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Hintergrund der Erfindung
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Ein Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Es sind elektrische flächige Heizelemente bekannt, die der Beheizung von Flächen dienen, welche von Personen berührt werden wie z. B. Sitzheizungen.
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DE 197 03 516 offenbart einen Sitz mit einer Klimatisierungseinrichtung und mit einer Ventilationseinrichtung, um die Temperatur einer Sitzoberfläche auf einem komfortablen Temperaturniveau zu halten und Feuchtigkeit abzuführen. Nachteilig dabei ist allerdings, dass eine Beheizung des gezeigten Sitzes nur zusammen mit einer Belüftung möglich ist. Insbesondere in der Aufheizphase ist dies jedoch unerwünscht, da durch die noch nicht ausreichend erwärmte Luft das subjektive Kälteempfinden noch verstärkt wird.
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Es ist deshalb wünschenswert einem Passagier auch unmittelbar nach Einsteigen in ein kaltes Fahrzeug möglichst hohen thermischen Komfort zu bieten.
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Gegenstand der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird ein technisches Konzept mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.
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Figuren
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Im Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Ausführungen sollen die Erfindung verständlich machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Selbstverständlich lassen sich im Rahmen der durch die unabhängigen Ansprüche definierten Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene Merkmale auch weglassen, abwandeln oder ergänzen. Auch können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen selbstverständlich untereinander kombiniert werden. Entscheidend ist, dass das Konzept der Erfindung im Wesentlichen umgesetzt ist. Wenn ein Merkmal zumindest teilweise zu erfüllen ist, so schließt dies ein, dass dieses Merkmal auch vollständig erfüllt ist oder im Wesentlichen vollständig erfüllt ist. „Im Wesentlichen” bedeutet dabei insbesondere, dass die Umsetzung eine Erzielung des erwünschten Nutzens in erkennbarem Ausmaß erlaubt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein entsprechendes Merkmal zu mindestens 50%, 90%, 95% oder 99% erfüllt ist. Ist eine Mindestmenge angegeben, so kann selbstverständlich auch mehr als diese Mindestmenge verwendet werden. Wenn die Anzahl eines Bauteils mit mindestens einem angegeben ist, so beinhaltet dies insbesondere auch Ausführungsformen mit zwei, drei oder einer sonstigen Vielzahl von Bauteilen. Was für ein Objekt beschrieben ist, kann auch auf den überwiegenden Teil oder die Gesamtheit aller anderen artgleichen Objekte angewandt werden. Sofern nichts anderes angegeben ist, schließen Intervalle ihre Randpunkte mit ein.
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Nachfolgend wird Bezug genommen auf:
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1 Kraftfahrzeug mit Fahrzeugsitz im teilweisen Längsschnitt
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2 Draufsicht auf ein Heizelement aus dem Sitz von 1
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung ist insbesondere geeignet zum Einsatz in Fahrzeugen. Dies bezeichnet insbesondere alle Land-, Wasser- oder Luft-Fahrzeuge, wie z. B. ein Flugzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Schiff oder ein Kraftfahrzeug wie in 1.
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Die Erfindung ist außerdem geeignet zum Einsatz in allen Gegenständen, deren Oberfläche zumindest teilweise beheizt werden soll. „Zu beheizender Gegenstand” bezeichnet daher insbesondere alle Bauteile, mit denen ein Benutzer eines Fahrzeuges 1 in einer Fahrgastzelle in Kontakt kommen kann, wie z. B. eine Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, ein Armaturenbrett, eine Armauflage, eine Türverkleidung, eine Sitzauflage, eine Wärmedecke, einen Fahrzeughimmel, ein Polster 5, einen Bezug 6 oder einen Sitz.
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Zweckmäßigerweise hat also z. B. gemäß 1 mindestens ein Fahrzeug 1 mindestens einen zu beheizenden Gegenstand 2, wie z. B. einen Sitz.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens ein zu beheizender Gegenstand 2 mindestens ein Polster 5, wie z. B. einen Block aus geschäumtem Polyurethan.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens ein zu beheizender Gegenstand 2 mindestens einen Bezug 6. Dies bezeichnet jede Art von das Polster bedeckende Oberfläche, wie z. B. einen Leder- oder Textilbezug oder eine Außenhaut eines Polsterschaumes.
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Ein zu beheizender Gegenstand 2 weist vorzugsweise mindestens eine Heizeinrichtung 20 auf. Die Heizeinrichtung 20 ist vorzugsweise flächig und flexibel ausgeführt (z. B. als Textil, Folie, Netz, ...). Ein Textil ist ein Flächengebildet aus Fäden oder Fasern.
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Die Heizeinrichtung 20 ist im Wesentlichen parallel zu einer zu beheizenden Oberfläche angeordnet. Sie kann z. B. als Einleger in die Polsterung eines zu beheizenden Gegenstandes 2 integriert sein.
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Vorzugsweise beträgt der Abstand der Heizeinrichtung 20 von der Oberfläche weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 2 cm, besser 1 cm. Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung 20 direkt oder allenfalls getrennt durch eine Polsterzwischenschicht von maximal 5 mm an der zu beheizenden Oberfläche angeordnet.
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Eine Heizeinrichtung 20 weist vorzugsweise mindestens einen Träger 10 auf. Mindestens ein Träger 10 ist vorzugsweise zumindest flächig ausgebildet, z. B. als Textil, Folie o. ä. Unter Fläche wird hier insbesondere ein sich im Wesentlichen zweidimensional erstreckendes Gebilde verstanden, das eben oder gekrümmt ist und durchgehend oder von Öffnungen durchbrochen sein kann. Es kann aber z. B. auch durch den zu beheizenden Gegenstand 2 oder zumindest einen Teil dessen Oberfläche gebildet sein.
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Mindestens ein Träger 10 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise gut für Wärmestrahlung durchlässig und/oder gut thermisch leitend. Dazu kann vorgesehen sein, dass er eine Vielzahl von Ausnehmungen, Maschenöffnungen, Poren o. ä. aufweist, z. B. als gelochte Folie, weitmaschiges Gewirke, offenzelliger Schaum und/oder großporiges Vlies. Es kann außerdem zweckmäßig sein, die Dicke eines Trägers 10 bzw. seiner eventuellen Teilschichten dünner als 1 mm auszuführen, vorzugsweise dünner als 0,1 mm. Vorzugsweise weist ein Träger 10 zumindest Anteile von Polyamid, Polyurethan oder einem anderen Polymer auf.
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Eine Heizeinrichtung 20 weist vorzugsweise mindestens einen ersten Heizwiderstand 12, 13 auf. Mindestens ein Heizwiderstand 12 ist vorzugsweise als flexibler Leiterstrang ausgeführt. Er ist vorzugsweise zumindest anteilig aus einem Metall, insbesondere Stahl, Kupfer, Nickel oder einer Legierung gefertigt. Er kann jedoch auch zumindest teilweise aus Karbonfasern, leitfähig beschichteten Kunststoff-Fäden oder ähnlichem bestehen. Mindestens ein Heizwiderstand 12 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise multifil ausgeführt, z. B. durch eine Kupferlitze. Er ist vorzugsweise mit mindestens einem Endkontakt 15 versehen, der mit einer Spannungsquelle und/oder einem Endkontakt 15' eines weiteren Heizwiderstandes 12, 13 elektrisch leitend verbunden ist. Mindestens ein Heizwiderstand 12 ist vorzugsweise durch Nähen, Kleben o. ä. an mindestens einem Träger 10 befestigt.
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Eine Heizeinrichtung 20 weist vorzugsweise mindestens einen weiteren Heizwiderstand 13 auf. Mindestens ein solcher weiterer Heizwiderstand 13 ist vorzugsweise hinsichtlich seiner Form und seines Materials im Wesentlichen gleichartig zu einem ersten Heizwiderstand 12 ausgeführt. Er ist vorzugsweise am selben Träger 10 angeordnet oder befestigt, an dem auch der erste Heizwiderstand 12 angeordnet ist. Sie sind dabei auf der gleichen oder aber auf voneinander abgewandten Oberflächen des Trägers 10 positioniert. Letzteres kann die Heizleistungsdichte erhöhen.
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Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Heizsträngen 114 vorgesehen, die vorzugsweise mäandernd nebeneinander und elektrisch parallel zueinander angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel von 2 ist je ein Heizstrang 114 in einem mittleren Abstand von ca. 2 cm zum jeweils übernächsten Heizstrang und ungefähr parallel dazu angeordnet. Es sind zwei Gruppen von Heizsträngen 114 vorgesehen, die sich gegenseitig überlappend angeordnet sind.
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Mindestens ein Heizstrang 114 besitzt einen elektrischen Widerstand zwischen 100 Ω/m und 1000 Ω/m, besser 100 und 800 Ω/m, besser 300 und 500 Ω/m.
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Vorzugsweise ist an der zu beheizenden Fläche eine Heizeinrichtung 20 mit einer Heizleistungsdichte von ca. 200 bis 600 W/m2, insbesondere 400 bis 500 W/m2 vorgesehen, vorzugsweise bei etwa 450 W/m2.
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Zweckmäßigerweise ist mindestens eine Heizeinrichtung 20 mit mindestens einer Belüftungseinrichtung 200 versehen. Dies bezeichnet jede Einrichtung, die zur gezielten Veränderung der Luftzusammensetzung oder der Luftströmungen in einem bestimmten Flächen- oder Raumbereich zum Luftaustausch genutzt werden kann, wie z. B. Bordklimaanlage, zumindest teilweise luftdurchlässige Abstandsmedien, Abstandsgewirke und/oder Klimatisierungseinleger. Ihre Anzahl kann so gewählt werden, dass z. B. eine Belüftungseinrichtung 200 je zu beheizendem Gegenstand 2 oder je zu beheizender Fläche vorgesehen ist.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens eine Belüftungseinrichtung 200 mindestens eine Luftfördereinrichtung 21. Dies bezeichnet jede Einrichtung, die geeignet ist um Luft aus der Heizeinrichtung 20 heraus- und/oder hinein zu bewegen, insbesondere Strömungsmaschinen, wie z. B. Axial- oder Radialventilatoren, aber auch die Bordklimaanlage.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens eine Belüftungseinrichtung 200 mindestens eine Luftaustauscheinrichtung 221, z. B. um mindestens eine Luftfördereinrichtung 21 mit mindestens einer Luftaustauscheinrichtung 221 oder mindestens eine Luftfördereinrichtung 21 mit der Umgebung des zu beheizenden Gegenstandes 2 luftdurchlässig zu verbinden.
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Vorzugsweise ist mindestens eine Luftaustauscheinrichtung 221 zumindest teilweise so geformt, dass sie ein flaches Bauteil vorzugsweise in der Größe einer zu beheizenden Oberfläche bildet.
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Vorzugsweise ist mindestens eine Luftaustauscheinrichtung 221 zumindest teilweise nahe einer zu klimatisierenden Oberfläche des zu beheizenden Gegenstandes 2 angeordnet, z. B. zwischen einem Polster 5 und einer zu klimatisierenden Oberfläche, vorzugsweise zwischen einem Sitzschaumpolster 5 und einem Sitzbezug 6, z. B. unterhalb eines Bezuges 6 an einer benutzerzugewandten Seite eines Sitzes (A-Seite).
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Zweckmäßigerweise hat mindestens eine Belüftungseinrichtung 200 mindestens eine Luftführungseinrichtung 22. Diese erlaubt, gezielt Luft von mindestens einer Luftfördereinrichtung 21 zu mindestens einer Luftaustauscheinrichtung 221 oder in umgekehrter Richtung zu führen.
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Vorzugsweise ist mindestens eine Luftführungseinrichtung 22 zumindest teilweise gebildet aus einem textiltechnisch erzeugten Material. Dies meint alle Materialien, bei denen eine Vielzahl von langgestreckten, im Wesentlichen linearen Gebilden wie Fäden, Fasern, Filamente unter Nutzung eines Textilerzeugungs- oder Verarbeitungsverfahrens in ein im Wesentlichen flächiges Gebilde eingearbeitet und/oder zu einem solchen zusammengefasst werden. Als Verfahren kommen hier insbesondere Weben, Wirken, Stricken oder Knüpfen in Betracht. Dies erlaubt leichte, luftdurchlässige und druck- und zugstabile Konstruktionen.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens eine Belüftungseinrichtung 200 oder mindestens eine Luftführungseinrichtung 22 oder mindestens eine Luftaustauscheinrichtung 221 mindestens eine Luftleitschicht 2221. Dies bezeichnet ein flaches Bauteil, das zumindest in einer Richtung längs seiner Ebene luftdurchlässig ist, vorzugsweise in mindestens zwei Richtungen. Diese erlaubt, von einer Luftfördereinrichtung 21 in eine Luftführungseinrichtung 22 eingespeiste Luft zweckmäßig auf eine zu beheizende Oberfläche zu verteilen oder an dieser zu beheizenden Oberfläche befindliche Luft abzusaugen und über die Luftführungseinrichtung 22 in die Luftfördereinrichtung 21 einzuspeisen.
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Zweckmäßigerweise hat mindestens eine Luftleitschicht 2221 mindestens eine Umhüllungseinrichtung 224. Dies bezeichnet jede Einrichtung, die in der Luftführungseinrichtung 22 geführte Luft hemmt an ungewünschter Stelle aus der Luftführungseinrichtung 22 auszutreten, wie z. B. Schaumkanäle, Folien oder Schläuche. Vorzugsweise ist mindestens eine Umhüllungseinrichtung 224, mindestens ein erster Hüllenabschnitt und/oder zweiter Hüllenabschnitt zumindest teilweise gebildet aus einem textilen, flächigen Material, z. B. einem Gewebe, einer luftundurchlässigen Folie, z. B. aus PET, PA, PP oder PU, einem vorzugsweise luftundurchlässigen Schaum aus Polyurethan, einer luftbremsenden Schicht mit textilem Material oder einem harten Kunststoff wie Polyacryl, PA oder Hart-PVC. Vorzugsweise hat mindestens eine Umhüllungseinrichtung 224 zumindest teilweise eine Oberfläche, die der Innenseite der Umhüllungseinrichtung 224 zugewandt und glatt ist. Dies erlaubt einen reibungsarmen Transport von Luft.
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In einem Unterstützungsmodus ist die Belüftungseinrichtung 200 vorzugsweise nur mit einem Bruchteil ihrer Nennförderleistung oder ihrer maximalen Förderleistung dem Betrieb der Heizwiderstände zugeschaltet, vorzugsweise mit maximal 50%, eher mit maximal 30%, 10% oder 5%.
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Die zu beheizende Fläche beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 m2, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,4 m2, vorzugsweise ca. 0,2 m2, z. B. für die zu beheizende Sitzfläche und vorzugsweise in etwa gleicher Größe für eine Lehnenfläche. Vorzugsweise liegt der Luftstrom für eine Heizeinrichtung 20 solcher Größe zwischen 0,001 m3/s und 0,0001 m3/s. Ein so bemessener Luftstrom kann aber auch ausreichend sein, um alle Heizelemente eines zu beheizenden Gegenstandes 2 zu versorgen.
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Handelt es sich bei dem zu beheizenden Gegenstand 2 um einen Sitz, so kann es sinnvoll sein, den maximalen Luftstrom durch beheizte Oberflächen je Sitz auf maximal 0,1 l/s, besser 0,01 l/s, besser 0,001 l/s zu begrenzen. Falls nur die Lehne oder nur die Sitzfläche des Sitzes belüftet sind, reduziert sich dieser Betrag zweckmäßigerweise um die Hälfte. (Zum Vergleich betragen bisher übliche Fördermengen zur Belüftung eines Sitzes ca. 10 bis 20 l/s jeweils für die Sitzfläche und für die Lehne.)
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Die Temperatur von der an der zu beheizenden Oberfläche ausströmenden Luft beträgt im Unterstützungsmodus vorzugsweise mindestens 30°C, vorzugsweise zwischen 23°C und 42°C.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Zu beheizender Gegenstand
- 5
- Polster
- 6
- Bezug
- 10
- Träger
- 12, 13
- Heizwiderstand
- 15, 15'
- Endkontakt
- 20
- Heizeinrichtung
- 21
- Luftfördereinrichtung
- 22
- Luftführungseinrichtung
- 114
- Heizstrang
- 200
- Belüftungseinrichtung
- 224
- Umhüllungseinrichtung
- 2221
- Luftleitschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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