DE102018100742A1

DE102018100742A1 - Heizeinrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Flächenheizelementen

Info

Publication number: DE102018100742A1
Application number: DE102018100742.6A
Authority: DE
Inventors: Philippe Leininger
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2019-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung (10) mit einer Mehrzahl von elektrischen Flächenheizelementen (18) und mit einer Halteeinrichtung, welche die Flächenheizelemente (18) derart hält, dass die Flächenheizelemente (18) von einem zu beheizenden Fluid überströmbar sind. Das jeweilige Flächenheizelement (18) umfasst einen Trägerkörper (22), auf welchem wenigstens ein Widerstandselement (28) angeordnet ist, welches zum Beheizen des Fluids mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist. Der Trägerkörper (22) ist aus wenigstens einem Kunststoff gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Flächenheizelementen und mit einer Halteeinrichtung, welche die Flächenheizelemente derart hält, dass die Flächenheizelemente von einem zu beheizenden Fluid überströmbar sind. Das jeweilige Flächenheizelement umfasst einen Trägerkörper, auf welchem wenigstens ein Widerstandselement angeordnet ist. Zum Beheizen des Fluids ist das Widerstandselement mit elektrischer Energie beaufschlagbar.
Die DE 100 32 099 C1 beschreibt eine elektrische Zusatzheizung zum Erwärmen von in einen Innenraum eines Fahrzeugs einströmender Luft. Hierbei sind auf Trägermaterialstreifen, welche aus Keramik oder Metall gebildet sind, aus einer Widerstandspaste gebildete Bahnen aufgebracht. Zudem steht zumindest eine Seite des Trägermaterialstreifens in Wärmeleitkontakt mit einem aus Metall gebildeten Wärmeableitungskörper, welcher als gewellter Metallstreifen ausgebildet ist. Dementsprechend bedarf es einer elektrischen Isolation zwischen den aus der Widerstandspaste gebildeten Bahnen und dem Wärmeableitungskörper. Wenn der Trägermaterialstreifen aus Metall gebildet ist, so ist zusätzlich eine elektrische Isolationsschicht zwischen dem Trägermaterialstreifen und den aus der Widerstandspaste gebildeten Bahnen vorzusehen.
Als nachteilig ist hier der Umstand anzusehen, dass ein derartiger Luftheizer vergleichsweise komplex aufgebaut und somit aufwändig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine besonders einfach aufgebaute Heizeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung umfasst eine Mehrzahl von elektrischen Flächenheizelementen und eine Halteeinrichtung. Die Halteeinrichtung hält die Flächenheizelemente derart, dass die Flächenheizelemente von einem zu beheizenden Fluid überströmt werden können. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um Luft handeln, sodass die Heizeinrichtung als Luftheizer eingesetzt werden kann, beispielsweise als elektrische Zusatzheizung zum Beheizen von einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs zugeführter Luft. Das jeweilige Flächenheizelement umfasst einen Trägerkörper, auf welchem wenigstens ein Widerstandselement angeordnet ist. Zum Beheizen des Fluids ist das wenigstens eine Widerstandselement mit elektrischer Energie beaufschlagbar. Der Trägerkörper ist aus wenigstens einem Kunststoff gebildet. Dadurch kann auf eine gesonderte elektrische Isolationsschicht zwischen dem Trägerkörper und dem Widerstandselement verzichtet werden. Weil der Trägerkörper aus dem wenigstens einen Kunststoff gebildet ist, braucht also keine Isolationsfolie oder dergleichen zwischen dem Trägerkörper und dem Widerstandselement angeordnet zu werden. Daher ist die Heizeinrichtung besonders einfach aufgebaut.
Des Weiteren ist eine großflächige Anordnung des wenigstens einen Widerstandsheizelements auf dem Trägerkörper möglich, sodass eine sehr gute und rasche Beheizung des im Betrieb der Heizeinrichtung die Flächenheizelemente überströmenden Fluids erreicht werden kann. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu als Kaltleiter (PTC-Elemente) ausgebildeten Widerstandselementen, welche in aufwändiger Weise auf einen Trägerkörper aufzukleben sind und zusätzlich zum Abgeben der Wärme eine Anordnung von Wärmeableitungskörpern etwa in Form von gewellten Metallstreifen erforderlich machen. Auf derartige Wärmeableitungskörper kann vorliegend verzichtet werden, da bereits die flächigen Widerstandselemente der Heizeinrichtung für eine gute Wärmeabgabe an das Fluid im Betrieb der Heizeinrichtung sorgen. Auch dies trägt zum besonders einfachen Aufbau der Heizeinrichtung bei.
Dem einfachen Aufbau der Heizeinrichtung ist es des Weiteren zuträglich, dass der Trägerkörper aus dem wenigstens einen Kunststoff gebildet ist. Denn so lässt sich der Trägerkörper sehr einfach und aufwandsarm bereitstellen. Vorteilhaft zeichnet sich der Kunststoff weiterhin durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus.
Bevorzugt ist der Trägerkörper als Duroplast ausgebildet. Ein solcher Trägerkörper hat in Bezug auf die Heizeinrichtung gleich mehrere vorteilhafte Eigenschaften.
Zum Einen zeichnet sich der aus einem Duroplast gebildete Trägerkörper durch eine geringe Absorption von Feuchte aus, wodurch er allenfalls schwach quellbar ist. Dies ist für einen effizienten Heizbetrieb der Heizeinrichtung vorteilhaft. Des Weiteren ist der als Duroplast ausgebildete Trägerkörper bevorzugt weder schmelzbar noch löslich und hat eine hohe chemische Beständigkeit. Vorteilhaft ist des Weiteren der geringe Wärmeausdehnungskoeffizient des Trägerkörpers. Dies bringt eine hohe Maßstabilität mit sich, welche für den Heizbetrieb der Heizeinrichtung und für den Zusammenbau der Heizeinrichtung förderlich ist.
Zudem ist das Brandverhalten eines als Duroplast ausgebildeten Trägerkörpers vorteilhaft, und er hat eine hohe mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen bis in den Bereich von 180°C. Der Weiteren zeichnet sich auch der aus einem Duroplast gebildete Trägerkörper durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus.
Wenngleich also in Summe die Vorteile eines Duroplastes überwiegen, so können auch andere Kunststoffe zum Einsatz kommen, die zumindest einen Teil der für die Anwendung in der Heizeinrichtung vorteilhaften Eigenschaften aufweisen.
Durch die Verwendung des aus dem wenigstens einen Kunststoff gebildeten Trägerkörpers, von welcher das die elektrischen Flächenheizelemente überströmende Fluid die Wärme direkt abnimmt, fallen im Vergleich zu dem aus der DE 100 32 099 C1 bekannten Lufterhitzer mehrere Bauteile und aufwändige Fertigungsschritte weg. Insbesondere kann durch eine im Wesentlichen flächige Beschichtung der von dem Fluid überströmbaren Oberflächen des Trägerkörpers mit dem wenigstens einen Widerstandselement auf das Vorsehen der in der DE 100 32 099 C1 beschriebenen Wärmeableitungskörper vollständig verzichtet werden, beziehungsweise können derartige Wärmeableitungskörper reduziert werden. Dadurch ist die Durchströmbarkeit der Heizeinrichtung für das Fluid verbessert. Dennoch kann das Fluid sehr rasch und effizient beheizt werden.
Zudem ist ein Fertigungsprozess zum Bereitstellen der Flächenheizelemente beziehungsweise der Heizeinrichtung besonders weitgehend vereinfacht. Beispielsweise kann das Aufbringen des wenigstens einen Widerstandselements auf den Trägerkörper mit einem gewünschten Layout sehr einfach automatisiert bewerkstelligt werden, beispielsweise durch ein Auftragen, insbesondere mittels einer Drucktechnik wie etwa Siebdrucken und/oder durch Sprühen beziehungsweise aufsprühen.
Das Ausbilden des Trägerkörpers aus dem wenigstens einen Kunststoff ermöglicht es zudem auf besonders einfache Art und Weise, die Flächenheizelemente mit zusätzlichen Verwirbelungselementen zu versehen, welche dazu führen, dass das Fluid die Flächenheizelemente turbulent überströmt. Dadurch lässt sich der Wärmeübergang von den Flächenheizelementen auf das Fluid verbessern beziehungsweise der Luftdurchsatz im Betrieb der Heizeinrichtung im Hinblick auf die Wärmeübertragung auf das Fluid, insbesondere also auf die Luft optimieren.
Wie vorstehend beschrieben ist also der wenigstens eine Kunststoff vorzugsweise als Duroplast ausgebildet. Denn Duroplaste zeigen auch bei den im Heizbetrieb der Heizeinrichtung auftretenden hohen Temperaturen keine Erweichung. Ein derartiger Werkstoff behält also auch bei hohen Temperaturen seine mechanische Festigkeit. Als Duroplast können insbesondere Polyester und/oder ein Kunstharz zum Einsatz kommen. Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn in den wenigstens einen Kunststoff Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern, eingebettet sind. Auch dies ist einer hohen mechanischen Stabilität des Trägerkörpers zuträglich.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Widerstandselement als auf zumindest eine Oberfläche des Trägerkörpers aufgebrachte Dispersion ausgebildet. Denn so lässt sich das wenigstens eine Widerstandselement aufwandsarm und einfach auf die Oberfläche des Trägerkörpers auftragen, beispielsweise durch Drucken, insbesondere Siebdrucken und/oder Sprühen, insbesondere Aufsprühen.
Die Dispersion kann insbesondere in einem Dispersionsmittel verteilte Kohlenstoffpartikel umfassen. Die Verwendung einer solchen Kohlenstoffdispersion ist besonders einfach, da die Dispersion so lediglich eingetrocknet zu werden braucht, um eine gute Verbindung mit dem Trägerkörper aus Kunststoff zu erreichen. Beispielsweise kann das Trocknen bei einer Temperatur von etwa 150 Grad Celsius erfolgen. Der Fertigungsprozess ist dadurch deutlich einfacher als beispielsweise bei einem Einbrennen, welches beim Bereitstellen eines Widerstandselements in Dickschichttechnik erforderlich ist. Zusätzlich kann ein aufwendiges Kleben entfallen, wie es beim Anbringen eines PTC-Bausteins (PTC = positive temperature coefficient, positiver Temperaturkoeffizient) erforderlich ist.
Beispielsweise kann das Dispersionsmittel wenigstens ein Acrylat umfassen, in welchem die Kohlenstoffpartikel verteilt sind. Eine Größe der Kohlenstoffpartikel ist bevorzugt kleiner als fünf Mikrometer. Insbesondere können die Kohlenstoffpartikel als Kohlenstoffnanoröhren ausgebildet sein. Jedoch auch eine Verwendung von Graphit beziehungsweise von aus Graphit gebildeten Kohlenstoffpartikeln ist möglich. Die vergleichsweise geringe Partikelgröße der Kohlenstoffpartikel führt dazu, dass sich eine sehr gleichmäßige Schichtdicke des Widerstandselements erreichen lässt. Dies führt im Betrieb der Heizeinrichtung zu einer besonders gleichmäßigen Erwärmung des Fluids beziehungsweise der Luft, also zu einer verbesserten Temperaturgleichmäßigkeit.
Das wenigstens eine Widerstandselement ist vorzugsweise flächig auf zumindest eine Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht. Dadurch lässt sich sehr einfach sicherstellen, dass im Heizbetrieb der Heizeinrichtung elektrischer Strom durch das Widerstandselement fließt, selbst ohne dass eine hohe Präzision beim Aufbringen des wenigstens einen Widerstandselements auf den Trägerkörper erforderlich ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine Widerstandselement in Form einer Mehrzahl von separaten, elektrisch parallel und/oder elektrisch in Reihe geschalteten Bahnen auf die zumindest eine Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht sein. So lässt sich vermeiden, dass der elektrische Strom im Betrieb der Heizeinrichtung bevorzugt durch Teilbereiche eines flächigen Widerstandselements fließt, welche einen geringeren elektrischen Widerstand aufweisen als angrenzende Teilbereiche des flächigen Widerstandselements. Der gewünschte elektrische Widerstand des wenigstens einen Widerstandselements kann insbesondere durch Vorsehen einer bestimmten Schichtdicke des Widerstandselements eingestellt werden.
Vorzugsweise ist auf einer dem Fluid zugewandten Oberseite des wenigstens einen Widerstandselements eine elektrisch isolierende Schutzschicht angeordnet. So ist ein besonders gefahrloser Umgang mit der Heizeinrichtung möglich, insbesondere ist ein Berühren des Widerstandselements nicht mit einer Gefahr verbunden. Die Schutzschicht ist bevorzugt apolar und kann insbesondere Silikon aufweisen. Insbesondere kann die Schutzschicht als Silikonmischung ausgebildet sein, etwa als Silikonharz. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Schutzschicht frei von Lösungsmitteln ist. Es kann auch ein Zwei-Komponenten-Silikon, welches vorzugsweise frei von Lösungsmittel ist, zum Bereitstellen der Schutzschicht verwendet werden. Ein solches Zwei-Komponenten-Silikon umfasst einen Silikonkautschuk und ein Vernetzungsmittel. Durch eine derartige, insbesondere Silikon aufweisende Schutzschicht lässt sich sehr einfach eine gewünschte elektrische Isolierung des Widerstandselements erreichen.
Bevorzugt liegt eine Dicke der Schutzschicht im Bereich zwischen 20 Mikrometern und 100 Mikrometern. Die Dicke der Schutzschicht kann insbesondere etwa 50 Mikrometer betragen. Eine Schutzschicht mit einer derartigen Dicke behindert die Wärmeabgabe der beispielsweise als Heizschichten ausgebildeten Widerstandsheizelemente nicht. Dennoch kann selbst mit einer solchen, sehr dünnen Schutzschicht eine Durchschlagsfestigkeit für eine Spannung von bis zu 1500 Volt gewährleistet werden. Insbesondere kann die Schutzschicht eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 15 Kilovolt pro Millimeter aufweisen.
Eine sehr regelmäßige Schichtdicke der elektrisch isolierenden Schutzschicht ist erreichbar, wenn die Schutzschicht durch Siebdrucken und/oder Sprühen auf das Widerstandselement aufgebracht ist. Durch eine solche, gleichmäßige Dicke der Schutzschicht lässt sich eine lokale Überhitzung vermeiden beziehungsweise eine sehr gleichmäßige Wärmeabfuhr von dem Widerstandselement sicherstellen.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Widerstandselement mit einer auf zumindest einer Oberfläche des Trägerkörpers angeordneten Sammeleinrichtung elektrisch leitend verbunden, welche einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist als das Widerstandselement. So kann der elektrische Strom über die Sammeleinrichtung dem Widerstandselement zugeführt und über eine weitere Sammeleinrichtung von dem Widerstandselement abgeführt werden. Die Sammeleinrichtung dient also der elektrischen Kontaktierung des Widerstandselements.
Als Sammeleinrichtung kann insbesondere ein flächig beziehungsweise in Bahnen auf den Trägerkörper aufbringbares Material verwendet werden, beispielsweise eine Silberleitplaste, ein hochleitfähiger Kunststoff, eine Kupferleitpaste, eine Kohlenstoffpartikel enthaltende Paste oder dergleichen. Durch die Verwendung eines solchen, pastösen Materials zum Bereitstellen der wenigstens einen Sammeleinrichtung lässt sich das Zuführen und Abführen von elektrischem Strom zu dem Widerstandselement beziehungsweise von dem Widerstandselement herstellungstechnisch besonders einfach realisieren. Dies kann etwa geschehen, indem das pastöse Material durch ein Druckverfahren, beispielsweise durch Siebdrucken, auf den Trägerkörper aufgebracht wird, wobei der elektrisch leitende Kontakt mit dem Widerstandselement hergestellt wird.
Vorzugsweise ist die Sammeleinrichtung mit einem an der Halteeinrichtung angeordneten elektrischen Leiter elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise kann als elektrischer Leiter ein Metallblech beziehungsweise ein Metallstreifen, ein Kabel oder dergleichen in ein Material der Halteeinrichtung eingespritzt oder hineingedrückt beziehungsweise gestanzt sein. Der elektrische Leiter dient also dem Zuführen beziehungsweise Abführen des elektrischen Stroms und kann beispielsweise aus Kupfer gebildet sein und/oder aus einer Aluminiumlegierung oder dergleichen.
Insbesondere kann der elektrische Leiter eine zu einer Stromversorgung beziehungsweise Spannungsquelle führenden Leitung und wenigstens ein Federelement umfassen, welches mit der Leitung verbunden ist, beispielsweise mit der Leitung verlötet ist. Durch das Vorsehen wenigstens eines solchen Federelements kann erreicht werden, dass der elektrische Leiter unter Ausbildung einer Flächenpressung mit der Sammeleinrichtung verbunden ist.
Beispielsweise kann ein vorgebogenes Metallteil mit der elektrischen Leitung verbunden sein, und das vorgebogene Metallteil, durch welches das Federelement gebildet ist, drückt aufgrund der mechanischen Spannung des Federelements gegen die Sammeleinrichtung. So kann eine sehr zuverlässige elektrische Kontaktierung der Flächenheizelemente sichergestellt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann der elektrische Leiter stoffschlüssig mit der Sammeleinrichtung verbunden sein. Beispielsweise kann der elektrische Leiter durch Kleben, mittels einer Leitpaste, insbesondere Silberleitpaste, durch Löten und/oder Lasern mit der Sammeleinrichtung verbunden sein. Hierfür können Anschlüsse des elektrischen Leiters eine Kontaktfläche aufweisen, an welcher die stoffschlüssige Verbindung mit der Sammeleinrichtung hergestellt ist.
Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und der Sammeleinrichtung kann des Weiteren bereitgestellt werden, indem beispielsweise ein elektrisch hochleitfähiges Silikon die Sammeleinrichtung einerseits und eine in der Halteeinrichtung angeordnete elektrische Leitung, etwa in Form eines Metallblechs, eines Metallstreifens und/oder eines Kabels andererseits kontaktiert. Das elektrisch leitfähige Silikon kann mittels eines Dosiergeräts und somit automatisch an der gewünschten Stelle aufgebracht werden.
Des Weiteren ist eine elektrische Kontaktierung der Sammeleinrichtung mittels eines Ringkontaktelements möglich. Hierfür kann in dem Kunststoffmaterial des Trägerkörpers ein Loch beziehungsweise eine Durchgangsöffnung ausgebildet sein, durch welche ein Metallstift hindurchgeführt ist, welcher zu einer Seite oder zu beiden Seiten über den Trägerkörper übersteht. An einem solchen Metallstift kann ein ringförmiges Kontaktelement angebracht werden, welches dann mit einer Mutter und/oder durch Clipsen beziehungsweise Klammern und/oder durch Kleben, durch Verstemmen oder dergleichen befestigt werden kann.
Zur elektrischen Kontaktierung der Sammeleinrichtung kann des Weiteren ein beispielsweise durch Stanzen hergestelltes Metallteil in der Halteeinrichtung derart angeordnet sein, dass das Metallteil mit der Sammeleinrichtung in Kontakt ist und durch das Metallteil ein mit einer elektrischen Leitung verbindbarer Anschluss bereitgestellt ist.
Aufgrund der Ausbildung des Trägerkörpers aus Kunststoff kann auch durch das Kunststoffmaterial ein, insbesondere an einem Ende eine Verdickung aufweisender, Stift oder Stab bereitgestellt werden, welcher durch die Sammeleinrichtung hindurchtritt. An einem solchen Stift oder Stab kann ein ringförmiges Kontaktelement angebracht werden, etwa indem das ringförmige Kontaktelement durch Clipsen an dem die Verdickung aufweisenden Stift oder Stab befestigt wird. So kann auf besonders einfache Weise ein elektrischer Kontakt zwischen der Sammeleinrichtung und dem ringförmigen Kontaktelement des elektrischen Leiters hergestellt werden. Insbesondere ist so auch eine einfache mechanische Lösbarkeit des elektrischen Kontakts gegeben.
Zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer elektrischen Spannungsversorgung beziehungsweise Spannungsquelle und der Sammeleinrichtung kann auch ein Bondingverfahren zum Einsatz kommen, etwa in Form von Aluminiumbonding und/oder Kupferbonding. Dabei werden mehrere dünne Aluminiumlitzen oder Kupferlitzen verteilt über die Breite der Sammeleinrichtung aufgelötet, die dann den Strom gebündelt einem elektrischen Leiter zuführen. Vorteilhaft ist so die Sammeleinrichtung nicht nur an einer Stelle kontaktiert und eine einzelne fehlerhafte Kontaktierung beeinträchtigt die Stromführung kaum. Als Bonding Methode kann beispielsweise das Thermosonic Bonding oder vorzugweise das Ultraschall-Bonding verwendet werden. Durch die niedrige Betriebstemperatur ist ein solches Bondingverfahren deutlich vorteilhafter im Vergleich zum Löten, welches bei Temperaturen stattfindet, die deutlich über 200°C liegen, und welche daher den Kunststoffträger zerstören oder beschädigen könnten.
Des Weiteren können, insbesondere nietförmige, Stifte als Kontaktelemente des elektrischen Leiters zum Einsatz kommen, welche etwa durch Goldbonden, Dickdrahtbonden, insbesondere Aluminium-Dickdrahtbonden, und dergleichen mit der Sammeleinrichtung verbunden werden können.
Vorzugsweise sind die Flächenheizelemente austauschbar an der Halteeinrichtung gehalten. Dadurch lassen sich beispielsweise bei einem Ausfall die betroffenen Flächenheizelemente einfach ersetzen. Dies erhöht die Wartungsfreundlichkeit beziehungsweise Reparaturfreundlichkeit der Heizeinrichtung.
Beispielsweise können die Flächenheizelemente in Nuten eingeschoben sein, welche einerseits in einem Basisteil der Halteeinrichtung und andererseits in einem Deckelteil der Halteeinrichtung ausgebildet sind. So ist eine sichere und zugleich zerstörungsfrei lösbare Anordnung der Flächenheizelemente an der Halteeinrichtung erreicht.
Insbesondere durch die Anordnung der Nuten kann jedoch auch eine Ausrichtung der Flächenheizelemente vorgegeben werden. Beispielsweise können die Flächenheizelemente schräg oder sogar senkrecht zur Anströmrichtung, also zur Strömungsrichtung des die Heizeinrichtung durchströmenden Fluids angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Flächenheizelemente jedoch parallel zur Strömungsrichtung des Fluids angeordnet. Denn so lässt sich eine besonders gute Wärmeübertragung auf das an den Flächenheizelementen vorbeiströmende Fluid erreichen.
Bei einer Anordnung der Flächenheizelemente schräg, insbesondere senkrecht, zu der Strömungsrichtung des Fluids können auch mehrere relativ zueinander versetzt angeordnete Flächenheizelemente beziehungsweise plattenförmige Trägerkörper mit dem wenigstens einen Widerstandselement in Strömungsrichtung des Fluids durch die Heizeinrichtung hintereinander angeordnet sein. Jedoch auch bei einer Anordnung des Flächenheizelemente parallel zu der Strömungsrichtung können in Strömungsrichtung hintereinander mehrere der Flächenheizelemente versetzt zueinander angeordnet sein, um eine gute Wärmeübertragung von den Flächenheizelementen auf das vorbeiströmende Fluid zu erreichen.
Die Halteeinrichtung kann nach Art eines Rahmens ausgebildet sein, an welchem die bevorzugt plattenartigen Flächenheizelemente angeordnet sind, insbesondere austauschbar angeordnet sind. Ein solcher Rahmen kann insbesondere das Basisteil und das Deckelteil umfassen, sodass die Halteeinrichtung modular aufgebaut sein kann. Als Material für die Halteeinrichtung kann insbesondere ein Kunststoff zum Einsatz kommen, beispielsweise Polybutylenterephthalat (PBT) und/oder wenigstens ein Polyamid, beispielsweise PA6.6 beziehungsweise PA66. Dies macht auch das Bereitstellen der Halteeinrichtung besonders aufwandsarm und kostengünstig.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Flächenheizelement zumindest ein elektrisches Sicherungselement umfasst. Beispielsweise kann als Sicherungselement eine Schmelzsicherung vorgesehen sein, oder es kann eine Schmelzpaste zum Einsatz kommen, welche mit dem Widerstandselement in elektrisch leitendem Kontakt ist. Denkbar ist es auch, dass die Schmelzsicherung durch einen Abschnitt des als Heizschicht ausgebildeten Widerstandselements oder der Sammeleinrichtungen selbst gebildet ist.
Wenn auf jedem Trägerkörper oder Trägerstreifen eine derartige Schmelzsicherung vorhanden ist, so betrifft ein Ausfall nur einen einzigen Trägerstreifen, und die übrigen Flächenheizelemente können ihre Funktion weiterhin erfüllen.
Insbesondere als Sicherungselement, welches nur temporäre Temperaturerhöhungen über ein kritisches Maß hinaus verhindern soll kann ein Kaltleiter (PTC-Element), insbesondere ein rückstellbarer PPTC (polymeric positive temperature coefficient) zum Einsatz kommen.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind somit auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 schematisch einen Lufterhitzer mit Flächenheizelementen, welche parallel zur Strömungsrichtung der den Lufterhitzer im Betrieb durchströmenden Luft ausgerichtet sind;
2 schematisch eine Anordnung von als Heizflächen ausgebildeten Widerstandselementen auf einem jeweiligen Trägerkörper der Flächenheizelemente des Lufterhitzers gemäß 1;
3 eine weitere Möglichkeit der Anordnung von Heizbahnen auf dem Trägerkörper;
4 eines der Flächenheizelemente des Lufterhitzers, wobei die Heizfläche mittels einer Schutzschicht abgedeckt ist;
5 eine schematische Schnittansicht eines der Flächenheizelemente und die elektrische Kontaktierung desselben;
6 Metallfedern zum elektrischen Kontaktieren der Flächenheizelemente;
7 weitere Möglichkeiten der elektrischen Kontaktierung der Flächenheizelemente;
8 die Verwendung eines elektrischen leitfähigen Silikons zum Kontaktieren der Flächenheizelemente;
9 weitere Komponenten, welche dem elektrischen Kontaktieren der Flächenheizelemente des Lufterhitzers dienen;
10 in einer Schnittansicht eine weitere Möglichkeit der elektrischen Kontaktierung der Flächenheizelemente;
11 eine Variante der elektrischen Kontaktierung, bei welcher ein Kontaktring mit einem Stift elektrisch leitend verbunden wird, indem der Stift verstemmt wird; und
12 ein Sicherungselement zur elektrischen Absicherung des Lufterhitzers.

1 zeigt stark schematisiert eine Heizeinrichtung in Form eines Lufterhitzers 10. Der Lufterhitzer 10 kann beispielsweise als elektrischer Zuheizer in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen, um in einen Fahrgastraum einzubringende Luft zu erwärmen. Der Lufterhitzer 10 umfasst eine vorliegend als Rahmen 12 ausgebildete Halteeinrichtung, welche ein unteres Teil 14 beziehungsweise Basisteil und ein als Deckelteil 16 ausgebildetes Oberteil umfasst. In dem Rahmen 12 sind eine Mehrzahl von Flächenheizelementen 18 gehalten. Durch Zwischenräume 20 zwischen den Flächenheizelementen 18 kann im Betrieb des Lufterhitzers 10 die zu erhitzende Luft strömen.
Des Weiteren kann die zu erhitzende Luft im Betrieb des Lufterhitzers 10 durch Zwischenräume 20 strömen, welche zwischen dem Rahmen 12 und denjenigen Flächenheizelementen 18 ausgebildet sind, welche unmittelbar benachbart zu dem Rahmen 12 angeordnet sind. Wenn anstelle von Luft ein anderes Fluid erwärmt werden soll, so kann durch diese Zwischenräume 20 auch ein anderes Fluid strömen.
Vorliegend sind die Flächenheizelemente 18 parallel zu der Strömungsrichtung angeordnet, in welche die zu erhitzende Luft durch die Zwischenräume 20 hindurchtritt. In Varianten des Lufterhitzers 10 können die Flächenheizelemente 18 auch schräg oder senkrecht zu dieser Strömungsrichtung angeordnet sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich in die Zwischenräume 20 Wärmeleitelemente etwa in Form von Lamellen oder dergleichen erstrecken, welche in Wärme leitender Verbindung mit den Flächenheizelementen 18 sind. Aufgrund der nachfolgend näher erläuterten Ausgestaltung der Flächenheizelemente 18 kann jedoch auf derartige Wärmeleitelemente vorliegend auch verzichtet werden, wie dies 1 zu entnehmen ist.
Gemäß beispielsweise 2 umfassen die jeweiligen Flächenheizelemente 18 einen plattenförmigen Trägerkörper 22, dessen Schmalseite 24 dem durch den Lufterhitzer 10 hindurchtretenden Luftstrom beziehungsweise Fluidstrom zugewandt ist. Folglich überströmt die zu erhitzende beziehungsweise zu erwärmende Luft Oberflächen in Form von Breitseiten 26 der Trägerkörper 22 (vergleiche 2). Auf zumindest einer dieser, bevorzugt jedoch auf beiden an diese Stirnseiten beziehungsweise Schmalseiten 24 angrenzenden Breitseiten 26 sind jeweilige Widerstandselemente 28 angeordnet. Diese elektrischen Widerstandselemente 28 dienen dem Beheizen der Luft, wenn die Widerstandselemente 28 im Betrieb des Lufterhitzers 10 mit elektrischer Energie beaufschlagt werden. Vorliegend kommt als Heizschicht, durch welche die Widerstandselemente 28 gebildet sind, vorzugsweise eine Kohlenstoffdispersion zum Einsatz, welche auf zumindest eine der als die Breitseiten 26 ausgebildeten Oberflächen des jeweiligen Trägerkörpers 22 aufgebracht ist.
Wie aus 2 weiter hervorgeht, kann diese Heizschicht beziehungsweise das Widerstandselement 28 flächig auf die Breitseite 26 des Trägerkörpers 22 aufgetragen sein (obere Darstellung in 2). Es ist jedoch auch möglich, das wenigstens eine Widerstandselement 28 in Form von separaten, elektrisch parallel geschalteten und/oder elektrisch in Reihe geschalteten Bahnen auf die Oberfläche des Trägerkörpers 22 aufzubringen (vergleiche 2, mittlere Darstellung). Des Weiteren kann die Heizschicht mäanderförmig oder in andersartigen Windungen auf die Oberfläche des Trägerkörpers 22 aufgebracht sein (vergleiche 2, untere Darstellung).
Auch aus 3 geht ein solcher mäanderförmiger Verlauf des als Heizschicht oder Heizbahn ausgebildeten Widerstandselements 28 hervor. Hierbei sind einzelne Stränge der Heizbahn parallel zueinander angeordnet, wobei jeweilige Enden der Stränge mit Leiterbahnen 30 elektrisch leitend verbunden sind, welche dem elektrischen Kontaktieren der Heizschicht beziehungsweise der Heizbahnen, also des wenigstens einen Widerstandselements 28 dienen. Zum Bereitstellen dieser Leiterbahnen 30 kann eine Silberleitpaste, eine Kupferleitpaste, ein hochleitfähiger Kunststoff oder dergleichen zum Einsatz kommen, welcher auf den Trägerkörper 22 aufgebracht ist.
Der Trägerkörper 22 des jeweiligen Flächenheizelements 18 ist vorliegend aus wenigstens einem Kunststoff gebildet, bevorzugt aus einem Duroplast, welcher mit Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern, verstärkt sein kann. Dadurch braucht im Gegensatz zu einem Flächenheizelement mit einem metallischen Trägerkörper zwischen dem Trägerkörper und dem Widerstandselement 28 keine elektrische Isolationsschicht vorgesehen zu werden.
Aus 4 ist ersichtlich, dass die Leiterbahnen 30 dem Zuführen von elektrischem Strom in das wenigstens eine Widerstandselement 28 beziehungsweise dem Abführen des elektrischen Stroms dienen und somit als Stromsammler oder Sammeleinrichtungen ausgebildet sind. Die Sammeleinrichtungen in Form der Leiterbahnen 30 können auch als Dispersion oder Paste mit einer hohen Kohlenstoffdichte ausgebildet sein. Die Leiterbahnen 30 können in einem gewissen Abstand von dem als Heizfläche dienenden wenigstens einen Widerstandselement 28 durch Klemmen und/oder Schrauben oder dergleichen elektrisch kontaktiert werden.
Des Weiteren ist aus 4 ersichtlich, dass die Heizschicht beziehungsweise das bevorzugt flächige Widerstandselement 28 (vergleiche 2) auf ihrer der Luft zugewandten Oberseite mit einer elektrisch isolierenden Schutzschicht 32 versehen ist.
Die Schutzschicht 32 weist bevorzugt Silikon auf, oder kann als Silikonmischung beziehungsweise als Zwei-Komponenten-Silikon ausgebildet sein. Vorzugsweise wird die Schutzschicht 32 mit einer Dicke zwischen 20 Mikrometern und 100 Mikrometern, insbesondere mit einer Dicke von etwa 50 Mikrometern auf den Trägerkörper 22 aufgebracht. So wird durch die Schutzschicht 32 die Wärmeabgabe der Heizschichten beziehungsweise Widerstandselemente 28 nicht behindert, und dennoch ist eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit gewährleistet. Mit einer sehr gleichmäßigen Dicke lässt sich die Schutzschicht 32 bereitstellen, wenn diese durch ein Druckverfahren wie beispielsweise Siebdrucken oder durch ein Sprühverfahren auf die Breitseite 26 des Trägerkörpers 22 aufgebracht wird, auf welcher sich das wenigstens eine Widerstandselement 28 befindet.
Aus 5 ist in Zusammenschau mit 1 ersichtlich, dass in den Rahmen 12 ein elektrischer Leiter 34 zur Spannungsversorgung integriert sein kann. In 1 ist ein entsprechender Anschlussstecker 35 zum Anschließen des elektrischen Leiters 34 an eine Spannungsquelle schematisch gezeigt. Der elektrische Leiter 34 kann Metallplatten 36 umfassen (vergleiche 6), welche in den Rahmen 12, vorliegend also in das untere Teil 14 einerseits und in das Deckelteil 16 andererseits integriert sind. Dies kann beispielsweise durch Umspritzen dieser Metallplatten 36 mit einem Kunststoffmaterial des Rahmens 12 und/oder durch Einbringen beziehungsweise Hineindrücken der Metallplatten 36 in das Kunststoffmaterial des Rahmens 12 erreicht sein.
Zur elektrischen Kontaktierung der als Stromsammler beziehungsweise Sammeleinrichtungen dienenden Leiterbahnen 30 können mit den Metallplatten 36 Metallfedern 38 verbunden sein. Beispielsweise können die Metallfedern 38 mit den beispielsweise aus Aluminium und/oder Kupfer gebildeten Metallplatten 36 verlötet sein. Die Metallfedern 38 und die Metallplatten 36 können aber auch einstückig ausgeführt sein. Die beispielsweise als die Metallfedern 38 ausgebildeten Komponenten des elektrischen Leiters 34 üben bei der in 1 und 5 gezeigten Variante des Lufterhitzers 10 eine Flächenpressung auf die Leiterbahnen 30 aus. Dadurch ist es einfach möglich, den Rahmen 12 mit den Flächenheizelementen 18 zu bestücken und hierbei für die Kontaktierung der Leiterbahnen 30, also für das Anschließen der Leiterbahnen 30 an die Spannungsquelle zu sorgen. Zudem können die Flächenheizelemente 18 bei Bedarf einfach ausgetauscht werden.
Wie insbesondere aus der schematischen Darstellung in 5 ersichtlich ist, können in dem Deckelteil 16 des Rahmens 12 einerseits und in dem unteren Teil 14 des Rahmens 12 andererseits jeweilige Nuten 40 ausgebildet sein, in welchen die jeweiligen Flächenheizelemente 18 geführt beziehungsweise festgehalten sind. Die jeweilige Nut 40 kann hierbei beispielsweise zwischen den einander gegenüberliegenden und das jeweilige Flächenheizelement 18 einklemmenden Metallfedern 38 ausgebildet sein (vergleiche 6). Des Weiteren ist es möglich, den aus Kunststoff gebildeten Trägerkörper 22 in derartigen Nuten 40 zu führen, sodass ein Widerlager für die von der wenigstens einen Metallfeder 38 ausgeübte Flächenpressung bereitgestellt ist.
Auch aus 6 geht hervor, dass die mit den Metallplatten 36 verbundenen Metallfedern 38 bevorzugt als vorgebogene Metallteile ausgebildet sind, damit diese Metallfedern 38 die Flächenpressung ausüben können.
Aus 7 ist ersichtlich, dass ein von der Funktionsweise einer der Metallfedern 38 entsprechendes Federelement 42 zum Kontaktieren der Leiterbahnen 30 des jeweiligen Flächenheizelements 18 auch einstückig mit der jeweiligen Metallplatte 36 ausgebildet sein kann. So kann ein freies Ende eines jeweiligen Schenkels 43 der Metallplatte 36, welcher jeweils einem der Flächenheizelemente 18 zugeordnet ist, als das Federelement 42 ausgebildet sein. Ein solches Federelement 42 kann mit einer nach außen also zu dem Zwischenraum 20 hin (vergleiche 1) gerichteten Kraft gegen die Leiterbahnen 30 drücken (vergleiche 7, linke Darstellung) oder mit einer nach innen gerichteten Kraft (vergleiche 7, rechte Darstellung). Dementsprechend können die Leiterbahnen 30 an ihren dem vorbeiströmenden Fluid zugewandten Oberseiten mittels des Federelements 42 kontaktiert werden (vergleiche 7, rechte Darstellung) oder an den diesen Oberseiten gegenüberliegenden Unterseiten (vergleiche 7, linke Darstellung).
Durch 8 ist eine weitere Möglichkeit der Kontaktierung veranschaulicht. Dabei wird zwischen zwei Halteschenkel 44 ein hoch leitfähiges Silikon 45 eingebracht. Das elektrisch leitfähige Silikon 45 ist mit der Metallplatte 36 einerseits und mit den Leiterbahnen 30 andererseits in Kontakt. Das leitende Silikon 45 kann auf die Metallplatte 36, beispielweise mittels eines Dosiergeräts, aufgebracht werden. Beim Einsetzen der Trägerkörper 22 zwischen die jeweiligen Halteschenkel 44 wird das leitfähige Silikon 45 nach oben in einen Spalt zwischen den Halteschenkeln 44 und den Leiterbahnen 30 gepresst und stellt so die elektrische Verbindung zu der Metallplatte 36 her. Die Halteschenkel 44 können einstückig mit dem unteren Teil 14 und/oder dem Deckelteil 16 des Rahmens 12 ausgebildet sein.
Eine weitere Möglichkeit der Kontaktierung der Leiterbahnen 30 soll anhand von 9 schematisch veranschaulicht werden, welche dem Kontaktieren dienende Einzelteile vor dem Zusammenbau zeigt. So kann in dem Kunststoffmaterial des Trägerkörpers 22 eine Durchtrittsöffnung 46 ausgebildet werden. In diese Durchtrittsöffnung 46 kann ein Stift, bevorzugt ein Metallstift 48 eingeführt werden, sodass der Metallstift 48 auf beiden Seiten des Flächenheizelements 18 ein Stück weit aus dem Trägerkörper 22 herausragt,. Ein ringförmiges Kontaktelement beziehungsweise ein Kontraktring 50 kann dann mit diesem hervorstehenden Bereich des Metallstifts 48 verbunden werden, beispielsweise mittels einer (nicht gezeigten) Mutter, welche auf den Metallstift 48 aufgeschraubt wird, und/oder durch Clipsen, Kleben, Klemmen, Klammern, Verstemmen, Vernieten oder dergleichen, wobei die auf den Trägerkörper 28 beziehungsweise die Trägerplatte im Bereich der Durchtrittsöffnung 46 aufgebrachte Leiterbahn 30 mit dem Kontaktring 50 elektrisch verbunden wird.
In 10 ist eine weitere Variante gezeigt. Dabei ist in den aus dem Kunststoff gebildeten Trägerkörper 22 des Flächenheizelements 18 ein Kontaktelement 52 beziehungsweise ein Metallkontakt eingebracht, beispielsweise durch Umspritzen, Verkleben, Hineindrücken, Stanzen oder dergleichen. Dies geschieht bevorzugt, bevor die Leiterbahn 30 in Form der Leitpaste beziehungsweise des leitfähigen Kunststoffs auf den Trägerkörper 22 aufgebracht wird, da das Kontaktelement 52 dann unter der Leiterbahn 30 angeordnet und flächig mit dieser elektrisch leitend verbunden, insbesondere verlötet oder verklebt ist. Das Kontaktelement 52 kann einen Anschlussstift 54 aufweisen, welcher auf einer der Leiterbahn 30 gegenüberliegenden Seite des Trägerkörpers 22 herausragt und dem Anschließen des jeweiligen Flächenheizelements 18 an die Stromversorgung beziehungsweise Spannungsversorgung dient. Denkbar ist aber auch, dass der Anschlussstift 54 auf der gleichen Seite des Trägerkörpers 22 angeordnet ist, auf welcher sich die Leiterbahn 30 befindet.
Bei einer weiteren Variante tritt der Metallstift 48 nicht durch den Trägerkörper 22 hindurch, sondern ist im Innern des Trägerkörpers 22 an einem Ende etwa durch Umspritzen oder Kleben befestigt. Dies ist in 11 gezeigt, wobei hier der Kontaktring 50 durch Verstemmen des Metallstiftes 48 an dem Trägerkörper 22 befestigt ist und hierbei die Leiterbahn 30 kontaktiert.
Die Leiterbahnen 30 können darüber hinaus mit allen Arten von stiftförmigen Anschlussteilen kontaktiert werden, welche eine Auflagefläche zum Verbinden mit der Leiterbahn 30 aufweisen. Die Auflagefläche kann mit den Leiterbahnen 30 elektrisch leitend verbunden werden, beispielsweise durch Kleben, durch Verwendung einer Silberpaste, durch Löten und/oder durch Lasern, durch Verstemmen, durch Vernieten oder dergleichen.
In 12 ist eine Schmelzpaste 70 gezeigt, welche einmal im Ausgangszustand und einmal im geschmolzenen Zustand gezeigt ist. Eine solche Schmelzpaste 70 kann in geeigneter Weise elektrisch leitend mit den Widerstandselementen 28 verbunden sein und als Sicherungselement wirken. Alternativ kann ein rückstellbares Sicherungselement etwa in Form eines PPTC zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft ist es bei beiden vorstehend genannten Varianten, wenn das Sicherungselement als Paste ausgeführt ist und so einfach an die Leiterbahnen 30 angebunden werden kann
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10032099 C1 [0002, 0013]

Claims

Heizeinrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Flächenheizelementen (18) und mit einer Halteeinrichtung, welche die Flächenheizelemente (18) derart hält, dass die Flächenheizelemente (18) von einem zu beheizenden Fluid überströmbar sind, wobei das jeweilige Flächenheizelement (18) einen Trägerkörper (22) umfasst, auf welchem wenigstens ein Widerstandselement (28) angeordnet ist, welches zum Beheizen des Fluids mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (22) aus wenigstens einem Kunststoff gebildet ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kunststoff als Duroplast ausgebildet ist und/oder in den wenigstens einen Kunststoff Verstärkungsfasern eingebettet sind.
Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Widerstandselement (28) als auf zumindest eine Oberfläche des Trägerkörpers (22) aufgebrachte, insbesondere in einem Dispersionsmittel verteilte Kohlenstoffpartikel umfassende, Dispersion ausgebildet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Widerstandselement (28) flächig und/oder in Form einer Mehrzahl von separaten, elektrisch parallel und/oder elektrisch in Reihe geschalteten Bahnen auf zumindest eine Oberfläche des Trägerkörpers (22) aufgebracht ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Fluid zugewandten Oberseite des wenigstens einen Widerstandselements (28) eine, insbesondere Silikon aufweisende, elektrisch isolierende Schutzschicht (32) angeordnet ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Widerstandselement (28) mit einer auf zumindest einer Oberfläche des Trägerkörpers (22) angeordneten Sammeleinrichtung elektrisch leitend verbunden ist, welche einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist als das Widerstandselement (28).
Heizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammeleinrichtung mit einem an der Halteeinrichtung angeordneten, insbesondere metallischen, elektrischen Leiter (34) elektrisch leitend verbunden ist.
Heizeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (34) unter Ausbildung einer Flächenpressung und/oder stoffschlüssig mit der Sammeleinrichtung verbunden ist.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenheizelemente (18) austauschbar an der, insbesondere als ein Basisteil (14) und ein Deckelteil (16) umfassender Rahmen (12) ausgebildeten und/oder aus wenigstens einem Kunststoff gebildeten, Halteeinrichtung gehalten sind.
Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Flächenheizelement (18) zumindest ein elektrisches Sicherungselement (68) aufweist.