DE102013201943B4

DE102013201943B4 - Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE102013201943B4
Application number: DE102013201943.2A
Authority: DE
Inventors: Margarete Franziska Althaus; Jürgen Rehkuh
Original assignee: Sander Digital Pictures GmbH; THERMOFER & CO KG GmbH
Current assignee: Sander Digital Pictures GmbH; THERMOFER & CO KG GmbH
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: DE102013201943A1; DE102013201943B8

Abstract

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) ein flexibles Textil aufweist, 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 ein Gewebe mit Kette (13) und Schuss (15) ist, und Glasfaser aufweist, an der die Kohlenstoffnanoröhren aus einer Dispersion angelagert sind, wobei mindestens eine bedruckbare Membran (5) in dem Rahmen (2) vor und/oder hinter dem Heizelement (11) aufgespannt ist.

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 ein flexibles Textil aufweist, 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.
Außerdem ist aus DE 804 676 B ein Handtuch- und Wäschetrockner, der aus einem rechteckigen Rahmen und einem darin aufgespannten elektrischen Heizkissen besteht, aus DE 20 2012 002 576 U1 ein Universal CNT Heizmodul aus Glasfasergewebe, das Kohlenstoffnanoröhren trägt und mit Silikon, Urethan oder Isolierlack isoliert ist, in das Gewebe eingearbeitete Kontakte aus Kupferlitze sowie eine hinterlegte Reflexionsfläche, aus AT 306 871 B ein elektrisch beheizbarer Liegestuhl mit einem Transformator von der Netzspannung auf die Spannung an den Kontakten, aus DE 36 44 033 A1 ein Heizelement mit einem in eine Kunststoffschicht einbetteten Heizdraht, die mit einer Metallfolie kaschiert und an Federelement elastisch aufgehängt ist, aus DE 26 11 838 A1 ein Apparat zum Erwärmen von Saugflaschen mit eine heizbaren Textil, das um die Flasche gelegt wird, und aus DE 20 2006 017 338 U1 ein Heizbild aus einem flächigen Heizelement, das mit einem bedruckten Thermopapier zu einer stabilen Einheit verpresst ist, bekannt.
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 ein Gewebe mit Kette und Schuss ist, das Glasfaser aufweist, an der die Kohlenstoffnanoröhren aus einer Dispersion angelagert sind, wobei mindestens eine bedruckbare Membran in dem Rahmen vor und/oder hinter dem Heizelement aufgespannt ist. 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. Ein Gewebe weist im Vergleich zu anderen Textilen eine hohe Festigkeit auf. Die erfindungsgemäße 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.
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.
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.
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 und 2 gezeigten drei erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen 1 sind „Werbeaufsteller”. Jede Heizvorrichtung 1 weist einen rechteckigen Rahmen 2 auf, in den auf der Vorderseite 3 und auf der Rückseite 4 jeweils eine Membran 5 eingehängt ist. Der Rahmen 2 weist jeweils eine Höhe 6 von 1,70 m und eine Breite 7 von 2 m auf. Die Membran 5 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 Schwalbenschwanznut 8 des Rahmen 2 sind Ösen 9 angebracht, in denen mittels Gummibändern 10 jeweils ein Heizelement 11 eingehängt ist. Das Heizelement 11 besteht aus einem flexiblen Gewebe in Leinwandbindung: Die Bindungspatrone 12 gemäß 3 stellt einen Rapport des Gewebes dar. Die Kette 13 des Gewebes besteht aus aufgeblasenen Glasfaser-Rovings 14 mit einer Feinheit von 272 tex in einer Fadendichte von 18 Fäden/dm. Der Schuss 15 besteht alternierend aus solchen Rovings 16 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 Kontakt 17 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 Heizvorrichtungen 1 elektrisch verbunden und über einen gemeinsamen Transformator mit Spannung versorgt werden. Über den Transformator wird zwischen benachbarten Kontakten 17 jeweils eine Spannung von bis zu 48 V angelegt. Die Heizelemente 11 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.
In den Figuren sind
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

Claims

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) ein flexibles Textil aufweist, 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 ein Gewebe mit Kette (13) und Schuss (15) ist, und Glasfaser aufweist, an der die Kohlenstoffnanoröhren aus einer Dispersion angelagert sind, wobei mindestens eine bedruckbare Membran (5) in dem Rahmen (2) vor und/oder hinter dem Heizelement (11) aufgespannt ist.
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 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.