DE10211721B4

DE10211721B4 - Heizleiter und Verwendung des Heizleiters

Info

Publication number: DE10211721B4
Application number: DE10211721A
Authority: DE
Inventors: Heinz Ransmann
Original assignee: HEITEXX Ltd TUNBRIDGE WELLS; HEITEXX Ltd
Current assignee: KL Kaschier und Laminier GmbH
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: AU2003223878A1; WO2003079727A3; EP1547442A2; DE10211721A1; WO2003079727A2

Abstract

Heizleiter für eine elektrische Widerstandsheizung, mit einem elektrisch nicht leitenden Träger (1) in Form eines Gewebes, eines Geflechts oder einer sonstigen gitterartigen bzw. gitterähnlichen Struktur und einer elektrisch leitenden Beschichtung (2), wobei die Beschichtung (2) elektrische Anschlüsse (3) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) den Träger (1) durchdringt und die einzelnen Fasern des Gewebes, des Geflechts oder der gitterartigen bzw. gitterähnlichen Struktur festhaftend umschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizleiter für eine elektrische Widerstandsheizung, mit einem elektrisch nicht leitenden Träger in Form eines Gewebes, eines Geflechts oder einer sonstigen gitterartigen bzw. gitterähnlichen Struktur und einer elektrisch leitenden Beschichtung, wobei die Beschichtung elektrische Anschlüsse kontaktiert.
Elektrische Heizleiter dienen zur Wärmeerzeugung, z.B. in Elektrowärmegeräten, aber auch zur flächigen Beheizung jedweder Gegenstände. Je nach den erforderlichen Temperaturen, der räumlichen Verteilung der Wärmeabgabe und den Einsatzbedingungen werden unterschiedliche Anforderungen an den elektrischen Widerstand, die Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit, mechanische Festigkeit und Lebensdauer gestellt. Insoweit gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Heizleiter und unterschiedlicher Heizleiter-Materialien, wobei für den Heizleiter üblicherweise Metalle und deren Legierungen verwendet werden.

Aus der DE 197 26 689 A1 ist ein Heizleiter für eine elektrische Widerstandsheizung mit einem elektrisch nicht leitenden Träger aus einem Schichtkörper aus Kunststoff, Gewebe oder Papier bekannt. Auf dem Träger ist eine elektrisch leitende Beschichtung aufgetragen, wobei die Beschichtung elektrischer Anschlüsse kontaktiert.

Im „Taschenbuch für HEIZUNG+KLIMATECHNIK" von Recknagel, Sprenger, Schramek (München: Oldenbourg Industrieverlag, 2002, S. 507 – 512, ISBN: 3-486-26450-8) werden elektrische Raumheizungen beschrieben, insbesondere eine Flächenheizleitung für Fußboden- und Deckenheizungen. Die Flächenheizleitung besteht aus zwei miteinander verklebten Polyesterfolien, dazwischen eine zu Mäandern geschnittene Folie aus einer Zinn-Blei-Legierung oder innerhalb von seitlich angeordneten Kupferleiterbahnen eine flächige Russ-Graphit-Schicht als Heizleiter. Mit anderen Worten ist die elektrisch leitende Beschichtung zwischen zwei nicht leitenden Trägerfolien angeordnet.

Die DE 36 36 160 A1 zeigt ein Verfahren zur Beheizung von Verbundfensterscheiben, wobei die Verbundfensterscheiben eine Beschichtung oder eine transparente Folie mit einer elektrisch leitfähigen transparenten Schicht aufweisen.

Aus der EP 0 866 639 B1 , der DE 37 07 948 A1 und der DE 34 00 326 A1 sind elektrische Widerstandsheizungen zur Verwendung für Spiegel, für Krankentragen bzw. für Skistiefel bekannt.

Aus der DE 299 14 406 U1 ist für sich gesehen eine Rollovorrichtung für Fliegengitter bekannt.

Die DE 196 00 228 A1 und die DE 196 47 935 A1 offenbaren plattenförmige elektrische Widerstandsheizungen für Wohnungen bzw. Wohnwagen, bei denen elektrisch leitfähige Heizschichten flächenhaft auf Bauplatten aufgebracht sind.

Die bekannten Heizleiter sind insbesondere im Hinblick auf eine universelle Verwendbarkeit problematisch, da Sie nur bedingt flexibel ausgestaltet sind, so dass eine ideale Anpassung an zu beheizende Gegenstände nicht immer möglich ist. Außerdem verfügen sie über eine nur geringe Elastizität und Wechselfestigkeit, so dass auch insoweit deren Einsatz begrenzt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heizleiter für eine elektrische Widerstandsheizung, insbesondere für eine elektrische Flächenheizung, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sie sich durch ideale Anpassungsfähigkeit zum Beheizen jedweder Gegenstände und Materialien eignet, und dies bei geringster Dicke, höchster Flexibilität und einfachster Konstruktion.

Erfindungsgemäß ist ein gattungsbildender Heizleiter für eine elektrische Widerstandsheizung derart ausgestaltet und weitergebildet das die Beschichtung den Träger durchdringt und die einzelnen Fasern des Gewebes, des Geflechts oder der gitterartigen bzw. gitterähnlichen Struktur festhaftend umschließt.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine Beschichtung, die einseitig flächendeckend auf das Trägermaterial aufgebracht ist, hinsichtlich eines universellen Einsatzes des Heizleiters problematisch ist. Darüber hinaus ist erkannt worden, dass bei einer den Träger durchdringenden und an den einzelnen Fasern des Trägermaterials haftenden Beschichtung die Festigkeit bzw. Stabilität, vor allem aber auch die Biegbarkeit und die Elastizität des Heizleiters durch das Trägermaterial selbst vorgegeben sind. Mit anderem Worten weist der Heizleiter nahezu die glei che Flexibilität und auch die gleiche Atmungsaktivität bzw. Luftdurchlässigkeit auf wie das Trägermaterial selbst. Bei entsprechender Wahl des Trägermaterials, bei dem es sich sowohl um Naturstoffe als auch um Kunststoffe oder dergleichen handeln kann, ergibt sich somit eine universelle Verwendbarkeit des Heizleiters.

Gerade die Ausgestaltung des Trägers als Geflecht bzw. gitterartige Struktur hat den Vorteil, dass er gemeinsam mit der elektrisch leitenden Beschichtung beispielsweise in den Dünnbettmörtel unter Fliesen angeordnet werden kann, wobei die derartige Struktur eine hinreichend gute Benetzung der Fliesen mit dem Dünnbettmörtel – durch die gitterartige Struktur hindurch – ermöglicht. Außerdem ist eine solche Ausgestaltung immer dann von Vorteil, wenn der Heizleiter eine atmungsaktive bzw. luftdurchlässige Eigenschaft haben muss. Darauf wird später noch in Verbindung mit den unterschiedlichen Anwendungen Bezug genommen.

Der Heizleiter könnte mit unterschiedlichsten Spannungen betrieben werden, wobei im Rahmen einer betriebssicheren Anwendung der Betrieb mit Niederspannung und einem entsprechend vorgeschalteten Trafo zu bevorzugen ist. Im Falle einer Fußbodenheizung ist eine Leistungsabgabe von ca. 180 Watt pro m2 erforderlich und entspricht auch den üblichen leistungsmäßigen Dimensionierungen.

Im Hinblick auf vielfältige Einsatzmöglichkeiten des Heizleiters ist der Träger in vorteilhafter Ausgestaltung flächig ausgebildet.

Ebenso ist es denkbar, dass der Träger biegsam und/oder verformbar ausgeführt ist. Sowohl eine plastische als auch eine elastische Verformbarkeit ist denkbar. So könnte der Träger insbesondere als textiles Gewebe ausgeführt sein. Der Einsatz textilen Gewebes als Trägermaterial bringt nahezu unbegrenzte Verwendungsmöglichkeiten, da sich das textile Gewebe auch nach der Beschichtung mit einem elektrische leitenden Material hinreichend gut verformen und entsprechend anpassen lässt.

In ganz besonders vorteilhafter Ausgestaltung könnte der Träger im Sinne eines Fliegengitters ausgeführt sein. Die Verwendung eines Fliegengitters als Trägermaterial hätte den großen Vorteil, dass man hier ein preiswertes Massenprodukt als Trägermaterial verwenden kann. Außerdem lässt sich Fliegengitter beliebig konfektionieren und hat eine äußerst geringe Dicke.

Hinsichtlich der erforderlichen elektrischen Anschlüsse ist eine hinreichend gute Kontaktierung mit dem elektrisch leitenden Material, d.h. mit der Beschichtung, erforderlich. Dabei könnten die elektrischen Anschlüsse parallel an den Träger angelegt und elektrisch leitend mit der Beschichtung verbunden sein. Als elektrische Anschlüsse kommen elektrisch leitende Drähte, Streifen oder Bahnen in Frage, wobei diese in ganz bevorzugter Weise aus Kupfer hergestellt sind.

Die elektrischen Anschlüsse könnten – als Drähte – in das Gewebe, das Geflecht bzw. in das Gitter eingeschoben oder eingewoben sein. Dadurch ergibt sich eine mechanische Kopplung mit dem Gitter.

Zur Ausnutzung der gesamten Struktur bzw. Fläche des Trägers ist es von Vorteil, wenn die elektrischen Anschlüsse vorzugsweise parallel zueinander verlaufend mit möglichst großem Abstand zueinander in bzw. an dem Träger angeordnet sind. Diese Anordnung kann zumindest teilweise durch mechanisches Verbinden erreicht werden. Von ganz besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn die elektrischen Anschlüsse vermittels der Beschichtung in die Struktur des Heizleiters eingebunden sind, so dass die Befestigung und Kontaktierung der Anschlüsse mit dem Aufbringen der elektrisch leitenden Beschichtung erfolgt.

Hinsichtlich des die Beschichtung bildenden Materials ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn die Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Kunststoff besteht. Dieser Kunststoff könnte elektrisch leitende Additive wie Graphit, Ruß, Metallpartikel oder dergleichen enthalten. Als Kunststoff kommt jedwedes streichbare, sprühbare, tränkbare oder sonstwie flüssig zu verarbeitende Material in Frage, welches entsprechend auf den Träger aufgebracht wird. Insbesondere bei textiler oder gitterstrukturartiger Ausgestaltung des Trägers lässt sich dieser Idealerweise mit flüssigem Kunststoff tränken, wobei die elektrischen Anschlüsse an entsprechenden Stellen vorzufixieren sind. Jedwedes entsprechend zu verarbeitende Kunststoffmaterial mit elektrischer Leitfähigkeit kommt hier in Frage. Im Hinblick auf das konkrete Material sei lediglich beispielhaft auf die eingetragenen Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 201 08 442.2 U1 verwiesen.

Ein Heizleiter gemäß den voranstehenden Ausführungen lässt sich zu beliebigen Zwecken verwenden, insbesondere für eine elektrische Flächenheizung. So bietet sich insbesondere die Verwendung als Heizleiter für eine Wandheizung an, insbesondere zur Anbringung unter Wandfliesen, Wandplatten oder dergleichen. Insbesondere bei gitterartigem Trägermaterial und entsprechender Kunststoffbeschichtung lässt sich der Heizleiter flächig in den Dünnbettmörtel einbringen, ohne dabei die Klebeeigenschaft des Dünnbettmörtels zwischen Wand und Fliese bzw. Platte zu beeinträchtigen.

Entsprechend lässt sich der Heizleiter für eine Fußbodenheizung, insbesondere zur Anbringung unter Fußbodenfliesen, Fußbodenplatten oder dergleichen, verwenden. Auch hier ergeben sich die gleichen Vorteile bei entsprechender Struktur des Heizleiters.

In besonders raffinierter Weise lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Heizleiter Objektheizkörper realisieren, insbesondere in Form von Bildern, Plastiken oder dergleichen, wobei der Heizleiter in das Objekt eingebracht oder hinter dem Objekt unmittelbar an diesem befestigt ist. So lässt sich beispielsweise eine bemalte Glasplatte von der Rückseite her beheizen, so dass diese gleichzeitig als Objektheizkörper dient.

In ganz besonders vorteilhafter Weise, insbesondere bei elastischer Ausgestaltung des Trägermaterials, lässt sich der Heizleiter zur Realisierung einer Sitzheizung verwenden, insbesondere für eine Sitzheizung in einem Kraftfahrzeugsitz. Dabei wird der Heizleiter auf oder in das Polster des zu beheizenden Sitzes auf/eingebracht, so dass der Sitz bzw. die Rückenlehne des Kraftfahrzeugsitzes in idealer Weise beheizbar ist. Ein atmungsaktives Verhalten ist bei entsprechender Struktur des Trägermaterials gewährleistet.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, den Heizleiter in oder unter die Innensohle eines Schuhs einzubringen und damit eine Schuhheizung zu realisieren. Dies ist insbesondere bei Schuhen von großem Vorteil, wobei die Energieversorgung in den Schuh integriert sein kann. Eine separate Batteriepackung oder ein Akku könnte der Benutzer mit sich führen.

Bei entsprechend elastischer Ausgestaltung des Heizleiters und unter Zugrundelegung einer beliebigen Konfektionierbarkeit, so beispielsweise bei Verwendung einer fliegengitterähnlichen Struktur oder bei Verwendung eines textilen Gewebes als Trägermaterial, könnte der Heizleiter zum Beheizen von jedwedem Gewebe bzw. textilen Materialien verwendet werden, indem nämlich der Heizleiter in das Gewebe bzw. Material, vorzugsweise zwischen zwei Schichten des Gewebes bzw. Materials, eingebracht wird. So könnte es sich bei dem Gewebe bzw. Material um eine Decke, ein Bettbezug, ein Spannbetttuch, um Kleider oder dergleichen handeln. Im Konkreten ließen sich auf diese Art und Weise Hosen, Jacken, Mäntel oder dergleichen beheizen, wobei die Einbringung des Heizleiters in entsprechende Kleidungsstücke auch reversibel gestaltet sein kann.

Schließlich ist es auch denkbar, entsprechend konfektionierte Heizleiter in oder auf das Innenfutter eines Handschuhs zur Realisierung einer Handschuhheizung zu verbringen. Auch hier spielt die Materialauswahl, insbesondere die Elastizität des Trägermaterials sowie die Atmungsaktivität des Heizleiters insgesamt, eine ganz besondere Rolle.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung aus zugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
die einzige Figur
in einer schematischen Ansicht, der Einfachheit halber mit durchgezogenen Linien, ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Heizleiters mit Gitterstruktur.
Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heizleiters für eine elektrische Widerstandsheizung, wobei es sich dabei im Konkreten um eine elektrische Flächenheizung handelt, wie sie beispielsweise unter den Fußbodenfliesen im Badezimmer Verwendung finden kann. Grundsätzlich ist der Heizlei ter mit beliebigen Spannungen betreibbar, wobei sich die Versorgung mit Niederspannung aus Sicherheitsgründen eignet.
Die Figur zeigt schematisch, dass der Heizleiter einen elektrisch nicht leitenden Träger 1 und eine elektrisch leitende Beschichtung 2 des Trägers 1 umfasst. Des Weiteren sind zwei elektrische Anschlüsse 3 vorgesehen, die in die elektrisch leitende Beschichtung 2 eingebettet bzw. eingegossen sind.
Bei dem in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich im Konkreten um einen Träger 1 mit gitterartiger Struktur 4. Als Heizleiter wirkt die elektrisch leitende Beschichtung 2 zwischen den parallel zueinander angeordneten elektrischen Anschlüssen 3. Zwischen der gitterartigen Struktur 4 sind Freiräume 5, durch die beim Plattenlegen beispielsweise der Dünnbettmörtel oder Kleber hindurchdringen kann. Insoweit eignet sich der Heizleiter ganz besonders für eine Verlegung im Dünnbettmörtel oder Klebstoff zum Verlegen von Fliesen.
Des Weiteren sei angemerkt, dass bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel der elektrisch nicht leitende Träger 1 aus einem fasrigen Material oder Kunststoff hergestellt ist. Bei der elektrisch leitenden Beschichtung 2 handelt es sich um einen besonderen Kunststoff, der aufgrund seiner Additive elektrisch leitend ist.

Claims

Heizleiter für eine elektrische Widerstandsheizung, mit einem elektrisch nicht leitenden Träger (1) in Form eines Gewebes, eines Geflechts oder einer sonstigen gitterartigen bzw. gitterähnlichen Struktur und einer elektrisch leitenden Beschichtung (2), wobei die Beschichtung (2) elektrische Anschlüsse (3) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) den Träger (1) durchdringt und die einzelnen Fasern des Gewebes, des Geflechts oder der gitterartigen bzw. gitterähnlichen Struktur festhaftend umschließt.
Heizleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Widerstandsheizung mit Niederspannung betreibbar ist.
Heizleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) flächig ausgebildet ist.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) biegsam und/oder verformbar ausgeführt ist.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) ein textiles Gewebe ist.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) im Sinne eines Fliegengitters ausgeführt ist.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) parallel an den Träger (1) angelegt und elektrisch leitend mit der Beschichtung (2) verbunden sind.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) als elektrisch leitende Drähte, Streifen oder Bahnen ausgeführt sind.
Heizleiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) aus Kupfer hergestellt sind.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) als Drähte in das Gewebe eingeschoben oder eingewoben sind.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) parallel zueinander verlaufend und mit möglichst großem Abstand zueinander in bzw. an dem Träger (1) angeordnet sind.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (3) vermittels der Beschichtung (2) in die Struktur des Heizleiters eingebunden sind.
Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) aus elektrisch leitendem Kunststoff hergestellt ist.
Heizleiter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff elektrisch leitende Additive wie Graphit, Ruß oder Metallpartikel enthält.
Heizleiter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff durch Streichen, Besprühen oder Tränken flüssig auf den Träger (1) aufbringbar ist.
Verwendung eines Heizleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine elektrische Flächenheizung,
Verwendung eines Heizleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine Wandheizung, zur Anbringung unter Wandfliesen, Wandplatten oder sonstigen Wandverkleidungen.
Verwendung eines Heizleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine Fußbodenheizung, zur Anbringung unter Fußbodenfliesen, Fußbodenplatten oder sonstigen Fußbodenbelägen.
Verwendung eines Heizleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für flache Objektheizkörper in Form von Bildern oder Plastiken, wobei der Heizleiter in das Objekt eingebracht oder hinter dem Objekt unmittelbar an diesem befestigt ist.
Verwendung eines Heizleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine Sitzheizung in einem Kraftfahrzeug, zur Einbringung auf oder in das Polster des zu beheizenden Sitzes.
Verwendung eines Heizleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine Schuhheizung zur Einbringung in oder unter die Innensohle des Schuhs.
Verwendung eines Heizleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Beheizen von Gewebe bzw. textilen Materialien, wobei der Heizleiter in das Gewebe bzw. Material eingebracht ist.
Verwendung eines Heizleiters nach Anspruch 22, wobei es sich bei dem Gewebe bzw. Material um eine Decke, einen Bettbezug, ein Spannbetttuch oder um Kleider handelt.
Verwendung eines Heizleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine Handschuhheizung zur Einbringung in oder unter das Innenfutter eines Handschuhs.