DE102011121978B4 - Heiz- oder Temperier-Einrichtung - Google Patents

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Abstract

Heizeinrichtung (4) für einen Betrieb mit Niederspannung zum Temperieren von Bauelementen (2') mit Auflageflächen, mit denen ein Benutzer zumindest potentiell bei Benutzung des Gegenstandes in einem Fahrzeug (1) in Berührung gelangen kann, mit mindestens einem elektrischen Widerstand, in Form eines Leiterstranges (2"), dessen bei Stromdurchfluss abgegebene thermische Energie der Erwärmung einer Klima-Regelstrecke (22) dient, und mit mindestens einem Temperaturdetektor (7) zum Überwachen der Heizeinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) eine wahlweise zuschaltbare Sensortemperierung (9) aufweist, um den Temperaturdetektor (7) zumindest in manchen Betriebsstufen zusätzlich zu temperieren, dass die Sensortemperierung (9) eine Zusatzbeheizung (12) aufweist, die zusätzlich zur Heizeinrichtung (4) zuschaltbar ist, um eine Heizbetriebsstufe zu ermöglichen, bei der die Betriebstemperatur der Heizeinrichtung (4) niedriger liegt als die Betriebstemperatur der Heizeinrichtung (4) ohne Beheizung des Temperaturdetektors (7), und dass die Zusatzheizung eine metallische Litze und/oder Karbonfasern aufweist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Gegenstände der vorliegenden Erfindung betreffen eine Heizeinrichtung, eine Temperier- Einrichtung, einen Sitz und ein Fahrzeug nach dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 1, 3, 6 und 7, insbesondere für Fahrzeuge mit mindestens einem Temperaturdetektor.
  • Aus der US 2004 / 0 011 778 A1 ist bekannt, einen Fahrzeugsitz mittels eines Heizelements mit einer Steuereinrichtung und zwei Temperatur-Sensoren zu beheizen. Ein Temperatursensor ist dabei beabstandet vom Heizelement angeordnet, um Temperaturschwankungen am Heizelement zu dämpfen. Eine solche Einrichtung ist jedoch aufwendig, gestattet keine individuelle Anpassung an Nutzerbedürfnisse und ist nur zum Heizen verwendbar. Die US 4 633 061 A zeigt eine Heizeinrichtung für Sitze mit einem Thermostaten und einem Hilfsheizwiderstand, die außerhalb einer Sitzfläche positioniert sind. Die DE 39 10 722 A1 zeigt eine Raumheizung mit Thermostat und Ventilsteuerung. Die DE 20 2011 003 384 U1 zeigt eine Heizeinrichtung für komplex geformte Oberflächen.
  • Es ist deshalb wünschenswert, eine kostengünstige und komfortable Temperiereinrichtung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Heizeinrichtung, eine Temperier-Einrichtung, einen Sitz und ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1, 3, 6 und 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
  • Nachfolgend wird Bezug genommen auf:
    • 1 Fahrzeug mit einem Sitz und darin aufgenommener Temperier-Einrichtung
    • 2 Draufsicht auf einen Sensor einer Heiz- oder Temperier- Einrichtung
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug 1. Der Begriff „Fahrzeug“ meint insbesondere eine Einrichtung zum Transport von Personen und/oder Gütern. Denkbar sind zum Beispiel Land-, Wasser-, Schienen- und Luftfahrzeuge, insbesondere Flugzeuge, Schiffe und automobile Kraftfahrzeuge.
  • Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Klima-Regelstrecke 22. Das Wort „Klima-Regelstrecke“ beinhaltet insbesondere einen Gegenstand, der zumindest hinsichtlich mindestens eines Klima-Parameters beeinflusst werden soll, also einer Steuerung und/oder Regelung unterliegt, insbesondere um ihn zumindest kurzzeitig auf einen bestimmten Sollwert oder in einen Sollbereich zu bringen und/oder dauerhaft dort zu halten. Dies gilt vorzugsweise für solche Teile seiner Oberfläche, mit denen ein Medium bestimmungsgemäß oder mit denen ein Benutzer zumindest potentiell bei Benutzung des Gegenstandes in Berührung gelangen kann. In Frage kommen insbesondere Sitzflächen, Lenkräder, Steuerknüppel oder andere Bauelemente 2' mit Auflagefläche.
  • Eine solche Klima-Regelstrecke 22 besitzt mindestens eine Temperier-Einrichtung 3. „Temperier-Einrichtung“ meint insbesondere eine Einrichtung, die zur gezielten Veränderung der Temperatur in ihrer Umgebung genutzt werden kann, insbesondere zur Anpassung der Temperatur einer flächigen Temperierzone. Denkbar sind zum Beispiel Heizeinrichtungen 4, Kühleinrichtungen 5, Peltierelemente, Wärmeleitrohre und/oder eine Luftbewegungseinrichtung, wie zum Beispiel ein Ventilator. In vielen Fällen ist es günstig, wenn die Temperier-Einrichtung für einen Betrieb mit Gleichstrom und/oder einen Betrieb mit Niederspannung ausgelegt ist, insbesondere für 12 V oder 24 V.
  • Sinnvollerweise hat mindestens eine Temperier-Einrichtung 3 zumindest teilweise eine Position, die eine geringe thermische Isolierung gegenüber einer zu temperierenden Zone zur Folge hat. Das ermöglicht einen geringen Energieverbrauch und eine schnelle Wirksamkeit der Beheizung. Eine Temperier-Einrichtung 3 kann insbesondere auf einem Polster 10 angeordnet und von einem Bezug 11 bedeckt sein.
  • Günstigerweise besitzt mindestens eine Temperier-Einrichtung 3 mindestens einen Träger 17. „Träger“ umfasst insbesondere eine Einrichtung zur mechanischen Entlastung eines Heizteiles und/oder zur Fixierung seiner räumlichen Lage. Vorstellbar sind zum Beispiel die Klima-Regelstrecke 22 selbst, ein Hilfstextil oder ein Teil von deren Oberfläche.
  • Zweckmäßigerweise besitzt mindestens eine Temperier-Einrichtung 3 mindestens einen Temperierstrang 19. Das Wort „Temperierstrang“ beinhaltet insbesondere ein strangförmiges Bauteil zum Eintrag oder zur Entnahme von Wärme entlang des Stranges, insbesondere eine Heizlitze oder ein Wärmeleitrohr. „Wärmeleitrohr“ bezeichnet ein röhrenförmiges Bauteil in dessen Inneren ein Fluid durch Verdampfen sehr effizient Wärme transportieren kann.
  • Günstigerweise hat mindestens ein Temperierstrang 19 zumindest teilweise einen Durchmesser von 0,05 bis 10 mm, insbesondere 0,1 bis 4 mm, insbesondere 1 bis 2 mm.
  • Sinnvollerweise hat mindestens ein Temperierstrang 19 zumindest teilweise eine Position, die eine effiziente Erwärmung vorbeiströmender Luft und/oder einer Sitz- oder Handauflagefläche ergibt. Günstig ist eine Verlegung entlang von Schichten längs einer zu beheizenden Oberfläche oder Wicklungen um einen Kanal.
  • Vorteilhafterweise besitzt mindestens eine Temperier-Einrichtung 3 mindestens ein Temperierteil 2. „Temperierteil“ meint alle Bauteile, die der Temperierung einer Temperierzone dienen können. Darunter fallen insbesondere Heizeinrichtungen 4 oder Kühleinrichtungen 5.
  • Vorteilhafterweise besitzt mindestens eine Heizeinrichtung 4 mindestens ein Heizteil 18. Der Begriff „Heizteil“ meint insbesondere einen elektrischen Widerstand, dessen bei Stromdurchfluss abgegebene thermische Energie direkt oder indirekt der Erwärmung einer Klima-Regelstrecke dient. Denkbar sind zum Beispiel ein- oder mehradrige Leiterstränge 2" mit zumindest teilweise gegeneinander isolierten Einzelsträngen, zum Beispiel lackisolierte Litzen mit Kupfer und/oder Stahl-Anteil. Es kommen jedoch auch Peltier-Elemente oder Wärmeleitrohre in Betracht.
  • Zweckmäßigerweise ist mindestens ein Heizteil 18 zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material. Als Beispiel genannt seien isoliert oder nicht isolierte Drahtlitzen oder gehärtete Leitpaste.
  • Vorteilhafterweise besitzt mindestens eine Kühleinrichtung 5 mindestens ein Kühlteil 55. Der Begriff „Kühlteil“ meint insbesondere ein Peltier-Element oder ein Wärmeleitrohr, deren thermische Energie direkt oder indirekt der Kühlung einer Klima-Regelstrecke dient.
  • Zweckmäßigerweise besitzt eine Temperier-Einrichtung 3 mindestens einen Thermoschalter 6. Die Bezeichnung „Thermoschalter“ meint insbesondere eine Einrichtung, die einerseits über einen Temperaturdetektor 7 verfügt, um das Über- oder Unterschreiten von bestimmten Temperaturwerten zu detektieren, und andererseits über eine Schalteinrichtung 8, um in Abhängigkeit von ermittelten Temperaturwerten den Betriebszustand und/oder einen elektrischen Strom von einem ersten in einen zweiten Betriebszustand zu schalten. Das gestattet eine Unterbindung einer unzulässigen Aufheizung oder Abkühlung und einen Betrieb einer Temperier-Einrichtung auf einem für einen individuellen Benutzer angenehmen Niveau. Geeignet ist zum Beispiel ein NTC.
  • Erfindungsgemäß besitzt ein Thermoschalter 6 mindestens eine Sensortemperierung 9. Das Wort „Sensortemperierung" beinhaltet insbesondere eine Zusatzbeheizung 12 mit mindesten einem zweiten Heizteil 25, um den Thermoschalter 6 wahlweise unabhängig und zusätzlich zu den regulären Heizteilen 18 zu beheizen. Das bewirkt ein Verhalten des Thermoschalters 6, als habe die Isttemperatur der Temperier-Einrichtung bereits insgesamt die Solltemperatur erreicht. Das bezweckt ein „vorzeitiges“ Abschalten, also letztendlich eine Einregelung der Heizeinrichtung 4 auf eine tiefere Solltemperatur. Zweckmäßig sind insbesondere Heizteile 25, die baugleich zu den in der elektrischen Heizeinrichtung 4 sowieso vorgesehenen Heizteilen 18 sind.
  • Besonders günstig kann sein, wenn in einer Heizstufe mit hoher Heizleistung die Zusatzbeheizung 12 abgeschaltet bleibt, zum Beispiel bei einer Solltemperatur von 37°C. Das begünstigt einen herkömmlichen Betrieb der Heizeinrichtung 4 und ein Abschalten eines Heizstromes bei Erreichen der Solltemperatur, zum Beispiel indem der Temperaturdetektor 7 als NTC oder als ein Teil davon ausgestaltet ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich, wenn in einer anderen Heizstufe mit niedrigerer Sollheizleistung die Sensortemperierung 9 zusätzlich zu den regulären Heizteilen 18 eingeschaltet ist, zum Beispiel bei einer Solltemperatur von 28°C. Durch die zusätzliche Beheizung des Thermoschalters 6 erwärmt er sich stets schneller als die von der elektrischen Heizeinrichtung 4 beheizte Gesamtfläche. Da dies bei jedem Schaltzyklus der Fall ist, wird die Heizeinrichtung 4 in diesem Betriebsmodus letztlich auf ein Temperaturniveau eingeregelt, das tiefer als die eigentliche Solltemperatur des Thermoschalters 6 liegt.
  • Es kann ratsam sein, daß eine Zusatzbeheizung 12 eine metallische Litze, insbesondere mit Kupfer und/oder Silber, und/oder Karbonfasern aufweist.
  • Der Begriff „Sensortemperierung" kann sich aber auch auf eine Zusatzkühlung 50 beziehen, um den Sensor wahlweise unabhängig und zusätzlich zu einer regulären Kühleinrichtung zu kühlen. In Frage kommen unter anderem Wärmeleitrohre oder Peltier-Elemente, analog zu in der Kühleinrichtung 5 sowieso vorgesehenen regulären Kühlelementen. Das bewirkt ein Verhalten des Thermoschalters 6, als habe die Isttemperatur der Temperier-Einrichtung 3 bereits insgesamt die Solltemperatur erreicht. Da dies bei jedem Schaltzyklus der Fall ist, wird die Kühleinrichtung 5 in diesem Betriebsmodus letztlich auf ein Temperaturniveau eingeregelt, das höher als die eigentliche Solltemperatur des Thermoschalters 6 liegt.

Claims (7)

  1. Heizeinrichtung (4) für einen Betrieb mit Niederspannung zum Temperieren von Bauelementen (2') mit Auflageflächen, mit denen ein Benutzer zumindest potentiell bei Benutzung des Gegenstandes in einem Fahrzeug (1) in Berührung gelangen kann, mit mindestens einem elektrischen Widerstand, in Form eines Leiterstranges (2"), dessen bei Stromdurchfluss abgegebene thermische Energie der Erwärmung einer Klima-Regelstrecke (22) dient, und mit mindestens einem Temperaturdetektor (7) zum Überwachen der Heizeinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) eine wahlweise zuschaltbare Sensortemperierung (9) aufweist, um den Temperaturdetektor (7) zumindest in manchen Betriebsstufen zusätzlich zu temperieren, dass die Sensortemperierung (9) eine Zusatzbeheizung (12) aufweist, die zusätzlich zur Heizeinrichtung (4) zuschaltbar ist, um eine Heizbetriebsstufe zu ermöglichen, bei der die Betriebstemperatur der Heizeinrichtung (4) niedriger liegt als die Betriebstemperatur der Heizeinrichtung (4) ohne Beheizung des Temperaturdetektors (7), und dass die Zusatzheizung eine metallische Litze und/oder Karbonfasern aufweist.
  2. Heizeinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) einen Heizstrang (19) aufweist, der oberflächennah unter einem Bezug (11) verlegt ist.
  3. Temperier-Einrichtung (3) mit mindestens einem Temperierteil (2), und mit mindestens einem Temperaturdetektor (7) zum Überwachen des Temperierteils (2), wobei die Temperier-Einrichtung (3) eine wahlweise zuschaltbare Sensortemperierung (9) aufweist, um den Temperaturdetektor (7) zumindest in manchen Betriebsstufen zusätzlich zu temperieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperier-Einrichtung (3) eine Kühleinrichtung (5) aufweist, um eine Temperierzone zu temperieren, und dass die Sensortemperierung (9) eine Zusatzkühlung (50) aufweist, die zusätzlich zur Kühleinrichtung (5) zuschaltbar ist, um eine Kühlbetriebsstufe zu ermöglichen, bei der die Betriebstemperatur der Kühleinrichtung (5) höher liegt als die Betriebstemperatur der Kühleinrichtung (5) ohne Kühlung des Temperaturdetektors (7).
  4. Temperier-Einrichtung (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperier-Einrichtung (3) einen Temperierstrang (19) aufweist, der oberflächennah unter einem Bezug (11) verlegt ist.
  5. Heiz- oder Temperier-Einrichtung (4, 3) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturdetektor (7) ein NTC oder ein Teil davon ist.
  6. Sitz, gekennzeichnet durch eine Heiz- oder Temperiereinrichtung (4, 3) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
  7. Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine Heiz- oder Temperiereinrichtung (4, 3) nach einem der Ansprüche 1-5.
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