trägergewebe 5' verbunden ist,
das Teil der körperzugewandten Innenschicht 4 ist,
kann das Heizgewebe 8 auch mit der körperfernen
Außenschicht 6 verbunden sein, sofern diese zumindest
im Heizbereich 15 des Kleidungsstücks 2 aus
einem elastischen Trägergewebe 5' besteht. Weiterhin
kann das Heizgewebe 8 unmittelbar (wie in den Ausführungsbeispielen
der 2 bis 6 gezeigt)
oder mittelbar auf dem elastischen Trägergewebe 5' bzw.
dem Basisgewebe 35 aufliegen. Zwischen dem Trägergewebe 5' bzw.
dem Basisgewebe 35 und dem Heizgewebe 8 können
weitere Schichten vorgesehen sein. Falls die körperferne
Außenschicht 6 des Kleidungsstücks 2 aus
einem elastischen Trägergewebe 5' besteht, mit
dem das Heizgewebe 8 verbunden ist, so kann zwischen Heizgewebe 8 und
Trägergewebe 5' beispielsweise eine thermische
Reflektionsschicht und/oder eine Isolationsschicht vorgesehen sein.
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Ist
das Heizgewebe mit der Innenschicht 4 verbunden, so kann
die körperferne Außenschicht 6 aus einem
inelastischen Gewebe bestehen und kann beispielsweise wind- und/oder
wasserabweisende Eigenschaften aufweisen.
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Die
oben beschriebene Kombination eines elastischen Trägerelements 5 mit
einem elektrisch leitfähigen Heizgewebe 8 eignet
sich insbesondere für Kleidungsstücke, die direkt
am Körper getragen werden, wie z. B. Thermounterwäsche,
Nierenwärmer, etc. Daneben kann die Erfindung für
beliebige Unter- und Oberbekleidung und für medizinische
Anwendungen (beispielsweise für Arm- und Beinwärmer)
zum Einsatz kommen.
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- 1
- Person
- 2
- Elektrisch
beheizbares Kleidungsstück
- 2'
- Wams
- 3
- Körper
- 4
- Innenschicht
- 5
- Trägerelement
- 5'
- Trägergewebe
- 6
- Außenschicht
- 7
- Heizelement
- 8
- Heizgewebe
- 9
- Polyesterfolie
- 10
- Heizdraht
- 10'
- Metallfaden
- 11
- Schichtdicke
Heizgewebe
- 12
- Oberfläche
Heizgewebe
- 13
- Anfangsbereich
Metallfaden bzw. Heizdraht
- 14
- Endbereich
Metallfaden bzw. Heizdraht
- 15
- Heizbereich
des Kleidungsstücks
- 16
- Naht
- 17
- Elastisches
Federelement
- 17'
- gummielastisches
Band
- 17''
- gummielastisches
Gewebe
- 18
- Inelastischer
Saum/Borte
- 19
- Ecke
des Heizelements
- 20
- Kabel
- 21
- Innenkante
des gummielastischen Gewebes
- 22
- Außenkante
des Heizelements
- 23
- Naht
- 24
- Außenkante
des gummielastischen Gewebes
- 25
- Naht
- 35
- Basisgewebe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 1358509 [0001, 0003]
- - US 3999037 [0003]
- - US 2329766 [0004]