DE102013201943A1 - Heizvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine Heizvorrichtung (1) mit einem rechteckigen Rahmen (2), einem in dem Rahmen (2) eingehängten Heizelement (11) und mindestens zwei an dem Heizelement (11) angebrachten Kontakten (17), wobei das Heizelement (11) im Wesentlichen aus einem flexiblen Textil besteht, das Kohlenstoffnanoröhren trägt, und wobei die Kohlenstoffnanoröhren durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Kontakte (17) zur Infrarot-Emission anregbar sind. Vorgeschlagen wird, dass das Textil im Wesentlichen aus Glasfaser besteht, an der die Kohlenstoffnanoröhren aus einer Dispersion angelagert sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einem rechteckigen Rahmen, einem in dem Rahmen eingehängten Heizelement und mindestens zwei an dem Heizelement angebrachten Kontakten, wobei das Heizelement im Wesentlichen aus einem flexiblen Textil besteht, das Kohlenstoffnanoröhren trägt, und wobei die Kohlenstoffnanoröhren durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Kontakte zur Infrarot-Emission anregbar sind.
- Kohlenstoffnanoröhren („carbon nanotubes“, CNT) sind winzige Kohlenstoffröhrchen, die elektrischen Strom leiten, wenn eine Spannung angelegt wird, wobei ihre Leitfähigkeit die von Kupfer deutlich übersteigt. Beim Stromdurchfluss werden CNT energetisch angeregt und emittieren beim Rückfall auf den ursprünglichen Zustand entsprechend der elektrischen Leistung Wärmestrahlung im fernen Infrarotbereich. CNT sind damit besonders geeignet zum Heizen von Räumen, da der Mensch sehr gut auf diese Art der Wärmestrahlung reagiert.
- Für eine solche mobile Heizvorrichtung schlägt
DE 20 2007 014 328 U1 vor, ein Infrarotstrahlung erzeugendes Carbonvlies zwischen glasfasergebundenen Dünnschieferplatten in einem Holz- oder Metallrahmen anzuordnen. - Im Hintergrund der Erfindung ist aus
DE 10 2009 008 967 A1 eine mittels Kohlenstoffnanoröhren heizbare Lkw-Plane bekannt. Weiterhin bringt im Hintergrund der Erfindung die Anmelderin als Armierung auf Raumwände ein mit Kupferkontakten versehenes Glasfasernetz auf, an das Kohlenstoffnanoröhren aus einer Dispersion angelagert sind und die durch Anlegen einer elektrischen Spannung and die Kontakte zur Infrarot-Emission anregbar sind. - Aufgabe
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Heizvorrichtung vorzuschlagen.
- Lösung
- Ausgehend von den bekannten Aufstellern wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass das Textil im Wesentlichen aus Glasfaser besteht, an der die Kohlenstoffnanoröhren aus einer Dispersion angelagert sind. Das Textil einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist besonders hitzebeständig und weist eine geringe Wärmeausdehnung auf. Durch gezielt unterschiedliches Anlagern aus einer Dispersion kann die lokale Konzentration der Kohlenstoffnanoröhren besonders einfach variiert und an spezifische Anforderungen angepasst werden.
- Vorzugsweise weist das Heizelement einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung eine wasserabweisende und elektrisch isolierende Schutzschicht auf. Eine solche erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist auch für den Außeneinsatz und für den Einsatz in Feuchträumen geeignetund stellt keine Gefährdung von Nutzern der Heizvorrichtung dar. Als Schutzschicht kann beispielsweise ein thermoplastischer Kunststoff wie beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC) in flüssiger Form auf das Gewebe aufgebracht werden. Der Kunststoff kann auf einer oder auf beiden Seiten des Heizelements geprägt sein, um eine möglichst dünne Schutzschicht auszubilden. Alternativ kann das Gewebe mehrlagig ausgebildet sein, wobei die jeweils äußeren Lagen die Schutzschicht bilden.
- Bevorzugt bestehen die Kontakte einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung aus Kupfer. Kontakte aus Kupfer zeichnen sich durch eine besonders hohe Leitfähigkeit aus und sind gut zu Verarbeiten. Alternativ kommt jedes andere leitfähige Material als Kontakt in Betracht, insbesondere können die Kontakte aus einem anderen Metall wie Aluminium oder Stahl bestehen. Kontakte aus Metall können auch gezielt zur Stabilisierung des Gewebes eingesetzt werden.
- Eine vorteilhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung weist einen Transformator zum Transformieren einer Netzspannung auf die Spannung an den Kontakten auf. Insbesondere kann die Heizleistung einer solchen erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mittels des Transformators regelbar sein und leicht an den Bedarf angepasst werden.
- Besonders bevorzugt ist das Heizelement einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung elastisch in den Rahmen eingehängt. In einer solchen erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gleicht die elastische Aufhängung die Wärmeausdehnung des Textils aus und hält dieses unter Spannung. Als Aufhängung kommen insbesondere Stahlfedern oder Gummibänder in Betracht.
- Vorzugsweise ist das Textil einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ein Gewebe mit Kette und Schuss. Ein Gewebe weist im Vergleich zu anderen Textilen eine hohe Festigkeit auf. Je nach Anforderungen kann das Heizelement einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung alternativ aus einem anderen flächigen Textil, insbesondere aus einem Filz, Geflecht, Netz, Gewirk oder Gestrick bestehen.
- Bevorzugt sind die Kontakte einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung parallel verlaufend fadenförmig in das Textil eingearbeitet. Insbesondere können in einem Gewebe die Kontakte alternierend mit anderen Fäden als Schussfäden eingearbeitet sein. Alternativ können die Kontakte einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung auch auf dem Textil verklebt sein.
- In einer vorteilhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung bestehen die Kontakte aus Litze. Solche Kontakte können eine hohe Leistung übertragen. Alternativkommen auch Kontakte in Form von Drähten oder Bändern in Betracht.
- Besonders bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung ein Spiegelelement hinter dem Heizelement auf, mittels dessen Infrarotstrahlung des Heizelements zu einer Vorderseite des Heizelements reflektierbar ist. Ein solches erfindungsgemäßes Heizelement weist eine signifikant erhöhte Heizleistung zur Vorderseite auf. Als Spiegelelement kommt insbesondere poliertes Blech oder mit Aluminium beschichtete oder beklebte Pappe in Betracht.
- Alternativ zu einem Spiegelelement kann eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung auf der Rückseite des Heizelements mit einer Isolation beispielsweise aus geschäumtem PVC ausgerüstet sein. Wie bei einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mit Spiegelelement ist die Heizleistung einer solchen Heizvorrichtung an der nicht isolierten Vorderseite erhöht.
- Weiter vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mindestens eine in dem Rahmen vor und/oder hinter dem Heizelement aufgespannte bedruckbare Membran auf. Eine solche Heizvorrichtung kann als mobiler Werbeträger insbesondere im Messe- und Ausstellungsbau Verwendung finden. Als Membran können schwere Planen aus kunststoffbeschichtetem Gewebe, andere blickdichte Stoffe bis hin zu extrem leichten, seiden- oder fahnenartigen Geweben zum Einsatz kommen.
- Ausführungsbeispiel
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
-
1 einen Verbund aus drei ersten erfindungsgemäße Heizvorrichtungen, -
2 ein Detail der ersten Heizvorrichtung und -
3 eine Bindungspatrone des Textils der ersten Heizvorrichtung. - Die in
1 und2 gezeigten drei erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen1 sind „Werbeaufsteller“. Jede Heizvorrichtung1 weist einen rechteckigen Rahmen2 auf, in den auf der Vorderseite3 und auf der Rückseite4 jeweils eine Membran5 eingehängt ist. Der Rahmen2 weist jeweils eine Höhe6 von 1,70 m und eine Breite7 von 2 m auf. Die Membran5 besteht aus Gewirk aus Polyester mit einem Gewicht von etwa 200 g/m2 und ist als Werbebanner bedruckt. - In einer zwischen den Membranen
5 verlaufenden Schwalbenschwanznut8 des Rahmen2 sind Ösen9 angebracht, in denen mittels Gummibändern10 jeweils ein Heizelement11 eingehängt ist. Das Heizelement11 besteht aus einem flexiblen Gewebe in Leinwandbindung: Die Bindungspatrone12 gemäß3 stellt einen Rapport des Gewebes dar. Die Kette13 des Gewebes besteht aus aufgeblasenen Glasfaser-Rovings14 mit einer Feinheit von 272 tex in einer Fadendichte von 18 Fäden/dm. Der Schuss15 besteht alternierend aus solchen Rovings16 mit einer Feinheit von 130 tex in einer Fadendichte von 12 Fäden/dm und sieben Kupferlitzen mit einem Querschnitt von 0,14 mm2 in einem Abstand von 1 mm. Die sieben Kupferlitzen in jedem Rapport sind am unteren Geweberand elektrisch zu jeweils einem Kontakt17 verbunden und in einem nicht dargestellten Steckverbinder zusammengeführt. - Zur Herstellung des Heizelements
11 wird das Gewebe zunächst in einem Tauchbad in einer mit Kohlenstoffnanoröhren hoch angereicherten wässrigen Lösung ausgerüstet und zwischen Trockenwalzen getrocknet. Nach dem Trocken wird das Gewebe in einem zweiten Schritt in einem Tauchbad mit Styrolbutadienkautschuk ausgerüstet, der anschließend polymerisiert und vulkanisiert wird. Der Kautschuk bildet eine wasserabweisende und elektrisch isolierende Schutzschicht auf dem Gewebe und stabilisiert dieses außerdem mechanisch. - Jede Heizvorrichtung
1 weist einen nicht dargestellten, regelbaren Transformator auf zum Anschluss an eine Spannungsquelle mit 220 V. Alternativ können mehrere Heizvorrichtungen1 elektrisch verbunden und über einen gemeinsamen Transformator mit Spannung versorgt werden. Über den Transformator wird zwischen benachbarten Kontakten17 jeweils eine Spannung von bis zu 48 V angelegt. Die Heizelemente11 erreichen eine Oberflächentemperatur von etwa 40 bis 45 °C und eine Heizleistung von 200 W/m2. - In einem zweiten, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist prinzipiell identische Heizvorrichtung ein „Bautrockner“ mit einer Höhe von 2 m und einer Modulbreite von 1 m. Abweichend von der ersten Heizvorrichtung
1 weisen die Kontakte einen Abstand von 1 m auf, die Schutzschicht besteht aus Silikon und das Heizelement ist mit Stahlfedern eingehängt. Außerdem weist die zweite Heizvorrichtung ein Spiegelelement aus poliertem Blech auf. - In der zweiten Heizvorrichtung wird zwischen den Kontakten eine feste Spannung von 230 V angelegt. Das Heizelement erreicht eine Oberflächentemperatur von etwa 200 °C und eine Heizleistung von etwa 2 kW/m2.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Heizvorrichtung
- 2
- Rahmen
- 3
- Vorderseite
- 4
- Rückseite
- 5
- Membran
- 6
- Höhe
- 7
- Breite
- 8
- Schwalbenschwanznut
- 9
- Öse
- 10
- Gummiband
- 11
- Heizelement
- 12
- Bindungspatrone
- 13
- Kette
- 14
- Roving
- 15
- Schuss
- 16
- Roving
- 17
- Kontakt
- 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 202007014328 U1 [0003]
- DE 102009008967 A1 [0004]
Claims (10)
- Heizvorrichtung (
1 ) mit einem rechteckigen Rahmen (2 ), einem in dem Rahmen (2 ) eingehängten Heizelement (11 ) und mindestens zwei an dem Heizelement (11 ) angebrachten Kontakten (17 ), wobei das Heizelement (11 ) im Wesentlichen aus einem flexiblen Textil besteht, das Kohlenstoffnanoröhren trägt, und wobei die Kohlenstoffnanoröhren durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Kontakte (17 ) zur Infrarot-Emission anregbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil im Wesentlichen aus Glasfaser besteht, an der die Kohlenstoffnanoröhren aus einer Dispersion angelagert sind. - Heizvorrichtung (
1 ) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (11 ) eine wasserabweisende und elektrisch isolierende Schutzschicht aufweist. - Heizvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch Kontakte (17 ) aus Kupfer. - Heizvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Transformator zum Transformieren einer Netzspannung auf die Spannung an den Kontakten (17 ). - Heizvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (11 ) elastisch in den Rahmen (2 ) eingehängt ist. - Heizvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil ein Gewebe mit Kette (13 ) und Schuss (15 ) ist. - Heizvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (17 ) parallel verlaufend fadenförmig in das Textil eingearbeitet sind. - Heizvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch Kontakte (17 ) aus Litze. - Heizvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Spiegelelement hinter dem Heizelement (11 ), mittels dessen Infrarotstrahlung des Heizelements (11 ) zu einer Vorderseite (3 ) des Heizelements (11 ) reflektierbar ist. - Heizvorrichtung (
1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine in dem Rahmen (2 ) vor und/oder hinter dem Heizelement (11 ) aufgespannte bedruckbare Membran (5 ).
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- 2013-02-06 DE DE102013201943.2A patent/DE102013201943B8/de not_active Expired - Fee Related
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