DE19836148A1 - Widerstandsflächenheizelement - Google Patents

Abstract

Widerstandsflächenheizelement, das zumindest eine Widerstandsschicht, zwei Leiterschichten sowie zwischen den jeweiligen Schichten angeordnete Isolierschichten umfaßt, wobei DOLLAR A die Widerstandsschicht an zwei Seiten im Randbereich jeweils eine Kontaktelektrode und die erste und zweite Leiterschicht im Randbereich jeweils eine Kontaktelektrode aufweisen, DOLLAR A die Kontaktelektroden in Längsrichtung an zumindest einer Seite über die jeweiligen Schichten herausragen, und DOLLAR A eine Kontaktelektrode der Widerstandsschicht sich mit der Kontaktelektrode der ersten Leiterschicht deckt und die zweite Kontaktelektrode der Widerstandsschicht und die Kontaktelektrode der zweiten Leiterschicht zueinander und zu der Kontaktelektrode der ersten Leiterschicht versetzt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Widerstandsflächenheizelement.

Widerstandsheizelemente werden vielseitig, z. B. zur Beheizung von Räu­ men, eingesetzt. Hierbei erweisen sich Widerstandsflächenheizelemente als besonders vorteilhaft, da bei ihnen die Wärme über die gesamte Fläche einer Widerstandsschicht abgegeben werden kann.

In einigen Bereichen, z. B. bei Altbauten, ist es notwendig, eine Wider­ standsflächenheizung zur Verfügung zu stellen, die hohe Leistungen erzeu­ gen kann. Gleichzeitig muß das Widerstandsflächenheizelement aber auch bei mechanischer Beschädigung und dem Auftreten von z. B. Spritzwasser in der Umgebung ohne Sicherheitsrisiken eingesetzt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Widerstandsflächenheizele­ ment zu schaffen, daß diesen Anforderungen genügt und zudem einfach elektrisch angeschlossen und installiert werden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe durch ein Widerstandsheizelement gelöst werden kann, das einen Betrieb mit Netz­ spannung erlaubt und bei dem mehrere elektrisch leitende Schichten vorgese­ hen sind, in denen Kontaktelektroden so ein- bzw. aufgebracht sind, daß beim Kontaktieren des Widerstandsheizelementes an einer vorgegebenen Stelle nur eine ausgewählte Anzahl von Kontaktelektroden erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Widerstandsflächenheizele­ ment gelöst, das zumindest eine Widerstandsschicht, zwei Leiterschichten, sowie zwischen den jeweiligen Schichten angeordnete Isolierschichten um­ faßt, wobei die Widerstandsschicht an zwei Seiten im Randbereich jeweils eine Kontaktelektrode und die erste und zweite Leiterschicht im Randbe­ reich jeweils eine Kontaktelektrode aufweisen, die Kontaktelektroden in Längsrichtung an zumindest einer Seite über die jeweiligen Schichten herausragen, und eine Kontaktelektrode der Widerstandsschicht sich mit der Kontaktelektrode der ersten Leiterschicht deckt und die zweite Kontaktelek­ trode der Widerstandsschicht und die Kontaktelektrode der zweiten Leiter­ schicht zueinander und zu der Kontaktelektrode der ersten Leiterschicht ver­ setzt sind.

Dieses Widerstandsflächenheizelement erlaubt ein sicheres Betreiben mit Netzspannung. Hierbei wird die eine Kontaktelektrode der Widerstands­ schicht an den Nulleiter und die andere an die Phase angeschlossen, wo­ durch ein Stromfluß parallel zur, d. h. durch die Fläche der Widerstands­ schicht erzeugt wird. Durch diesen Stromfluß erwärmt sich die Wider­ standsmasse der Widerstandsschicht und erzeugt über die gesamte Fläche Wärme, die an die Umgebung abgegeben werden kann.

Die weiterhin vorgesehene erste Leiterschicht wird an den Nulleiter ange­ schlossen und bildet eine Abschirmung der Widerstandsschicht zu der zweiten Leiterschicht, die den eigentlichen Schutzleiter darstellt. Bei bei­ spielsweise mechanischer Beschädigung des Widerstandsflächenheizelemen­ tes kann durch den Schutzleiter ein Schutzschalter bzw. Fehlerstromschalter ausgelöst werden.

Die zwischen der Widerstandsschicht und dem Schutzleiter vorgesehene weitere Leiterschicht fungiert in dem erfindungsgemäßen Widerstandsflä­ chenheizelement als Abschirmung und kann eine kapazitive Kopplung zwi­ schen der Widerstandsschicht und der Schutzleiterschicht verhindern.

Aufgrund des Aufbaus des erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizele­ mentes kann dieses mit einfachen Mitteln kontaktiert werden. So kann das elektrische Kontaktieren bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsflächen­ heizelement durch Einbringen von Kontaktelementen, z. B. Kontaktnasen, die sich durch die Dicke des Widerstandsflächenheizelementes erstrecken, erfolgen. Wird eine solche Kontaktnase, die jeweils elektrisch entweder mit der Phase, dem Nulleiter oder der Erdung der Stromzuführung verbunden ist, in das erfindungsgemäße Widerstandsflächenheizelement eingebracht, so kommt diese Nase ausschließlich mit den gewünschten Kontaktelektro­ den der jeweiligen Schicht in Verbindung. Ein Kurzschluß zwischen den einzelnen Kontaktelektroden kann somit vermieden werden.

Darüber hinaus erlaubt der Aufbau des erfindungsgemäßen Widerstandsflä­ chenheizelementes auch eine kraft- oder formschlüssige Verbindung zwi­ schen der Stromzuführung und den Kontaktelektroden. Eine solche Kraft oder formschlüssige Verbindung kann durch Kontaktierungsmittel erzeugt werden, die die Kontaktelektroden in der Tiefe kontaktieren. Dabei können Klemmen verwendet werden, die an vorgegebenen Stellen von oben und unten über elektrisch leitende Kontaktzungen oder -zähne in das Wider­ standsflächenheizelement eingreifen. Eine solche Kontaktierung in der Tiefe ist nur mit einem erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizelement mög­ lich. Würden bei herkömmlichen Widerstandsflächenheizelementen ein zu­ sätzlicher Schutzleiter und eine Abschirmung angebracht, so würde durch den Druck zur Einbringung des Kontaktelements und durch das Kontakte­ lement selber ein Kurzschluß zwischen den einzelnen Schichten erzeugt werden. Die Kontaktierung in der Tiefe bietet aber über den präzisen An­ schluß vorbestimmter Kontaktelektroden hinaus den Vorteil, daß die form­ schlüssige Verbindung zwischen dem Widerstandsflächenheizelement und der Stromversorgung auch Zug- und Schubbelastungen standhalten kann.

Da das erfindungsgemäße Widerstandsflächenheizelement mit Netzspan­ nung betrieben werden kann, ist der bauliche Aufwand für ein solches Wi­ derstandsflächenheizelement gering. Transformatoren und andere große Bauteile, die für Niedrigspannungselemente notwendig wären, sind bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizelement entbehrlich. Durch die­ sen geringen konstruktiven Aufwand bieten sich eine Vielzahl von Einsatz­ möglichkeiten für das erfindungsgemäße Widerstandsflächenheizelement an.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die zueinander versetzt angeordneten Kontaktelektroden parallel zueinander und parallel zu den sich deckenden Kontaktelektroden.

Durch diese Anordnung wird über die gesamte Länge des Widerstandsflä­ chenheizelementes eine unmittelbare Berührung zwischen den Kontaktelek­ troden vermieden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Widerstandsflächenheize­ lement auf der den übrigen Schichten abgewandten Seite der zweiten Leiter­ schicht und der Widerstandsschicht jeweils eine weitere Isolierschicht auf.

Durch diese Isolierschichten kann das gesamte Widerstandsflächenheizele­ ment wasserdicht eingeschlossen werden und eine Gefahr bei Berührung des Flächenheizelementes vermieden werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die über die Leiterschichten bzw. die Widerstandsschicht herausragenden Enden der Kontaktelektroden von den diese umgebenden Isolierschichten bedeckt. Durch diese Isolation wird ein Herausragen von Kontaktelektroden aus dem Widerstandsflächen­ heizelement vermieden. Insbesondere beim Einsatz in feuchter Umgebung, z. B. bei Spritzwasser ist die Isolierung des gesamten Widerstandsflächen­ heizelement, insbesondere der Kontaktelektroden von besonderer Wichtig­ keit, um eine Sicherheit beim Einsatz des Heizelementes gewähren zu kön­ nen.

Die Widerstandsschicht kann als Widerstandsmasse Ruß umfassen. Vor­ zugsweise dient als Widerstandsmasse für die Widerstandsschicht aber ein elektrisch leitendes Polymer.

Der Einsatz eines elektrisch leitenden Polymers in der Widerstandsmasse bringt unter anderem den Vorteil, daß das gesamte Widerstandsflächenheiz­ element eine hohe Flexibilität aufweist und aufgrund der Elastizität gegen­ über mechanischen Belastungen und thermischen Schwankungen beständig ist. Weiterhin kann bei geeigneter Wahl eines elektrisch leitenden Polymers die Leistung des Widerstandsflächenheizelementes gegenüber der Leistung bei Verwendung von Ruß als Widerstandsmasse erhöht werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bestehen die Widerstandsschicht, die erste und die zweite Leiterschicht aus dem gleichen Material. Neben fertigungstechnischen Vorteilen hat diese Ausführungsform den weiteren Vorteil, daß z. B. bei Verwendung von elektrisch leitenden Polymeren das gesamte Widerstandsflächenheizelement eine hohe Flexibilität aufweist und somit ohne mechanische Beschädigung leicht gelagert, transportiert und in­ stalliert werden kann.

In der Fläche der Widerstandsschicht, der ersten und der zweiten Leiter­ schicht können bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizelement Aussparungen vorgesehen sein, wobei sich diese Aussparung in der Projek­ tion aufeinander decken. Solche Aussparungen, die z. B. eine kreisrunde Form aufweisen können, ermöglichen eine Befestigung des Widerstandsflä­ chenheizelementes z. B. an der Wand oder an dem Boden. Durch die Aus­ sparungen kann ein Befestigungsteil, z. B. eine Schraube, hindurchgeführt werden, ohne daß ein Kurzschluß der leitenden Schichten und der Wider­ standsschicht erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Widerstandsflä­ chenheizelement, das zumindest eine Widerstandsschicht, die in Teilberei­ chen eine Widerstandsmasse aufweist, zwei Leiterschichten, die jeweils in Teilbereichen ein leitfähiges Material aufweisen, sowie zwischen den je­ weiligen Schichten angeordnete Isolierschichten umfaßt, wobei die Wider­ standsschicht mindestens zwei Kontaktelektroden und die erste und zweite Leiterschicht jeweils mindestens eine jeweils einem Kontaktelektrodenpaar der Widerstandsschicht zugeordnete Kontaktelektrode aufweisen, die sich in Längsrichtung in der jeweiligen Schicht erstrecken und an mindestens einem Ende über die mit leitfähigem Material bzw. mit Widerstandsmasse verse­ henen Teilbereiche herausragen, und jeweils eine Kontaktelektrode eines Kontaktelektrodenpaares der Widerstandsschicht sich mit der diesem zuge­ ordneten Kontaktelektrode der ersten Leiterschicht deckt und die weitere Kontaktelektrode des Kontaktelektrodenpaares der Widerstandsschicht und die diesem zugeordnete Kontaktelektrode der zweiten Leiterschicht zuein­ ander und zu der ersten Kontaktelektrode des Kontaktelektronenpaares der Widerstandsschicht versetzt sind.

Dieser Aufbau des Widerstandsflächenheizelement bietet an verschiedenen Stellen des Widerstandsflächenheizelementes Kontaktierungsmöglichkeiten. So kann z. B. entsprechend den Abmessungen des mit dem Widerstandsflä­ chenheizelement zu bedeckenden Bereiches die geeignete Kontaktelektrode in der jeweiligen Schicht ausgewählt werden, von der aus der Weg zur Stromzuführungsleitung am geringsten ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Kontaktelek­ troden über die gesamte Länge des Widerstandsflächenheizelementes.

Hierdurch wird eine Erwärmung des Widerstandsflächenheizelementes über die Teilbereiche auf der gesamten Länge und über die Breite, die durch die beiden in der Widerstandsschicht kontaktierten Kontaktelektroden begrenzt ist, erzielt.

Vorzugsweise erstrecken sich die mit Widerstandsmasse bzw. leitfähigem Material versehenen Teilbereiche über die gesamte Breite des Widerstands­ flächenheizelementes. Dadurch kann der zu erwärmende Bereich der Breite des Widerstandsflächenheizelementes bei einer Ausführungsform mit meh­ reren Kontaktelektrodenpaaren in der Widerstandsschicht zwischen dem Abstand eines Kontaktelektrodenpaares und der gesamten Breite des Wi­ derstandsflächenheizelement beliebig variiert werden.

Vorzugsweise sind die zwischen den Teilbereichen der jeweiligen Schicht liegenden, streifenförmigen Abstände frei von Widerstandsmasse bzw. von leitfähigem Material. Durch diese streifenförmigen Abstände werden mögli­ che Schnittkanten geschaffen, an denen das Widerstandsflächenheizelement geteilt werden kann. Wird in einem solchen Bereich, der frei von Wider­ standsmasse bzw. leitfähigem Material ist, das Widerstandsflächenheizele­ ment durchtrennt, so entstehen hierdurch aufgrund der durchgehenden Kontaktelektroden erneut Kontaktierungsmöglichkeiten. Das erfindungsge­ mäße Widerstandsflächenheizelement kann somit je nach Bedarf auf belie­ bige Größen zugeschnitten werden, ohne daß die Vorteile der über den Teil­ bereich hinaus stehenden Kontaktelektroden und die dadurch gegebene Kontaktierungsmöglichkeit verloren gehen.

Die Teilbereiche sind auf den einzelnen Schichten vorzugsweise so ange­ ordnet, daß sie sich in Projektion aufeinander decken. Beim Zerteilen eines erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizelementes kann somit sicherge­ stellt werden, daß sich an der Schnittkante keiner der Teilbereiche in der Widerstandsschicht oder der ersten oder zweiten Leiterschicht liegt und somit eine gefahrlose Kontaktierung möglich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Figuren weiter erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizelementes,

Fig. 2 Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Widerstandsflächenhei­ zelementes mit Teilbereichen,

Fig. 3 eine schematische Explosionsdarstellung eines Widerstandsflä­ chenheizelementes mit Teilbereichen.

In Fig. 1 ist ein Widerstandsflächenheizelement 1 dargestellt, bei dem eine Widerstandsschicht 10 zwischen zwei sich entlang den Seiten der Wi­ derstandsschicht 10 erstreckenden Kontaktelektroden 11, 12 angeordnet ist. Diese Widerstandsschicht 10 mit den Kontaktelektroden 11, 12 liegt zwi­ schen zwei Isolierschichten 70, 40. Auf der oberen Isolierschicht 40 ist eine erste Leiterschicht 20 angeordnet, die auf einer Seite im Randbereich eine Kontaktelektrode 21 aufweist. Auf dieser ersten Leiterschicht 20 befindet sich eine weitere Isolierschicht 50, die die Leiterschicht 20 von der zweiten Leiterschicht 30 trennt. Die zweite Leiterschicht 30 weist ebenfalls an einer Seite eine Kontaktelektrode 31 auf. Auf der zweiten Leiterschicht ist eine weitere Isolierschicht 60 angeordnet.

Die Kontaktelektrode 21 der ersten Leiterschicht 20 überlagert sich exakt mit der Kontaktelektrode 12 der Widerstandsschicht. Hierdurch kann eine Kontaktierung durch Einbringen eines Kontaktelements, z. B. einer Kon­ taktnase oder Kontaktzunge durch diese beiden Kontaktelektroden erfolgen. Die Kontaktelektrode 21 der ersten Leiterschicht 20 und die Kontaktelek­ trode 12 der Widerstandsschicht 10 werden an den Nulleiter der Stromver­ sorgung angeschlossen. Die Kontaktelektrode 31 der zweiten Leiterschicht 30 ist zu den Kontaktelektroden 12 und 21 versetzt angeordnet. In der dar­ gestellten Ausführungsform liegt die Kontaktelektrode 31 gegenüber den Kontaktelektroden 21 und 12 seitlich nach links versetzt. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Kontaktelektrode 31 gegenüber den Kontakt­ elektroden 12, 21 nach rechts, d. h. in Richtung der zweiten Kontaktelektro­ de 11 der Widerstandsschicht 10, versetzt anzuordnen. Bei Durchstoßen ei­ nes Kontaktelements durch diese Kontaktelektrode 31 wird ausschließlich diese mit der Stromzuführung kontaktiert. Ein Kurzschluß mit den weiteren Kontaktelektroden 12 und 21 kann nicht auftreten. Durch die zweite Leiter­ schicht 30 kann das Widerstandsflächenheizelement somit schutzgeerdet werden.

Die zweite Kontaktelektrode 11 der Widerstandsschicht 10 wird erfindungs­ gemäß an die Phase der Stromversorgung angeschlossen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ragen die Enden der Kontaktelektroden 11, 12, 21, 31 an einer Seite über die jeweiligen Schichten 10, 20, 30 hinaus. Die Kontaktierung der Kontaktelektroden, die in diesem überstehenden Bereich erfolgt, kann somit durch Kontaktelemente ausgeführt werden, die sich durch das Widerstandsflächenheizelement erstrecken, ohne einen Kurz­ schluß mit einer anderen Schicht zu erzeugen.

In der Fig. 1 sind weiterhin Aussparungen 14, 24, 34 in den Schichten 10, 20, 30 dargestellt. Diese Aussparungen 14, 24, 34 sind in den jeweiligen Schichten 10, 20, 30 so angeordnet, daß sie sich in Projektion aufeinander decken. Zur Befestigung des Widerstandsflächenheizelementes 1 an einer Wand oder einem Fußboden kann z. B. eine Schraube durch diese Ausspa­ rungen hindurchgeführt werden. Die Schraube tritt dabei lediglich mit den Isolierschichten 40, 50, 60, 70 in Kontakt, ist aber von den elektrisch leiten­ den Schichten 20, 30 und der Widerstandsschicht 10 beabstandet. Hierdurch wird ein Kurzschluß zwischen den Schichten 10, 20, 30 vermieden und da­ durch eine zuverlässige sichere Befestigungsmöglichkeit für das erfin­ dungsgemäße Widerstandsflächenheizelement gegeben.

In der Fig. 1 sind die Kontaktelektroden an den jeweiligen Schichten an der Kante angeordnet. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Kontaktelektroden so anzuordnen, daß diese von der Kante beabstandet im Randbereich der jeweiligen Schicht liegt.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizelementes ist zum einen die einfache und zuverlässige Kontaktierungsmöglichkeit durch die Anordnung durch die Kontaktelektroden zueinander und die Möglichkeit, dieses Widerstandsflächenheizelement mit 220 V Wechselspannung be­ treiben zu können. Bei der Beaufschlagung des Widerstandsflächenheizele­ mentes mit Netzspannung muß eine Erdung des Elementes möglich sein. Diese wird durch die zweite Leiterschicht erzeugt. Hierbei wird die Kontak­ telektrode 31 der zweiten Leiterschicht an die Schutzleitung der Stromver­ sorgung angeschlossen.

Zur Abschirmung dieses Schutzleiters von der Widerstandsschicht und den darin liegenden Kontaktelektroden ist die erste Leiterschicht 20 vorgesehen. Diese wird an den Nulleiter der Stromversorgung angeschlossen und dabei gleichzeitig mit der einen Kontaktelektrode der Widerstandsschicht kontak­ tiert.

In Fig. 2 ist die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Widerstandsflächenheizelements dargestellt. Zum besseren Verständnis ist die Isolierschicht 60 bei dieser Figur nicht wiedergegeben. Die zweite Leiterschicht 30 weist in der dargestellten Ausführungsform zwei Kontaktelektroden 31, 31' auf. Diese Kontaktelektroden sind jeweils einem Kontaktelektrodenpaar 11, 12 bzw. 11', 12' der Widerstandsschicht 10 zugeordnet. Weiterhin ist jedem Kontaktelektrodenpaar jeweils eine Kon­ taktelektrode 21 bzw. 21' der ersten Leiterschicht 20 zugeordnet. Die Kon­ taktelektroden 12, 21 bzw. 12', 21' decken sich vollständig. Die Kontakte­ lektroden 31 bzw. 31' hingegen sind zu diesen sich deckenden Kontaktelek­ troden 12, 21, 12', 21' seitlich versetzt angeordnet. Der Abstand zwischen den Elektroden 31 und 12, 21 ist gering gegenüber dem Abstand zwischen den Kontaktelektroden 11 und 21 der Widerstandsschicht. In dem Bereich zwischen den Kontaktelektroden 11, 12 erfolgt der beim Anlegen der Span­ nung erzeugte Stromfluß, so daß dieser Bereich erwärmt wird. Die Kontak­ telektrode 11 ist in Projektion zu der Kontaktelektrode 31', die dem näch­ sten Kontaktelektrodenpaar 11', 12' zugeordnet ist, beabstandet. Auch dieser Abstand ist gegenüber dem Abstand zwischen dem Elektrodenpaar 11, 12 bzw. 11', 12' gering.

Über die Länge des Widerstandsflächenheizelementes 1 sind Teilbereiche 13, 23, 33 vorgesehen, in denen in den Leiterschichten 20, 30 leitfähiges Material und in der Widerstandsschicht 10 Widerstandsmasse vorliegt. Die Teilbereiche 13, 23, 33 der einzelnen Schichten decken sich in Projektion aufeinander. Zwischen diesen Teilbereichen sind Abstände gegeben, in de­ nen weder Widerstandsmasse noch elektrisch leitendes Material vorliegt. Diese Abstände erstrecken sich streifenförmig über die gesamte Breite des Widerstandsflächenheizelementes. Die Abmessung des Streifens ist im Ge­ gensatz zu der Abmessung der Teilbereiche 13, 23, 33 gering. Die Abstände dienen als mögliche Schnittkanten S beim Zerteilen des erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizelementes. In diesen Abständen liegen lediglich die Isolierschichten sowie die sich durch die gesamte Länge des Widerstands­ flächenheizelementes erstreckenden Kontaktelektroden vor.

Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, können unterschiedliche Bereiche des Wi­ derstandsflächenheizelementes 1 an die Stromversorgung angeschlossen und dadurch erwärmt werden. So ist zum einen eine Kontaktierung der Kontakt­ elektroden 11', 12 in der Widerstandsschicht mit weiterem Anschluß der Leiterschichten 20, 30 über die Kontaktelektroden 21, 31 möglich. Bei einer solchen Kontaktierung wird das Widerstandsflächenheizelement über seine gesamte Breite und die über die Länge verteilten Teilbereiche erwärmt. Der Abstand zwischen den Teilbereichen wird vorzugsweise gering gehalten, um den Verlust an Fläche, über die Wärme abgegeben wird, zu minimieren.

In Fig. 3 ist eine Explosionsdarstellung eines Widerstandsflächenheizele­ mentes 1 mit Teilbereichen 13, 23, 33 gezeigt. In dieser Darstellung ist die Lage der Kontaktelektroden in den einzelnen Schichten und insbesondere die relative Lage der Kontaktelektroden der einzelnen Schichten zueinander ersichtlich. Die Isolierschichten 40, 50, 60, 70 sind in Fig. 3 nicht darge­ stellt.

Die Isolierschichten sind jedoch so dimensioniert, daß sie sich in Längs- und Breitenrichtung über die Flächen 10, 20, 30 hinaus erstrecken und vor­ zugsweise die über die Enden der Schichten hinausragenden Kontaktelek­ troden abdecken.

Die Größe des erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheizelementes ist va­ riabel. Es können Breiten von z. B. 250 mm, 500 mm, 625 mm, 1000 mm, 1250 mm oder 1,5 m realisiert werden. Der Abstand zwischen den jeweils ein Kontaktelektrodenpaar bildenden Kontaktelektroden der Widerstands­ schicht kann ebenfalls variiert werden. Es können z. B. Abstände von z. B. 10 cm vorgesehen sein. Auch eine feinere Unterteilung, d. h. ein geringerer Abstand zwischen den Elektroden des Kontaktelektrodenpaares ist möglich. Durch eine solche feinere Unterteilung wird bei einer Ausführungsform wie diese in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, die Möglichkeit gegeben, das Wider­ standsflächenheizelement auf eine beliebige Breite zuzuschneiden. Zu die­ sem Zweck wird das Widerstandsflächenheizelement an einer Stelle S', die zwischen einer Kontaktelektrode 11 der Widerstandsschicht und der Kon­ taktelektrode 31' der zweiten Leiterschicht liegt, durchtrennt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform würden sich dadurch zwei separate Widerstandsflächenheizelemente ergeben, die unmittelbar eingesetzt werden können.

Das erfindungsgemäße Widerstandsflächenheizelement weist somit den weiteren Vorteil auf, daß dieses mehrere Kontaktierungsmöglichkeiten über die Breite, durch das Vorliegen mehrerer Kontaktelektrodenpaare, und über die Länge, durch die Abstände zwischen den Teilbereichen, liefern kann.

Als Material für die Widerstandsschicht können außer Ruß und Heizlack aus elektrisch leitendem Polymer auch andere Widerstandsmassen verwendet werden, die eine ausreichende Flexibilität aufweisen. Weiterhin kann die Widerstandsschicht auch aus einem Trägermaterial bestehen, das mit einer Widerstandsmasse beschichtet ist. Als Trägermaterial können Kunststoff­ gewebe, Glasfasermatten, Vliese und dergleichen verwendet werden.

Die Leiterschichten werden erfindungsgemäß vorzugsweise aus dem glei­ chen Material hergestellt, wie die Widerstandsschicht. Hierbei ist insbeson­ dere die Verwendung von elektrisch leitenden Polymeren bevorzugt. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Leiterschichten aus einem anderen Material herzustellen. So können z. B. Aluminiumfolien verwendet werden.

Die Dicke der einzelnen Schichten des Widerstandsflächenheizelementes kann je nach Einsatzgebiet unterschiedlich gewählt werden. Die äußeren Isolierschichten dienen neben der elektronischen Isolierung auch dem Schutz gegen mechanische Beschädigungen und können beispielsweise eine Dicke von 50-200 µm, vorzugsweise 100 µm aufweisen. Die zwischen der Widerstandsschicht und der ersten Leiterschicht liegende Isolierschicht kann z. B. eine Dicke von 50-100 µm, vorzugsweise 75 µm aufweisen und für die zwischen erster und zweiter Leiterschicht angeordnete Isolierschicht kann eine geringere Dicke von beispielsweise 10-50 µm, vorzugsweise 30 µm, gewählt werden.

Die Dicke der Widerstandsschicht variiert insbesondere abhängig von dem verwendeten Material. Besteht die Widerstandsschicht aus einem Material, das z. B. unmittelbar auf die Isolierschicht aufgedruckt wird, so kann die Dicke gering, z. B. 10 µm sein. Eine größere Dicke weist die Widerstands­ schicht in Fällen auf, in denen diese ein Trägermaterial umfaßt. Hier können Dicken von z. B. 3000 µm gewählt werden.

Die Dicke der ersten Leiterschicht liegt typischerweise im Bereich von beispielsweise 10-50 µm und die der zweiten Leiterschicht im Bereich von 50-100 µm.

Die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Widerstandsflächenheize­ lementes können durch herkömmliche Verfahren miteinander verbunden werden. Bevorzugt werden die Widerstandsschicht und die Leiterschichten bzw. die jeweiligen Teilbereiche in diesen Schichten in Form eines Heiz­ lackfilms, der elektrisch leitendes Polymer umfaßt, auf jeweils eine Isolier­ schicht aufgetragen. Diese mit dem leitenden Material bedeckten Isolier­ schichten werden entweder während des Beschichtungsvorganges oder im Anschluß daran mit Kontaktelektroden versehen. Vorzugsweise werden Metallbänder, z. B. Lahnbänder aus Kupfer als Kontaktelektroden verwen­ det. Die so erzeugten Laminate werden anschließend miteinander verbun­ den. Hierbei kann das Material der Widerstandsschicht bzw. der elektrisch leitenden Schichten selber als Haftmittel dienen. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die einzelnen Schichten oder vorgefertigten Lamina­ te durch Einbringen von Kunststoffolien z. B. Polyesterfolien und anschlie­ ßender thermischer Behandlung miteinander zu verbinden.

Die Kontaktelektroden können in die Widerstandsschicht bzw. Leiterschicht eingearbeitet oder auf dieser befestigt sein. Als Haftmittel können entweder das Material der Schicht oder andere bekannte leitende Kontaktkleber ver­ wendet werden.

Die Isolierschichten können aus bekannten Isoliermaterialien bestehen, z. B. aus Polyester und können in Form von Folien eingesetzt werden.

Der Betrag, um den die Kontaktelektroden über zumindest eine Seite der jeweiligen Schicht (Widerstandsschicht bzw. Leiterschicht) hervorsteht, kann beispielsweise 5 mm betragen. Der Abstand zwischen den Teilberei­ chen, die mit Widerstandsmasse bzw. elektrisch leitendem Material be­ schichtet sind, kann z. B. 10 mm betragen. Wird das Widerstandsflächen­ heizelement in der Mitte dieses Abstandes, d. h. 5 mm vom nächsten Teilbe­ reich entfernt durchtrennt, entstehen zwei Widerstandsflächenheizelement­ teile, die jeweils mehrere Kontaktierungsmöglichkeiten an der Schnittkante aufweisen.

Die Länge der Teilbereiche kann z. B. 200 mm betragen. Die Teilbereiche können auch in sich unterteilt sein. Hierzu werden in gewissen Abständen in Längs- und/oder Breitenrichtung in Abständen von z. B. 10 mm schmale Streifen von beispielsweise 3 mm vorgesehen, die frei von Widerstands­ masse bzw. elektrisch leitendem Material sind. Durch diese Streifen wird ein Verschweißen der Isolierschichten an diesen Stellen ermöglicht und somit die Festigkeit des gesamten Widerstandsflächenheizelementes, d. h. insbesondere die Haftung der einzelnen Schichten, verbessert.

Um das erfindungsgemäße Widerstandsflächenheizelement wasserdicht zu halten, kann beim Zerteilen des Widerstandsflächenheizelementes zugleich eine thermische Behandlung der Schnittkante vorgenommen werden, wo­ durch die Kontaktelektroden in die Isolierschichten eingeschweißt werden.

Durch geeignete Wahl der Materialien der Widerstandsschicht und Leiter­ schichten sowie durch die bei dem erfindungsgemäßen Widerstandsflächen­ heizelement verwendbaren geringen Dicken der einzelnen Schichten, ist es möglich, ein Widerstandsflächenheizelement beliebiger Größe herzustellen. Aufgrund der Flexibilität des gesamten Widerstandsflächenheizelementes kann dieses als Endlosprodukt hergestellt werden. Dieses Endlosprodukt kann auf Rollen aufgehaspelt und nach Bedarf abgerollt werden. Zur Her­ stellung eines solchen Endlosmaterials können herkömmliche Laminie­ rungsvorrichtungen eingesetzt werden, bei denen die Schichten zu einer Multilayerstruktur verarbeitet werden. Bei einem Endlosprodukt wird vor­ zugsweise eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Widerstandsflä­ chenheizelement gewählt, das die Widerstandsmasse und das leitende Ma­ terial nur in Teilbereichen aufweist und bei dem mehrere Elektrodenpaare in der Widerstandsschicht vorgesehen sind, wobei den Elektrodenpaaren je­ weils eine Kontaktelektrode in der ersten und zweiten Leiterschicht zuge­ ordnet ist.

Durch die Abstände zwischen den Teilbereichen, bzw. die Abstände zwi­ schen der Kontaktelektrode der Widerstandsschicht und einer in Projektion seitlich dazu versetzten Kontaktelektrode der ersten oder zweiten Leiter­ schicht werden Schnittkanten definiert, entlang derer das erfindungsgemäße Widerstandsflächenheizelement zerteilt werden kann. Somit ist es möglich das Widerstandsflächenheizelement vor Ort in die gewünschte Größe zu schneiden und mit der Stromzuführung zu kontaktieren. Hierbei werden aufgrund der Vielzahl von Kontaktelektrodenpaaren in der Widerstands­ schicht mehrere Kontaktmöglichkeiten über die Breite des Widerstandsflä­ chenheizelementes gegeben, die abhängig von der Position der Stromzufüh­ rung und der zu erwärmenden Fläche ausgewählt werden können.

Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, ein Widerstandsflächenheizele­ ment zu schaffen, bei dem mehr als zwei Leiterschichten vorgesehen sind.

Die Position der Kontaktelektroden und der Teilbereiche bzw. der Wider­ standsschicht und Leiterschicht wird vorzugsweise auf der obersten und untersten Isolierschicht gekennzeichnet, so daß der Benutzer die möglichen Kontaktstellen leicht erkennen kann.

Claims (14)

1. Widerstandsflächenheizelement (1), das zumindest eine Widerstands­ schicht (10), zwei Leiterschichten (20, 30) sowie zwischen den jeweiligen Schichten (10, 20, 30) angeordnete Isolierschichten (40, 50) umfaßt, wobei
die Widerstandsschicht (10) an zwei Seiten im Randbereich jeweils ei­ ne Kontaktelektrode (11, 12) und die erste und zweite Leiterschicht (20, 30) im Randbereich jeweils eine Kontaktelektrode (21, 31) aufweisen,
die Kontaktelektroden (11, 12, 21, 31) in Längsrichtung an zumindest einer Seite über die jeweiligen Schichten (10, 20, 30) herausragen, und
eine Kontaktelektrode (12) der Widerstandsschicht (10) sich mit der Kontaktelektrode (21) der ersten Leiterschicht (20) deckt und die zweite Kontaktelektrode (11) der Widerstandsschicht (10) und die Kontaktelektro­ de (31) der zweiten Leiterschicht (30) zueinander und zu der Kontaktelek­ trode (12) der ersten Leiterschicht (20) versetzt sind.

2. Widerstandsflächenheizelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zueinander versetzt angeordneten Kontaktelektroden (11, 31) parallel zueinander und parallel zu den sich deckenden Kontaktelektro­ den (12, 21) sind.

3. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den übrigen Schichten abgewandten Seite der zweiten Leiterschicht (30) und der Widerstandsschicht (10) jeweils eine weitere Isolierschicht (60, 70) vorgesehen ist.

4. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Leiterschichten (20, 30) bzw. die Widerstandsschicht (10) herausragenden Enden der Kontaktelektroden (11, 12, 21, 31) jeweils von den diese umgebenden Isolierschichten (40, 50, 60, 70) bedeckt sind.

5. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (10) als Wi­ derstandsmasse ein elektrisch leitendes Polymer umfaßt.

6. Widerstandsflächenheizelement gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (10) als Widerstandsmasse Ruß umfaßt.

7. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (10), die erste und die zweite Leiterschicht (20, 30) aus dem gleichen Material bestehen.

8. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Isolierschicht (40, 50, 60, 70) als Trägerschicht für die Widerstandsmasse der Widerstandsschicht (10) und das leitende Material der ersten und zweiten Leiterschicht (20, 30) dient.

9. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Widerstandsschicht (10) und der ersten und zweiten Leiterschicht (20, 30) Aussparungen (14, 24, 34) in der Fläche vorgesehen sind, wobei sich diese Aussparungen (14, 24, 34) in der Projektion aufeinander decken.

10. Widerstandsflächenheizelement (1), das zumindest eine Widerstands­ schicht (10), die in Teilbereichen (13) eine Widerstandsmasse aufweist, zwei Leiterschichten (20, 30), die jeweils in Teilbereichen (23, 33) ein leit­ fähiges Material aufweisen, sowie zwischen den jeweiligen Schichten (10, 20, 30) angeordnete Isolierschichten (40, 50) umfaßt, wobei
die Widerstandsschicht (10) mindestens zwei Kontaktelektroden (11, 12, 11', 12') und die erste und zweite Leiterschicht (20, 30) jeweils minde­ stens eine jeweils einem Kontaktelektrodenpaar der Widerstandsschicht (10) zugeordnete Kontaktelektrode (21, 21', 31, 31') aufweisen, die sich in Längsrichtung in der jeweiligen Schicht (10, 20, 30) erstrecken und an min­ destens einem Ende über die mit leitfähigem Material bzw. mit Wider­ standsmasse versehenen Teilbereiche (13, 22, 32) herausragen, und
jeweils eine Kontaktelektrode (12) eines Kontaktelektrodenpaares (11, 12) der Widerstandsschicht (10) sich mit der diesem zugeordneten Kontakt­ elektrode (21) der ersten Leiterschicht (20) deckt und die weitere Kontakt­ elektrode (11) des Kontaktelektrodenpaares (11, 12) der Widerstandsschicht (10) und die diesem zugeordnete Kontaktelektrode (31) der zweiten Leiter­ schicht (30) zueinander und zu der ersten Kontaktelektrode (12) des Kon­ taktelektrodenpaares der Widerstandsschicht (10) versetzt sind.

11. Widerstandsflächenheizelement gemäß Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Kontaktelektroden (11, 11', 12, 12', 21, 21', 31, 31') über die gesamte Länge des Widerstandsflächenheizelementes (1) er­ strecken.

12. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die mit Widerstandsmasse bzw. leit­ fähigem Material versehenen Teilbereiche (13, 23, 33) über die gesamte Breite des Widerstandsflächenheizelementes (1) erstrecken.

13. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Teilbereichen (13, 23, 33) der jeweiligen Schicht (10, 20, 30) liegenden streifenförmigen Abstände frei von Widerstandsmasse bzw. leitfähigem Material sind.

14. Widerstandsflächenheizelement gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teilbereiche (13, 23, 33) der ein­ zelnen Schichten (10, 20, 30) in Projektion aufeinander decken.