DE102010036313A1

DE102010036313A1 - Schmiegsames Wärmegerät

Info

Publication number: DE102010036313A1
Application number: DE201010036313
Authority: DE
Inventors: Ernst Merk; Ralf Köhler; Marco Bühler
Original assignee: Beurer GmbH
Current assignee: Beurer GmbH
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schmiegsames Wärmegerät wie Wärmeunterbett, Heizdecke, Heizkissen oder dgl. mit einem flexiblen Heizkörper (1), der eine Heizschicht (40) aus einem flexiblen Trägermaterial mit Trägermaterialfäden (41) und in dieses eingebrachten flexiblen fadenförmigen Heizelementen (20) mit Heizdrähten (21) aufweist, welche über eine Anschlussleiteranordnung (10, 11) zum Zuführen elektrischen Stroms an eine Niederspannungsversorgung angeschlossen oder anschließbar sind. Zu erhöhtem Benutzungskomfort bei zuverlässigem Betrieb tragen die Maßnahmen bei, dass die Heizelemente (20) als bewickelte Heizelemente (20) mit einem zentralen Trägerfaden (22) aus mindestens einer Faser und darauf wendelförmig aufgewickeltem Heizdraht (21) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein schmiegsames Wärmegerät wie Wärmeunterbett, Heizdecke, Heizkissen oder dgl. mit einem flexiblen Heizkörper, der eine Heizschicht aus einem flexiblen Trägermaterial mit Trägermaterialfäden und in dieses eingebrachten flexiblen fadenförmigen Heizelementen mit Heizdrähten aufweist, welche über eine Anschlussleiteranordnung zum Zuführen elektrischen Stroms an eine Niederspannungsversorgung angeschlossen oder anschließbar sind.
Ein schmiegsames Wärmegerät dieser Art ist in der DE 20 2005 016 078 U1 der Anmelderin angegeben. Bei diesem bekannten schmiegsamen Wärmegerät wie Wärmeunterbett, Heizdecke, Heizkissen oder dgl. ist ein flexibler Heizkörper aus einem Verbund mehrerer Schichten aufgebaut, die eine flache Heizschicht umfassen, mit der insgesamt ein flacher Aufbau erreicht wird. Gegenüber schmiegsamen Wärmegeräten mit Heizkordel als Heizelement bestehen verbesserte Möglichkeiten eines dünnen Aufbaus und optimierter Liegeeigenschaften sowie einer guten Wärmekopplung hin zu der benutzerseitigen Oberfläche des Heizkörpers. Jedoch hat sich die Konstruktion von schmiegsamen Wärmegeräten mit flächiger Heizschicht als schwierig erwiesen, zumal eine hohe Zuverlässigkeit der Funktion und eine hohe Robustheit gewährleistet werden sollen.
In der WO 2007/085245 A1 ist die Herstellung eines elektrisch leitfähigen Garns mit einem nicht elastischen Kernfaden beschrieben sowie die Herstellung einer Heizjacke aus solchem Garn mit einem textilen Zuleitungsband mit einem Leiter aus Reinsilberlitze. Im Bereich der leitfähigen Garne sind weitere relativ dünne, nicht leitfähige Polyester-Kettfäden eingebracht, die den Kontakt zwischen den leitfähigen Garnen untereinander nicht stören. Ein Heizleiter wird durch Vernähen mit dem leitfähigen Garn in elektrischen Kontakt mit dem Zuleitungsband gebracht. Ein derartiger Aufbau eines Textils mit einem leitfähigen Garn erfüllt jedoch die besonderen Anforderungen eines schmiegsamen Wärmegeräts wie Wärmeunterbett, Heizdecke oder Heizkissen mangels ausreichender Stabilität nicht. Entsprechendes gilt auch für weitere Flächenheizelemente, wie sie in der EP 0 541 047 A3 , der US 2007/0278210 A1 und der US 2001/0006173 A1 gezeigt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schmiegsames Wärmegerät der eingangs genannten Art bereit zu stellen, das erhöhte Anforderungen an derartige Wärmegeräte erfüllt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Heizelemente als bewickelte Heizelemente mit einem zentralen Trägerfaden aus mindestens einer Faser und darauf wendelförmig aufgewickeltem Heizdraht ausgebildet sind. Mit diesen Maßnahmen wird bei flächigem, dünnem Aufbau des Heizkörpers und bei hoher Flexibilität ein dauerhaft zuverlässiger elektrischer Heizbetrieb erreicht. Die Heizelemente ermöglichen eine definierte Stromführung.
Zu einer dünnen flachen, strapazierfähigen Ausbildung tragen die Maßnahmen bei, dass das Trägermaterial aus den Trägermaterialflächen gitter- oder maschenförmig aufgebaut, insbesondere gewebt ist.
Die Maßnahme, dass die Niederspannungsversorgung zum Bereitstellen einer Wechselspannung mit einer Frequenz von mindestens 1 Hz ausgebildet ist, wirkt einer Kontaktkorrosion an Kontaktstellen stromführender Leiter entgegen.
Zu einem robusten Aufbau tragen die Maßnahmen bei, dass die Heizelemente mit den Trägermaterialfäden verflochten, insbesondere verwebt sind.
Ein stabiler Betrieb mit gleichmäßiger Wärmeerzeugung wird dadurch begünstigt, dass die Heizelemente nur in einer Richtung, entweder in Querrichtung oder in Längsrichtung des flexiblen Heizkörpers, parallel zueinander geführt sind.
Zu einer gleichmäßigen Wärmeerzeugung tragen die Maßnahmen bei, dass der Abstand der Heizelemente zwischen 0,2 cm und 10 cm, insbesondere zwischen 0,4 cm und 3 cm, vorzugsweise zwischen 1 cm und 2 cm, beträgt.
Denkbar ist eine Reihen- oder Parallelschaltung der Heizelemente, wobei es für eine Verringerung elektromagnetischer Felder von Vorteil sein kann, wenn vorgesehen ist, dass die Heizelemente zumindest teilweise in Reihe und teilweise parallel an der Anschlussleiteranordnung angeschlossen sind.
Der Aufbau und die Funktion werden ferner dadurch begünstigt, dass die Anschlussleiteranordnung zum Hin- und Rückführen des elektrischen Stroms eine erste und eine zweite Teilanordnung von Anschlussleitern aufweist, die parallel voneinander beabstandet sind und zwischen denen sich die quer dazu verlaufenden Heizelemente erstrecken.
Eine für den Aufbau und die Funktion weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass auch die Anschlussleiteranordnung mit dem Trägermaterial verflochten oder verwoben ist.
Zu einem günstigen Aufbau tragen auch die Maßnahmen bei, dass die Anschlussleiter der Teilanordnungen jeweils parallel zueinander verlaufen und im Bereich eines Endabschnittes zu einem jeweiligen Anschlusspunkt zum Verbinden mit einem jeweiligen Stromleiter geführt sind.
Eine Erhöhung der Betriebssicherheit wird dadurch erreicht, dass parallel zu den Heizelementen Hilfsheizelemente und/oder parallel zu den Anschlussleitern Hilfsanschlussleiter in das Trägermaterial eingebracht sind.
Eine für einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass die Werkstoffe der Anschlussleiteranordnung und der Heizelemente hinsichtlich einer dauerhaft korrosionsfreien Kontaktierung aufeinander abgestimmt sind. Eine vorteilhafte Kontaktpaarung zwischen Heizleiter und Anschlussleitern besteht z. B. in einer Kombination aus Edelstahldraht für die Heizleiter und Kupfer und/oder Silber für die Anschlussleiter.
Eine sichere Kontaktierung an mehreren Kreuzungspunkten zwischen Heizleiter und Anschlussleiter wird dadurch erreicht, dass im Verbindungsbereich zwischen Heizelementen und Anschlussleiteranordnung die Heizleiter und die Anschlussleiter gleiche Wickeldurchmesser aber entgegen gesetzten Wickelsinn aufweisen und zur Kontaktierung ineinander gedreht sind.
Um die elektrische Kontaktierung möglichst stabil zu halten, ist vorgesehen, dass die elektrischen Kontaktübergänge zwischen den Heizelementen und der Anschlussleiteranordnung und gegebenenfalls der Hilfsheizelemente und/oder der Hilfsanschlussleiter punktuell oder ganzflächig mit einem Überzug versehen sind.
Ein flexibler Aufbau, der hoher mechanischer Beanspruchung wie z. B. beim Waschen standhält, ergibt sich dadurch, dass der Heizkörper mindestens zweischichtig aufgebaut ist, wobei die Heizschicht und eine angrenzende Schicht punktweise und/oder mit einem dauerelastischen Kleber miteinander verklebt sind.
Zum Liegekomfort tragen die Maßnahmen bei, dass der Heizkörper mehrschichtig aufgebaut ist, wobei auf der dem Körper eines Benutzers zuzuwendenden Seite auf der Heizschicht eine feuchtigkeitsregulierende oder feuchtigkeitsdichte Sperrschicht und auf dieser eine textile Decklage aufgebracht ist. Durch die Sperrschicht können z. B. sogenannte Tens-Effekte vermieden oder unterdrückt werden. Die Sperrschicht ist dabei z. B. als Membranfolie ausgebildet, die Wasserdampf durchlässt, jedoch eine Sperrwirkung gegen einen Durchtritt von Flüssigkeit bildet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Wärmegeräts besteht darin, dass bei Ausführung als Wärmeunterbett eine von Heizelementen freie, unbeheizte Kopfzone ausgebildet ist. Das Wärmeunterbett kann dabei als beheiztes Spannbetttuch aufgebaut sein.
Eine gleichmäßige mechanische Spannung des schmiegsamen Teils wird dadurch unterstützt, dass bei Ausführung als Wärmeunterbett in den vier Eckbereichen im Übergang zwischen Liegezone und einem Randabschnitt keilförmige Ausschnitte eingebracht sind.
Für den Betrieb und die Steuerung bzw. Regelung der Wärmeerzeugung sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass eine Erkennungsvorrichtung vorhanden ist, mittels derer aufgrund von Belastung, Bewegung, Berührung, Annäherung und/oder Wärmeänderung ein belegter Zustand von einem unbelegten Zustand unterscheidbar ist und unterschiedliche Steuer- oder Regelsignale zur Beeinflussung des elektrischen Stroms für den Wärmebetrieb herleitbar sind. Damit lassen sich z. B. Zustände für einen Anwender signalisieren und/oder unterschiedliche Sollwerte bei Benutzung einerseits und Nichtbenutzung andererseits automatisch vorgeben.
Zu einem sicheren Betrieb des Wämegerätes trägt die Maßnahme bei, dass eine Sicherheitseinrichtung vorhanden ist, mittels derer ein fehlerhafter Betrieb des Wärmegerätes erkennbar ist. Mit der Sicherheitseinrichtung können z. B. Ausfälle der Heizleiter infolge Unterbrechung oder elektrische Kurzschlüsse erkannt werden, wobei z. B. die sich dabei ändernden Ströme erfasst und ausgewertet werden. Auch kann z. B. ein Wackelkontakt festgestellt werden, indem Stromschwankungen und deren Charakteristik ausgewertet werden, wobei auch eine Belegungserkennung mit einbezogen werden kann, um z. B. den Heizbetrieb zu drosseln oder abzuschalten, wenn der Heizkörper von einem Benutzer belegt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen.
1 einen Heizkörper eines schmiegsamen Wärmegerätes, der als Wärmeunterbett ausgebildet ist, in schematischer Darstellung,
2 ein Wärmeunterbett mit unbeheizter Kopfzone,
3 einen Ausschnitt eines Heizkörpers mit einem Abschnitt einer Heizschicht und einer Verbindungsschicht,
4 eine vergrößerte Darstellung einer Heizschicht mit Trägermaterialfäden und einem Heizelement,
5 eine auf einem Heizkörper anzubringende Anschlussbuchse und
6 einen an die Anschlussbuchse nach 5 angepassten Anschlussstecker.
1 zeigt einen flexiblen Heizkörper 1 eines schmiegsamen Wärmegerätes, der als Wärmeunterbett ausgebildet ist. Eine Liegezone 3 des schmiegsamen Heizkörpers 1 weist eine unbeheizte Kopfzone 5 und einen beheizten Heizbereich 4 auf und ist von einem Randabschnitt 2 (Skirt) umgeben, der mittels einer Naht 6 an der Liegezone 3 angebracht ist. Im freien Randbereich des Randabschnittes 2 ist ein Bandtunnel 7 gebildet, in den eine Schnur oder ein Gummiband zum Festlegen des Wärmeunterbettes auf der Unterseite einer Matratze eingebracht ist. Zum gleichmäßigen Spannen des Wärmeunterbettes insbesondere in der Liegezone 3 mit möglichst geringer Faltenbildung, wodurch lokalen Erwärmungen (hot spots) vorgebeugt wird, ist vorteilhaft in den vier Eckbereichen ein z. B. keilförmiger Ausschnitt (nicht gezeigt) in dem Übergangsbereich des Randabschnittes 2 zur Liegezone 3 eingebracht. Ein günstiger Winkel des Keileckausschnitts beträgt z. B. etwa 120°. Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft bei einer Ausbildung als Spannbetttuch.
Im Heizbereich 4 der Liegezone 3 sind nahe den Längsrändern der Liegezone 3 zwei parallel voneinander beabstandete Teilanordnungen einer Anschlussleiteranordnung 10, 11 angebracht, zwischen denen quer zu der Anschlussleiteranordnung 10, 11 Heizelemente 20 verlaufen. Die erste und zweite Teilanordnung der Anschlussleiteranordnung 10 sind an ihrem von der Kopfzone 5 abgelegenen fußseitigen Ende mit Anschlusspunkten 12 versehen, an die zum Zuführen bzw. Abführen elektrischen Stroms Stromleiter fest oder lösbar über Stecker-/Kupplungseinheiten angeschlossen werden. Über die Anschlusspunkte 12 ist die Anschlussleiteranordnung 10, 11 mit einer Spannungsversorgung, vorzugsweise einer Niederspannung von nicht mehr als 48 Volt, beispielsweise 24, 30 oder 42 Volt, verbindbar, die von einem Netzgerät, Akku, einer Batterie oder dgl. bereitgestellt wird, je nach Aufbau etwa gespeist aus dem Stromnetz. Vorteilhaft wird von der Spannungsversorgung z. B. mittels eines Schaftnetzteils eine Wechselspannung mit einer Frequenz von mindestens 1 Hz erzeugt, wodurch Kontaktkorrosionen an Kontaktstellen zwischen den Stromleitern und den Anschlussleitern der Anschlussleiteranordnung bzw. zwischen den Anschlussleitern und den Heizleitern unterbunden werden.
2 zeigt eine Abbildung eines Wärmeunterbettes, das nach Art eines Spannbetttuches aufgebaut ist, wobei die Liegezone 3 mit dem Heizbereich 4 und der unbeheizten Kopfzone 5 sowie der umlaufende Randabschnitt 2 zum Übergreifen der Matratzenränder und eines unteren Matratzenabschnittes zu sehen sind. Die Heizelemente 20 verlaufen in Querrichtung der Liegezone 3 parallel zueinander und besitzen einen Abstand zwischen z. B. 0,2 und 10 cm, vorteilhaft zwischen 0,5 und 3 cm, wobei ein Abstand von 1 bis 2 cm bevorzugt wird und sich der Abstand nach dem Zweck, der Heizleistung und/oder dem Aufbau des Heizkörpers 1 richtet. Eine Alternative besteht darin, dass ein besonderer Fußbereich mit dichterer Anordnung von Heizelementen 20 ausgebildet ist zum Bewirken einer erhöhten Heizleistung über diesen Bereich, oder dass nur in dem Fußbereich Heizelemente 20 verlegt sind. Auch können gesondert ansteuerbare separate Flächenbereiche vorgesehen sein.
3 zeigt einen Ausschnitt des schmiegsamen Heizkörpers 1 im Bereich einer Heizschicht 40 mit Heizelementen 20 und einem Teil der Anschlussleiteranordnung 10 sowie einen Bereich einer Verbindungsschicht 30, die vorliegend aus einer Kleberschicht zum Aufbringen einer (nicht gezeigten) Sperrschicht besteht. Die Anschlussleiteranordnung mit der jeweiligen (ersten oder zweiten) Teilanordnung weist Anschlussleiter auf, die nach Art einer Buzzbar aufgebaut und mit den Heizelementen 20 verbunden sind. Die Heizschicht 40 ist aus Trägermaterialfäden 41 gewebt, wie aus 4 ersichtlich, und auch mit den Heizelementen 20 und den Anschlussleitern der Anschlussleiteranordnung 10, 11 gewebeartig verbunden.
Wie 4 weiter zeigt, weisen die Heizelemente 20 einen zentralen Trägerfaden 22 auf, der sich seinerseits aus mehreren Fasern bzw. Filamenten zusammensetzen kann, und einen auf den Trägerfaden 22 wendelförmig aufgewickelten Heizdraht 21. Ähnlich können auch die Anschlussleiter der Anschlussleiteranordnung 10 aufgebaut sein. Die Stärke des zentralen Trägerfadens 22 kann z. B. im Bereich von 20 dtex für besonders dünne Heizkörper 1 bis 8000 dtex gewählt werden. Zum Kontaktieren der Anschlussleiter und der Heizelemente 20 werden diese z. B. ineinander gedreht. Vorteilhaft ist dabei der Wicklungssinn der Anschlussleiter und der Heizdrähte 21 gegensinnig bei gleichem Wendeldurchmesser, so dass sich viele Kontaktpunkte an den Kreuzungsstellen ergeben, die auch bei Stauchung oder Dehnung des Heizkörpers 1 sicher bestehen bleiben. Der Wendeldurchmesser im Kontaktbereich (xy-Kontaktstellen) muss nicht gleich sein, sollte aber so angepasst sein, dass bei mechanischen Einwirkungen (Verschieben, Dehnen, Stauchen, Drehen) stets die Kontaktierung sichergestellt ist, wozu die ineinander gedrehte Verbindung beiträgt. Die Wendelsteigung beträgt vorteilhaft 1 bis 10 Windungen/cm. Das Material der Heizdrähte 21 und der Anschlussdrähte ist ferner auch bezüglich seiner galvanischen Eigenschaften abgestimmt, so dass Korrosionen an den Kontaktstellen vermieden und ein sicherer Kontakt auf Dauer gewährleistet bleibt. Beispielsweise bestehen die Heizdrähte 21 aus Edelstahl und die Drähte der Anschlussleiter aus Kupfer und/oder Silber.
Zum Bilden eines Heizelementes 20 oder Anschlussleiters kann ein Trägerfaden auch mit mehreren Leitern umwickelt sein und ein solches Gespinst kann mit weiteren derartigen Gespinsten verseilt, verflochten oder verstrickt sein. Durch einen solchen Aufbau ergeben sich niederohmige Heizleiter bzw. Anschlussleiter und zudem eine sehr hohe Flexibilität und Biegewechselbeständigkeit mit hoher mechanischer Festigkeit. Als Leiter können hierbei auch Flachdrähte verwendet werden, um einen möglichst dünnen Aufbau zu erzielen. Dabei werden Drahtdurchmesser im Bereich von 20 μm bis 0,2, 0,3 oder 0,4 mm verwendet. Die Trägerfäden können aus Mono- oder Multifilamenten aus Naturfasern oder Kunstfasern bestehen, deren Durchmesser z. B. im Bereich von 0,1 bis 2 mm, typischerweise von 0,3 bis 0,4 mm liegt. Bei mehreren Trägerfäden können diese verflochten, verseilt oder verdreht sein. Die Ausbildung kann auch in einer geeigneten Kombination dieser Maßnahmen bestehen. Von Vorteil sind elastische Trägerfäden mit Drahtbewicklung und unelastischem Umwindegarn, das die Dehnung begrenzt.
Zur Verstärkung werden die Trägermaterialfäden 41 und/oder Trägerfäden 42 sowie gegebenenfalls auch Trägerfäden der Anschlussleiter geschlichtet, indem sie z. B. durch eine Lösung von Stärke, Paraffin, Leim oder Talg geführt werden und eine glatte und geschlossene Oberfläche erhalten.
Ist z. B. keine hochwertige Ausführung eines Wärmegeräts mit Heizkörper gefordert, können Belastungen zu Heizleiterunterbrechungen und damit unbeheizten Bereichen führen. Um dies zu vermeiden, oder auch bei hochwertigeren Ausführungen eine erhöhte Sicherheit des Wärmebetriebs zu gewährleisten, besteht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass in dem Heizbereich 4 ergänzend zu den Anschlussleitern Hilfsanschlussleiter und/oder ergänzend zu den Heizelementen 20 Hilfsheizelemente in den Heizkörper, insbesondere die Heizschicht 40 eingearbeitet sind, die in ihrem Aufbau den Anschlussleitern bzw. Heizelementen 20 ähneln oder entsprechen. Dabei verlaufen die Hilfsanschlussleiter parallel zu den Anschlussleitern in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen. Die Hilfsanschlussleiter bzw. Hilfsheizelemente haben den Vorteil, dass beim Bruch einzelner Heizleiter nicht ein zugeordneter kompletter Heizstrang ausfällt, sondern nur ein geringer Teilbereich, wobei die Anzahl bzw. Dichte der Hilfsanschlussleiter und/oder Hilfsheizelemente die Größe des Ausfallbereichs bestimmt. Die Hilfsanschlussleiter und/oder Hilfsheizelemente können auf eine geringere Strombelastung ausgelegt werden als die Anschlussleiter bzw. Heizelemente 20. Die Kontaktierung der Hilfsanschlussleiter und/oder Hilfsheizelemente gegebenenfalls mit den Anschlussleitern bzw. Heizelementen 20 kann auf die gleiche Weise erfolgen, wie die Kontaktierung zwischen den Anschlussleitern und den Heizelementen 20 oder aber es kann eine weniger hochwertige Kontaktierung vorgenommen werden.
Zur Kontaktierung der Anschlussleiter und der Heizelemente 20 besteht eine Ausgestaltung darin, dass ein punktueller oder ganzflächiger Überzug der Anschlussleiteranordnung vorgenommen wird, insbesondere mit dauerelastischem leitfähigem Kleber, z. B. mittels eines sogenannten HotMelt-Klebers auf PA-Basis gefüllt mit leitfähigen Partikeln wie Russ, Graphit, Metallpulver oder Nanopartikeln auf Kohlenstoffbasis. Mit dieser Maßnahme wird der Kontaktübergang zwischen den Anschlussleitern und den Heizelementen stets niedrig gehalten und eine Kontakterwärmung durch lediglich punktuellen Kontakt vermieden. Zudem werden Nachteile bei Bruch eines Anschlussleiters verringert.
Die 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine Stecker-/Kupplungseinheit, wobei eine in 5 gezeigte Anschlussbuchse 50 auf einem flexiblen Buchsenträger 51 zum Anbringen an dem Heizkörper 1 ausgebildet ist und ein an die Anschlussbuchse 50 angepasster, in 6 gezeigter Anschlussstecker 55 mit einem Anschlusskabel 56 zum Anschluss an die Spannungsversorgung und gegebenenfalls eine Steuer- oder Regeleinrichtung versehen ist.
Der Heizkörper 1 besitzt vorteilhaft einen Verbundaufbau mit zwei oder mehr Schichten, insbesondere textilen Verbundaufbau. Eine Ausführung besteht z. B. darin, dass auf der Heizschicht 40 benutzerseitig zunächst eine Sperrschicht zum Vermeiden u. a. eines Tens-Effektes (unsensibilisierte Nervenreizung eines Benutzers), der insbesondere bei Personen auftreten kann, die viel schwitzen, oder bei Bettnässe, und auf der Sperrschicht benutzerseitig eine Decklage folgt, die hinsichtlich verschiedener Eigenschaften abgestimmt ist, wie elektrische Isolation, Atmungsaktivität, Feuchtigkeitsaufnahme und dgl. Die Sperrschicht und/oder die Decklage kann feuchtigkeitsdicht oder feuchtigkeitsregulierend aufgebaut sein, so dass jedenfalls Nässe in flüssiger Form nicht bis zu der Heizschicht bzw. den Heizelementen und Anschlussleitern durchdringt. Die Sperrschicht und/oder Decklage oder gegebenenfalls eine weitere dünne Schicht hat z. B. vorteilhaft Membranwirkung für die Atmungsaktivität und Feuchtigkeitsregulierung. Die Decklage zu dem Benutzer hin kann rau oder glatt ausgeführt sein, z. B. aus Baumwolle, Polyester oder einem Mischgewebe aus diesen beiden oder weiteren Materialien.
Eine Ausgestaltung mit einem mindestens zweischichtigen Aufbau, die hohen mechanischen Beanspruchungen standhält, wird dadurch unterstützt, dass zumindest die Verbindung in dem Bereich zwischen der Heizschicht 40 und einer oder gegebenenfalls beiden angrenzenden Schichten flexibel ausgeführt ist. Dies wird bei Verbindung mittels Klebens bzw. bei einem Klebekaschieren dadurch erreicht, dass die zu verbindenden Schichten mittels eines hochelastischen und dauerelastischen Klebers miteinander verbunden werden, der z. B. schaumartig ausgebildet ist und ein Ein- oder Zweikomponentenkleber sein kann. Eine vorteilhafte Ausbildung ergibt sich dabei dadurch, dass eine punktweise Verklebung vorgenommen wird, vorzugsweise mittels kleiner Klebepunkte, deren Durchmesser z. B. im Bereich einiger μm bis zu einigen mm liegen kann. Eine Aushärtung kann u. a. durch IR- oder UV-Bestrahlung bei entsprechend zu verarbeitender Kleberart bewirkt werden. Weitere Verbindungsmöglichkeiten der Schichten bestehen in einem Vernähen, Benadeln (bei Vliesen) oder Schweißen (Ultraschall-, HF-Schweißen oder dgl.).
Um eine möglichst dünne, flexible Schichtstruktur zu erreichen, die andererseits hohen Anforderungen an den Benutzungskomfort gerecht wird, ist eine feuchtigkeitsregulierende oder feuchtigkeitsaufnehmende Schicht so ausgelegt, dass der Schweiß eines (durchschnittlich stark schwitzenden) Benutzers während der Dauer einer Nacht aufgenommen werden kann und die Feuchtigkeit anschließend ablüften kann. Eine andere Ausgestaltung ist, dass die Feuchtigkeit durch eine atmungsaktive Schicht mit Membranwirkung an eine Matratze weitergeleitet wird.
Um einen Knickschutz für die Anschlussleiter und/oder Heizelemente 20 zu erreichen, besteht eine Ausbildung darin, dass mittels einer gelenkartigen Schicht, die eine der mindestens zwei Schichten sein kann, der Biegeradius der elektrischen Leiter begrenzt wird, indem z. B. ein sogenanntes 3D-Gewebe, ein Hybridgewebe, ein knickschutzsicheres Vlies (mit unterschiedlicher Verdichtung über die Fläche) verwendet wird.
Weitere Gesichtspunkte sind, dass die Gesamtheizleistung auf mehrere Schichten mit einem jeweiligen Heizbereich und darin verlaufenden Heizelementen sowie einer Anschlussleiteranordnung verteilt sein kann, die wiederum in einer oder mehreren Schichten angeordnet ist.
Zur Regulierung der erzeugten elektrischen Wärme mit Speichereffekt besteht eine weitere Ausbildung darin, dass der Heizkörper 1 z. B. bei einem Akku-Heizkissen, Material enthält, das aufgrund einer physikalischen Phasen-Änderung (sogenanntes PCM = Phase-Change-Material) eingebracht ist, das Wärmeenergie speichert und bei Bedarf wieder abgibt.
Bei einem Aufbau der Heizschicht kann der gewickelte Heizleiter 20 aus einem oder mehreren Edelstahldrähten auf dem Trägerfaden 22 bestehen, während die Anschlussleiter ebenfalls aus einem oder mehreren Drähten gewickelt sind und aus E-Kupfer mit Silberbeschichtung bestehen können. Ein Gewebe der Heizschicht kann mittels Thermofixierung, Sanforisierung nachbehandelt werden zum Verfestigen der Kontaktstellen, Reduzierung von Gewebeschrumpf, zur Oberflächenbehandlung bzw. Oberflächenveredelung.
Der Anschlussstecker 55 kann über ein zwei- oder mehrpoliges Anschlusskabel zu einem Schnurzwischenschalter oder direkt zur Spannungsquelle, beispielsweise einem Schaltnetzteil mit wählbaren Niedervolt-Ausgangsspannungen geführt werden.
Der Widerstand der Heizelemente 20 liegt insgesamt z. B. zwischen 5 und 20 Ohm und kann temperaturabhängig sein, beispielsweise ein PTC-(oder NTC-)Widerstandsverhalten aufweisen, wobei die Temperaturabhängigkeit für die Temperaturregelung und/oder eine Sicherheitsschaltung genutzt werden kann, wie sie in der eingangs genannten Druckschrift DE 20 2005 016 078 U1 ausgeführt ist. Die Heizdrähte 21 können auch so ausgebildet sein, dass sie etwa bei einer Temperatur von 150°C durchschmelzen bzw. dass eine Unterbrechung des Heizelementes 20 bei einer punktuellen Überhitzung von 120°C bis 140°C stattfindet.
Eine Steuer-/bzw. Regeleinrichtung für die Temperatur kann mit weiteren Sicherheitsvorkehrungen versehen sein. Beispielsweise kann eine Erkennungsvorrichtung für eine Belegung des Heizkörpers 1 durch eine Person oder einen Gegenstand vorgesehen sein, wobei die Erkennung auf der Erfassung einer Belastung, Bewegung, Berührung oder Annäherung basieren kann. Auf dieser Grundlage kann eine unterschiedliche Betriebsart des Wärmegerätes für einen belegten Zustand einerseits und einen unbelegten Zustand andererseits automatisch gesteuert werden, wobei unterschiedliche Sollwerte automatisch vorgegebenen werden können. Eine zusätzlich vorgesehene Sicherheitseinrichtung kann zum Erkennen von großen Leistungsänderungen bei Ausfällen des Heizelementes oder eines Teils desselben ausgebildet sein. Eine Wackelkontakterkennung basiert bei einem Ausführungsbeispiel auf einer Messung von Stromschwankungen mit oder ohne Auswertung der aktuellen Betriebsart (vorhandener oder nicht vorhandener Benutzer). Zudem kann eine Steuereinrichtung mit einer schnellen Anheizung und erhöhten (überhöhten) Wärmeerzeugung an der Oberfläche des Heizkörpers 1 während einer Anfangszeitdauer (bis z. B. 30, 60, 90 oder 120 Minuten) vorgesehen sein, die eine Zeitsteuerschaltung für die Temperaturführung und Herabsetzung der Oberflächentemperatur oder vollständige Abschaltung der Heizleistung bzw. des diese erzeugenden Stroms nach der Anfangszeitdauer aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202005016078 U1 [0002, 0050]
WO 2007/085245 A1 [0003]
EP 0541047 A3 [0003]
US 2007/0278210 A1 [0003]
US 2001/0006173 A1 [0003]

Claims

Schmiegsames Wärmegerät wie Wärmeunterbett, Heizdecke, Heizkissen oder dgl. mit einem flexiblen Heizkörper (1), der eine Heizschicht (40) aus einem flexiblen Trägermaterial mit Trägermaterialfäden (41) und in dieses eingebrachten flexiblen fadenförmigen Heizelementen (20) mit Heizdrähten (21) aufweist, welche über eine Anschlussleiteranordnung (10, 11) zum Zuführen elektrischen Stroms an eine Niederspannungsversorgung angeschlossen oder anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (20) als bewickelte Heizelemente (20) mit einem zentralen Trägerfaden (22) aus mindestens einer Faser und darauf wendelförmig aufgewickeltem Heizdraht (21) ausgebildet sind.
Wärmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial aus den Trägermaterialfäden (41) gitter- oder maschenförmig aufgebaut, insbesondere gewebt ist.
Wärmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungsversorgung zum Bereitstellen einer Wechselspannung mit einer Frequenz von mindestens 1 Hz ausgebildet ist.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (20) mit den Trägermaterialfäden (41) verflochten, insbesondere verwebt sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (20) nur in einer Richtung, entweder in Querrichtung oder in Längsrichtung des flexiblen Heizkörpers (1), parallel zueinander geführt sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Heizelemente (20) zwischen 0,2 cm und 10 cm, insbesondere zwischen 0,4 cm und 3 cm, vorzugsweise zwischen 1 cm und 2 cm, beträgt.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (20) elektrisch teilweise in Reihe und teilweise parallel an der Anschlussleiteranordnung (10, 11) angeschlossen sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleiteranordnung (10, 11) zum Hin- und Rückführen des elektrischen Stroms eine erste und eine zweite Teilanordnung von Anschlussleitern aufweist, die parallel voneinander beabstandet sind und zwischen denen sich die quer dazu verlaufenden Heizelemente (20) erstrecken.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Anschlussleiteranordnung (10, 11) mit dem Trägermaterial verflochten oder verwoben ist.
Wärmegerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleiter der Teilanordnungen jeweils parallel zueinander verlaufen und im Bereich eines Endabschnittes zu einem jeweiligen Anschlusspunkt zum Verbinden mit einem jeweiligen Stromleiter geführt sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Heizelementen (20) Hilfsheizelemente und/oder parallel zu den Anschlussleitern Hilfsanschlussleiter in das Trägermaterial eingebracht sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoffe der Anschlussleiteranordnung (10, 11) und der Heizelemente (20) und gegebenenfalls der Hilfsheizelemente und/oder Hilfsanschlussleiter hinsichtlich einer dauerhaft korrosionsfreien Kontaktierung aufeinander abgestimmt sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich zwischen Heizelementen (20) und Anschlussleiteranordnung (10, 11) die Heizleiter (20) und die Anschlussleiter gleiche Wickeldurchmesser aber entgegen gesetzten Wickelsinn aufweisen und zur Kontaktierung ineinander gedreht sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontaktübergänge zwischen den Heizelementen (20) und der Anschlussleiteranordnung (10, 11) und gegebenenfalls der Hilfsheizelemente und/oder der Hilfsanschlussleiter punktuell oder ganzflächig mit einem Überzug versehen sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (1) mindestens zweischichtig aufgebaut ist, wobei zumindest die Heizschicht (40) und eine angrenzende Schicht punktweise und/oder mit einem dauerelastischen Kleber miteinander verklebt, vernäht, vernadelt und/oder verschweißt sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (1) mehrschichtig aufgebaut ist, wobei auf der dem Körper eines Benutzers zuzuwendenden Seite auf der Heizschicht (40) eine feuchtigkeitsregulierende oder feuchtigkeitsdichte Sperrschicht und auf dieser eine textile Decklage aufgebracht ist.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung als Wärmeunterbett eine von Heizelementen (20) freie, unbeheizte Kopfzone ausgebildet ist.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung als Wärmeunterbett in den vier Eckbereichen im Übergang zwischen Liegezone (3) und einem Randabschnitt (2) keilförmige Ausschnitte eingebracht sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erkennungsvorrichtung vorhanden ist, mittels derer aufgrund von Belastung, Bewegung, Berührung, Annäherung und/oder Wärmeänderung ein belegter Zustand von einem unbelegten Zustand unterscheidbar ist und unterschiedliche Steuer- oder Regelsignale zur Beeinflussung des elektrischen Stroms für den Wärmebetrieb herleitbar sind.
Wärmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitseinrichtung vorhanden ist, mittels derer ein fehlerhafter Betrieb des Wärmegerätes erkennbar ist.