DE19816816A1

DE19816816A1 - Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement

Info

Publication number: DE19816816A1
Application number: DE1998116816
Authority: DE
Inventors: Ralf Dietz; Wolfgang Boettger; Richard Schwarzkopf; Ludwig Faerber
Original assignee: AUNDE TECHNOTEX GmbH; Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: AUNDE TECHNOTEX GmbH; Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1999-10-21

Abstract

Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement (8), mit einem elektrisch nicht leitenden Grundgewebe, in das stromleitende Kontaktleiter (1, 2) und Heizleiter (3) eingebunden sind, wobei die Heizleiter (3) zwischen den in einem Abstand voneinander angeordneten Kontaktleitern (1, 2) wellen- oder mäanderförmig nebeneinander verlaufen und eine gegenüber dem Abstand der Kontaktleiter (1, 2) größere Länge aufweisen. Die Heizleiter (3) berühren sich über ihre Länge an mehreren Stellen mit benachbarten Heizleitern (3) stromleitend und bilden dadurch ein Heiznetz.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch erwärmbares Flächenheizelement mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiges Flächenheizelement ist in der EP-A-0 548 574 beispielsweise als Sitz heizung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, das zwischen zwei mit einer Span nungsquelle verbindbaren Kontaktleitern nebeneinander angeordnete Heizleiter auf weist, die über Maschenfäden des Grundgewebes sinusförmig verlaufen und strom durchflossen eine Erwärmung einer Sitzfläche oder dgl. bewirken. Die vorzugsweise aus Kohlefasern bestehenden Heizleiter können auch in einer anderen vorgebbaren Weise über das Grundgewebe verlaufen, ohne daß sich benachbarte Heizleiter zwi schen den Kontaktleitern berühren. Die Heizleiter kreuzen die Kontaktleiter im rech ten Winkel und werden von darüber liegenden Maschen des Grundgewebes gegen die Kontaktleiter gepreßt. Dadurch soll ein homogenes Heizelement mit besonders hoher Flexibilität auch unter mechanischen Belastungen gebildet sein, das einen stets gleichbleibenden Widerstandswert aufweist. Das Grundgewebe ist jedoch ein maschenbildendes Gestricke oder Gewirke, das sich bei Zugbelastungen erheblich dehnt. Bei größeren Verformungen des Grundgewebes kann es deshalb vorkom men, daß die nicht dehnbaren Heizleiter aus Kohlenstoff brechen. Ist ein Heizleiter gebrochen, so fällt dieser insgesamt aus, wodurch ein entsprechender Bereich von dem Flächenheizelement nicht oder von den benachbarten Heizleitern spürbar weniger erwärmt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch erwärmbares Flächenheiz element mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, das auch bei einem Bruch eines Heizleiters weitgehend gleichmäßig zu erwärmen ist.

Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Nachdem sich die Heizleiter über ihre Länge an mehreren Stellen mit benachbarten Heizleitern stromleitend berühren und von Fäden des Grundgewebes in Berührung gehalten sind, bilden die Heizleiter ein Heiznetz, bei dem sich der Bruch eines Heiz leiters lediglich an einer Heiznetzmasche auswirkt. Die intakten Bereiche des gebro chenen Heizleiters werden über andere, mit benachbarten Heizleitern gebildete Heiznetzmaschen stromdurchflossen, wodurch sich auch nach einem Bruch eines Heizleiters das stromdurchflossene Flächenheizelement weitgehend gleichmäßig er wärmen kann. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Grund gewebe in zwei zueinander senkrechten Richtungen jeweils etwa parallel verlaufen de Fäden auf und sind die Heizleiter mit einer solchen, gegenüber dem Abstand der Kontaktleiter größeren Länge gefertigt, daß bei einer Zugbeanspruchung des Grund gewebes allenfalls Fäden des Grundgewebes in eine gestreckte Länge gelangen, jedoch nicht die Heizleiter. Die Heizleiter können dadurch aus einem nicht oder wenig dehnbaren Material gefertigt sein, das sich beispielsweise an eine veränderli che Form eines mit dem Flächenheizelements versehenen Körpers anpassen kann. Die Heizleiter können in einfacher Weise lediglich über Fäden des Grundgewebes in stromleitendem Kontakt gehalten sein.

Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Flächenheizelements in Draufsicht,

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Flächenheizelement mit an die Kontaktleiter ange schlossenen Stromleitern,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei miteinander verbundenen Flächenheizelementen,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, mit gegenüber dem zweiten Ausführungs beispiel abgeändertem zweiten Flächenheizelement und

Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel mit zwei separat erwärmbaren Flächenheiz elementen.

Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Flächenheizelements ist beispielsweise unter der Sitzfläche eines nicht dargestellten Fahrzeugsitzes angeordnet und ermöglicht eine Erwärmung dieser Sitzfläche. Das Flächenheizelement ist vereinfacht dargestellt und enthält ein in der Figur nicht ohne weiteres erkennbares Grundgewebe, bei dem Fäden in zwei zueinander senkrechten Hauptrichtungen jeweils parallel verlaufen. In das Grundgewebe sind zwei Kontaktleiter 1, 2 eingebettet, die zueinander etwa parallel angeordnet sind und jeweils aus einzelnen oder mehreren elektrisch leitenden Drähten, Fäden oder dgl. bestehen können, wie dies in der Figur durch unterbrochene Linien angedeutet ist. Mit den Kontaktleitern 1, 2 sind mehrere Heizleiter 3 verbunden, die eine gegenüber dem Abstand der Kontaktleiter 1, 2 größere Länge aufweisen und zwischen den Kontaktleitern 1, 2 beispielsweise sinusförmig oder mäanderförmig verlaufen. Die Heizleiter 3 berühren sich über ihre Länge an mehreren Stellen mit benachbarten Heizleitern 3 und stehen dadurch mit benachbarten Heizleitern 3 in stromleitendem Kontakt. An den Berührstellen sind die Heizleiter 3 lediglich von Fäden 4 des Grundgewebes in stromleitendem Kontakt gehalten, wodurch die Heizleiter 3 das in Fig. 1 dargestellte Heiznetz bilden. Die Heizleiter 3 weisen eine derartige Länge auf, daß bei einer Dehnung des Grundgewebes in einer beliebigen Richtung allenfalls Fäden des Grundgewebes in eine gestreckte Lage gelangen, jedoch nicht die Heizleiter 3. Benachbarte Heizleiter 3 verlaufen zumindest an einigen Berührstellen über eine vorgebbare Länge parallel und sind auf dieser Länge von mehreren Fäden 4 des Grundgewebes in stromleitendem Kontakt gehalten. Die Heizleiter 3 sind vorzugsweise durch Kohlefasern oder kohlenstoffbeschichtete Fäden gebildet.

In Fig. 2 ist das in Fig. 1 abgebildete Flächenheizelement verkleinert und vereinfacht dargestellt. Wie zu erkennen ist, sind an die Kontaktleiter 1, 2 Stromleitungen 6, 7 angeschlossen, die mit einer Stromquelle, beispielsweise der Fahrzeugbatterie verbindbar sind.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind zwei Flächenheizelemente 8, 9 vorgesehen, von denen das Flächenheizelement 8 mit dem in den beiden vorhergehenden Figuren angegebenen Flächenheizelement übereinstimmt. Die beiden Flächenheizelemente 8, 9 grenzen aneinander an und verwenden den Kontaktleiter 2 gemeinsam. Das gesamte Flächenheizelement weist somit drei Kontaktleiter 1, 2, 10 auf, bei dem zwischen den Kontaktleitern 1, 2 die Heizleiter 3 und zwischen den Kontaktleitern 2, 10 die Heizleiter 11 angeordnet sind. Die Heizleiter 3 weisen eine etwa gleiche Länge auf. Ebenso weisen die Heizleiter 11 eine etwa gleiche Länge auf, die jedoch geringer als die Länge der Heizleiter 3 ist. Die Fläche des Flächenheizelements 9 ist kleiner als die Fläche des Flächen heizelements 8. An die Kontaktleiter 1 und 10 sind Stromleitungen 7 und 12 ange schlossen, die mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle, beispielsweise einer Fahrzeugbatterie zu verbinden sind. Fließt durch die Heizleiter 3 und 11 ein elektri scher Strom so erwärmen sie sich und geben ihre Wärme an eine über den Flächenheizelementen 8 und 9 befindliche Fläche ab. Die Wärmeabgabe der Heiz leiter 3 und 11 hängt von der Größe der einzelnen Flächenheizelemente 8 und 9, der Länge und dem Querschnitt bzw. dem Material der Heizleiter 3 und 11 und dem durch die Heizleiter 3 und 11 fließenden elektrischen Strom ab, der beispielsweise über einen Spannungsregler einstellbar sein kann.

Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist ähnlich wie das zweite Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 gebildet. Zur Vermeidung einer wiederholten Beschreibung sind zwischen diesen Ausführungsbeispielen vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszahlen und zur Unterscheidung in Fig. 4 teilweise mit einem hoch gestellten Zeichen versehen. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel weist das Flächenheizelement 9' Heizleiter 11' auf, die sich gegenüber dem in Fig. 3 darge stellten Flächenheizelement 9 über eine größere Fläche erstrecken und in der Länge und/oder Anzahl und/oder bezüglich dem Querschnitt oder dem verwendeten Material gegenüber den Heizleitern 11 in Fig. 3 unterschiedlich sind.

Bei dem Fig. 5 entsprechenden vierten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls zwei Flächenheizelemente 8', 9" verwendet, die aneinander angrenzen und einen Kontaktleiter 2 gemeinsam nutzen. Die mit den beiden vorhergehenden Ausfüh rungsbeispielen vergleichbaren Teile weisen zur Vermeidung einer wiederholten Be schreibung eine gleiche Bezugszahl und teilweise ein hochgestelltes Zeichen auf. Bei dieser Ausführung sind durch die drei mit den Kontaktleitern 1, 2, 12 verbunde nen Stromleitungen 6, 7, 12 das Flächenheizelement 8' durch Anlegen einer Span nung an die Stromleitungen 6, 7 und das Flächenheizelement 9" durch Anlegen ei ner Spannung an die Stromleitungen 6, 12 jeweils separat oder gemeinsam zu er wärmen. Dabei ist die Erwärmung wie bei den vorhergehenden Ausführungen durch eine entsprechende Längenausbildung der Heizleiter 3' bzw. 11", Wahl des Heiz leiterquerschnitts oder des verwendeten Materials, bzw. der Anzahl und Flächenver teilung der Heizleiter 3', 11" sowie einer beispielsweise stufenlosen Veränderung der an die betreffenden Stromleitungen 6, 7 bzw. 6, 12 angelegten Spannung weitgehend steuerbar, um einen vorgegeben Flächenbereich in einer gewünschten Weise gleichmäßig oder unterschiedlich zu erwärmen.

Bei allen Ausführungsbeispielen sind die Heizleiter, die Kontaktleiter und die Strom leiter von einer oberen und einer unteren, nicht leitenden Decklage überdeckt, die beispielsweise mit dem Grundgewebe verwebt oder auf andere Weise verbunden ist und die Kontaktleiter, die Heizleiter und die Stromleitungen schützt und elektrisch isoliert. Das Flächenheizelement kann ein beliebiges Heizelement sein, das bei spielsweise ein Verkleidungsteil, ein Lenkrad oder ein Schloß erwärmen kann. Es ist auch möglich, das Flächenheizelement beispielsweise in einen flexiblen, nicht stromleitenden Kunststoff oder dergleichen einzubetten.

Claims

1. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement, mit einem elektrisch nicht leiten den Grundgewebe, in das stromleitende Kontaktleiter und Heizleiter ein gebunden sind, wobei die Heizleiter zwischen den in einem Abstand voneinan der angeordneten Kontaktleitern Wellen- oder mäanderförmig nebeneinander verlaufen und eine gegenüber dem Abstand der Kontaktleiter größere Länge aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") über ihre Länge an mehreren Stellen mit benachbarten Heizleitern (3, 3', 11, 11', 11") stromleitend berühren und dadurch ein Heiznetz bilden.

2. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") und die benachbarten Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") an den Berührstellen von Fäden (4) des Grundgewebes in stromleitendem Kontakt gehalten sind.

3. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") eine derartige Länge aufweisen, daß bei einer Dehnung des Grundgewebes in einer beliebigen Richtung allenfalls Fäden des Grundgewebes in eine gestreckte Lage gelangen, jedoch nicht die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11").

4. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgewebe in zwei zueinander senkrechten Richtungen jeweils etwa parallel verlaufende Fäden aufweist.

5. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") zumindest an einigen Berührstellen über eine vorgegebene Länge parallel verlaufen und auf dieser Länge mehrere Fäden (4) des Grundgewebes die benachbarten Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") in stromleitendem Kontakt halten.

6. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") durch Kohle fasern oder durch kohlenstoffbeschichtete Fasern oder Fäden gebildet sind.

7. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8, 9' bzw. 8', 9") über ein gemeinsames Grundgewebe verbunden sind.

8. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß zwei Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8, 9' bzw. 8', 9") anei nander angrenzen, die einen gemeinsamen Kontaktleiter (2) aufweisen und die Kontaktleiter (1, 2, 10) mit Stromleitern (6, 7, 12) in Verbindung stehen, von denen jeweils zwei Stromleiter (1, 2 bzw. 2, 10) mit einer Spannungsquelle zu verbinden sind.

9. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (3 bzw. 3' bzw. 11 bzw. 11' bzw. 11") eines Flächenheizelements (8, 8', 9, 9', 9") eine etwa gleiche Länge aufweisen.

10. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8, 9' bzw. 8', 9") in der Länge und/oder im Querschnitt und/oder im Material unterschiedliche Heizleiter (3, 11 bzw. 3, 11' bzw. 3', 11") aufweisen oder die Heizleiter (3, 11 bzw. 3, 11' bzw. 3', 11") der Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8, 9' bzw. 8', 9") unterschiedlich dicht angeordnet und/oder mit unterschiedlichen elektrischen Strömen zu versorgen sind.

11. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenheizelemente (8, 9 bzw. 8, 9' bzw. 8', 9") einzeln oder gemeinsam elektrisch erwärmbar sind.

12. Elektrisch erwärmbares Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (3, 3', 11, 11', 11") und die Kontaktleiter (1, 2, 10) und die Stromleitungen (6, 7, 12) von einer oberen und einer unteren, elektrisch nicht leitenden Decklage überdeckt oder in einen elastisch verformbaren Kunststoff eingebettet sind.