DE202005016078U1 - Heater e.g. heating pad, has isolation layer with resistance having negative/positive temperature process in the form of NTC/ PTC performance, and safety device reducing current during extensive superheating in area of support - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung bezieht sich auf ein schmiegsames Heizgerät wie Heizdecke,
Heizkissen, Wärmeunterbett
oder dgl. mit einem flexiblen Träger,
auf oder in dem mindestens ein flexibles, stromdurchflossenes Heizelement
angebracht ist, wobei das mindestens eine Heizelement (
Ein
derartiges schmiegsames Gerät
mit flächigem
Heizelement und einem davon über
eine flächige
Isolationsschicht elektrisch getrennten Schutzelement in Form eines Überwachungselements
ist in der
Bei einem in der US 2003/0189037 A1 ist ein weiteres schmiegsames Heizgerät gezeigt, bei dem ein Heizer auch flächenförmig ausgebildet sein kann. Hierbei ist ein Temperatursensor mit negativem Temperaturgang, nämlich NTC-Verhalten für die Temperaturerfassung vorgesehen. Die Sicherheitseinrichtung weist hierbei auch eine Schmelzsicherung auf.at one in US 2003/0189037 A1 a further flexible heater is shown in which a heater also formed sheet-shaped can be. Here is a temperature sensor with negative temperature response, namely NTC behavior for provided the temperature detection. The safety device points this also a fuse on.
Ein
schmiegsames Heizgerät
mit Flächenheizung
ist auch in der
Die
Bei
weiteren schmiegsamen Heizgeräten
in Form von Heizdecken, Heizkissen, Wärmeunterbetten oder beispielsweise
auch Bandagen ist üblicherweise
eine stromdurchflossene Heizkordel mäanderförmig in einem flexiblen Träger verlegt
und meist koaxial mit durch eine Isolationsschicht getrenntem Hinleiter
und Rückleiter
ausgebildet, wie z.B. in der
In
der
Auch
die
In
der
Die
In
der
In
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das hinsichtlich einer gleichmäßigen Wärmeverteilung Vorteile bietet, wobei auch die Anforderungen an einen sicheren Betrieb erfüllt sind.Of the Invention is based on the object, a heater of the above to provide said type, with regard to a uniform heat distribution Offers advantages, whereby also the requirements for a safe Operation fulfilled are.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Isolationsschicht einen elektrischen Widerstand mit einem negativen Temperaturgang in Form eines NTC-Verhaltens oder einen positiven Temperaturgang in Form eines PTC-Verhaltens aufweist und dass eine Sicherheitseinrichtung vorhanden ist, mit der bei lokaler oder großflächiger Überhitzung im Bereich des Trägers bereits vor einem Schmelzen der Isolationsschicht durch Auswertung des elektrischen Widerstands der Isolationsschicht oder einer von ihm abhängigen Größe eine Reduzierung oder Abschaltung des Heizstroms erfolgt.These The object is achieved with the features of claim 1. in this connection is provided that the insulation layer with an electrical resistance a negative temperature response in the form of an NTC behavior or has a positive temperature response in the form of a PTC behavior and that a safety device is present with the local or large overheating in the area of the carrier even before melting the insulation layer by evaluation the electrical resistance of the insulating layer or one of dependent on him Size one Reduction or shutdown of the heating current takes place.
Zu einem sicheren Betrieb trägt auch bei, dass die Isolationsschicht so gewählt ist, dass sie bei über einen Zulässigkeitsbereich hinausgehender Erwärmung ihren elektrischen Widerstand stark ändert, und zwar erniedrigt (NTC-Verhalten) oder erhöht (PTC-Verhalten) und darauf basierend ein Sicherheitssystem zum Auslösen bringt, so dass vermieden werden kann, dass sie irreversibel schmilzt.To carries a safe operation also in that the insulation layer is chosen so that it over a allowance range exceeding heating their electrical resistance changes greatly, and lowered (NTC behavior) or increased (PTC behavior) and based on that a security system triggers so that it can be avoided that it melts irreversibly.
Mit diesen Maßnahmen wird eine sehr homogene Wärmeverteilung über die gesamte Wärmefläche erreicht, wobei das Heizgerät, d. h. insbesondere auch die Heizelemente und die Isolationsschicht relativ dünn und gleichmäßig schmiegsam ausgeführt werden kann. Mit dem zweiten Heizelement oder flexiblen Überwachungselement, das dem flächigen Heizelement unter Zwischenfügung der Isolationsschicht gegenüberliegt, wird ein System gebildet, das für eine Sicherheitsüberwachung, insbesondere im Hinblick auf eine übermäßige Erhitzung oder einen Kurzschluss Vorteile bietet. Dabei besitzt das Schutzelement bei der Ausführung als zweites Heizelement außer der Sicherheitsfunktion auch eine Heizfunktion im Normalbetrieb, während es bei Ausführung als Überwachungselement im Normalbetrieb nicht zur Heizung beiträgt.With these measures will be a very homogeneous heat distribution over the entire heat area reached, where the heater, d. H. in particular also the heating elements and the insulating layer relatively thin and evenly supple be executed can. With the second heating element or flexible monitoring element, that the flat heating element with interposition the insulating layer is opposite, a system is formed for a security monitoring, especially with regard to excessive heating or short circuit Offers advantages. In this case, has the protective element in the execution as second heating element except the safety function also a heating function in normal operation, while it at execution as a monitoring element in normal operation does not contribute to the heating.
Durch die Ausnutzung des NTC-Verhaltens oder alternativ auch PTC-Verhaltens der Isolationsschicht in höheren Temperaturbereichen aber bereits vor Erreichen einer Schmelztemperatur kann gerade bei einem derartigen Flächenheizelement frühzeitig auf eine lokale Übertemperatur durch die Sicherheitseinrichtung reagiert und eine Reduzierung bzw. Abschaltung des Heizstroms bewirkt werden, beispielsweise wenn ein Bereich des Heizelements abgedeckt ist. Hierdurch wird nicht nur einer irreversiblen Beschädigung des Heizelements vorgebeugt, sondern auch eine übermäßige Erwärmung eines Benutzers vermieden. Dies ist gerade bei flächiger Wärmezufuhr von Bedeutung. Diese Sicherheitsmaßnahmen sind vorteilhaft zusätzlich zu der üblichen Temperatursteuerung bzw. Temperaturregelung vorgesehen, für die günstigerweise ein z. B. positiver Temperaturgang (PTC-Verhalten) des Heizelements selbst genutzt wird. Sind hierbei der Temperaturgang der Isolationsschicht einerseits und des Heizelements andererseits gegenläufig (z. B. NTC-Verhalten der Isolationsschicht und PTC-Verhalten des Heizelements oder umgekehrt), so ergeben sich günstige Steuerungs- und Überwachungsmöglichkeiten, wobei sich die Effekte aber aufheben können. Mit der weiteren Maßnahme, bei Eintritt in den Schmelzbereich bei der Sicherheitseinrichtung die Stromzufuhr zu unterbrechen, wird eine weitere Sicherheitsstufe verwirklicht.By the exploitation of NTC behavior or, alternatively, PTC behavior the insulation layer in higher Temperature ranges but already before reaching a melting temperature can be early on in such a surface heating element a local overtemperature responded by the safety device and a reduction or shutdown of the heating current to be effected, for example, when an area of the Heating element is covered. This not only becomes irreversible damage prevented the heating element, but also avoids excessive heating of a user. This is just for flat heat significant. These security measures are beneficial in addition to the usual Temperature control or temperature control provided, for the favorably a z. B. positive temperature response (PTC behavior) of the heating element itself used becomes. Here are the temperature coefficient of the insulation layer on the one hand and the heating element, on the other hand, in opposite directions (eg, NTC behavior of the Insulation layer and PTC behavior of the heating element or vice versa), this results in favorable control and monitoring options, but the effects can be canceled out. With the further measure, when entering the melting area at the safety device to interrupt the power supply, another security level is realized.
Eine sichere Unterscheidung zwischen der Temperaturregelung im Normalbetrieb und der Erkennung einer übermäßigen lokalen bzw. flächigen Erwärmung wird dadurch erreicht, dass die Änderung des elektrischen Widerstandes der Isolationsschicht oberhalb von etwa 40° C exponentiell ist. Mit der exponentiellen Änderung des elektrischen Widerstandes über der Temperatur können auch relativ kleine Bereiche einer übermäßigen Temperaturerhöhung sicher erfasst und gegenüber einem üblichen Temperatursteuerbereich bzw. Temperaturregelbereich unterschieden werden, da sich der Änderungsbetrag des elektrischen Widerstandes, der der Temperatursteuerung bzw. Temperaturregelung zugrunde gelegt wird, also insbesondere die Temperaturänderung des Heizelements, deutlich von dem Änderungsbetrag des elektrischen Widerstandes der Isolationsschicht über der Temperatur unterscheidet.A safe distinction between the temperature control in normal operation and the detection of excessive local or surface heating is achieved by the change of the electrical resistance of the insulating layer above about 40 ° C exponential is. With the exponential change of electrical resistance the temperature can Also, relatively small areas of excessive temperature increase safely captured and opposite a usual one Temperature control range or temperature control range distinguished because the change amount of the electrical resistance, the temperature control or temperature control is based, so in particular the temperature change of the heating element, clearly from the amount of change of the electric Resistance of the insulation layer over the temperature is different.
Eine für die gleichmäßige Wärmeverteilung und eine dünne flexible Ausführung günstige Ausgestaltung besteht darin, dass das Heizelement folienartig ausgebildet ist. Die Folie kann dabei selbst aus leitfähigem Material, insbesondere Kunststoff ausgebildet sein oder eine leitende aufgespritzte Schicht tragen oder leitende Partikel enthalten.A favorable for the uniform heat distribution and a thin flexible design embodiment is that the heating element is formed like a film. The foil can do this yourself conductive material, in particular plastic or wear a conductive sprayed layer or contain conductive particles.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung für eine gleichmäßige flächige Wärmeverteilung und Schmiegsamkeit besteht darin, dass das Heizelement aus flächig angeordneten leitenden Fäden gewebeartig ausgebildet ist. Als Fäden kommen z.B. Kohlefasern in Betracht.A further advantageous embodiment for a uniform areal heat distribution and Schmiegsamkeit is that the heating element made of flat conductive threads is fabric-like. The threads are e.g. carbon fibers into consideration.
Zum Ausbilden des Sicherheitssystems und gegebenenfalls zur zusätzlichen Bereitstellung der Wärmeleistung ist des Weiteren vorteilhaft vorgesehen, dass das (gegebenenfalls als zweites Heizelement vorgesehene) Schutzelement folienartig oder gewebeartig mit leitenden Fäden ausgebildet ist.To the Formation of the safety system and, where appropriate, additional Provision of heat output Furthermore, it is advantageously provided that the (optionally provided as a second heating element) protective element foil-like or fabric-like with conductive threads is trained.
Günstige Ausgestaltungen für das Sicherheitssystem bestehen darin, dass das Heizelement und/oder das zweite Heizelement bzw. das Überwachungselement mit positivem (PTC) oder negativem Temperaturgang (NTC) seines/ihres elektrischen Widerstandes ausgebildet ist/sind. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Sicherheitssystems besteht darin, dass die Isolationsschicht mit negativem Temperaturgang seines Widerstandes ausgebildet ist. Beispielsweise besteht eine dieser Kombinationen darin, dass das Heizelement und das Überwachungselement PTC-Verhalten und die Isolierschicht NTC-Verhalten besitzen. Auch können z.B. das Schutzelement und die Isolationsschicht NTC-Verhalten und das Heizelement PTC-Verhalten besitzt. Alle sich daraus ergebenden Kombinationen sind einsetzbar, beispielsweise auch, dass allein die Isolierschicht NTC-Verhalten besitzt. Die gezielte Temperaturabhängigkeit des Heizelementes, des Schutzelementes und/oder der Isolationsschicht wird hierbei als Sensor zum Erfassen einer Übertemperatur oder zur Temperaturregulierung ausgenutzt.Cheap designs for the Security system consist in that the heating element and / or the second heating element or the monitoring element positive (PTC) or negative (NTC) temperature characteristic of his / her own electrical resistance is / are formed. Another advantageous Design of the security system is that the insulation layer is formed with a negative temperature response of its resistance. For example one of these combinations is that the heating element and the monitoring element PTC behavior and the insulating layer have NTC behavior. Also can e.g. the protective element and the insulation layer NTC behavior and the heating element PTC behavior has. All resulting combinations can be used for example, that alone the insulating layer NTC behavior has. The targeted temperature dependence of the heating element, of the protective element and / or the insulating layer is in this case as Sensor for detecting an overtemperature or used for temperature regulation.
Ein vorteilhafter Aufbau besteht dabei darin, dass die Sicherheitseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie bei Kurzschluss des Heizelementes durch erhöhten Stromfluss über das Schutzelementes eine Abschaltung des elektrischen Stromes bewirkt oder eine Warnanzeige ansteuert.One An advantageous construction consists in that the safety device is formed so that it is shorted out of the heating element by increased current flow over the Protective element causes a shutdown of the electric current or activates a warning display.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Heizgerätes, die erhöhten Sicherheitsanforderungen Rechnung tragen, bestehen dabei darin, dass die Sicherheitseinrichtung Schutzkomponenten aufweist, die zu einer irreversiblen Abschaltung des Stroms führen, und/oder Sicherheitskomponenten, die zu einer reversiblen Abschaltung oder Verringerung des Stroms und/oder zur Abgabe einer optischen oder akustischen Warnanzeige führen.advantageous Embodiments of the heater, the raised Security requirements are to that the safety device has protective components that are too cause an irreversible disconnection of the power, and / or safety components, which leads to a reversible shutdown or reduction of the current and / or for the delivery of an optical or acoustic warning display to lead.
Um eine möglichst gleichmäßige Führung des Heizstroms über das Heizelement zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Anschlüsse für die Bestromung des Heizelementes über Elektroden verbunden sind, die sich entlang gegenüberliegender Ränder oder Randabschnitte des Heizelementes oder entlang eines Randes des Heizelementes und eines benachbarten Randes des Schutzelementes erstrecken.Around one possible even guidance of the Heating current over To reach the heating element, it is provided that the connections for the energization of the heating element via Electrodes are connected, which are along opposite margins or edge portions of the heating element or along an edge the heating element and an adjacent edge of the protective element extend.
Bei einer Rechteckform des schmiegsamen Teils des Heizgerätes sind dabei vorteilhaft zwei sich gegenüberliegende Ränder über ihre gesamte Länge mit insbesondere metallischen Elektroden versehen. Die Anschlüsse können dabei fest verbunden sein oder über eine Stecker-/Kupplungseinheit. Dabei kann die entferntere Elektrode über einen Zwischenleiter mit der Anschlussstelle z.B. der Stecker-/Kupplungseinheit kontaktiert sein.at a rectangular shape of the pliable part of the heater are this advantageous two opposite edges over their entire length with in particular provided with metallic electrodes. The connections can be be firmly connected or over a plug / coupling unit. In this case, the remoter electrode via a Intermediate conductor with the connection point e.g. the plug / coupling unit be contacted.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Heizgerätes hinsichtlich der Sicherheitseinrichtung besteht darin, dass bei Ausbildung des Schutzelementes als weiteres Heizelement die Anschlüsse für die Bestromung an zwei benachbarten Rändern oder Randabschnitten der beiden Heizelemente angebrachten Elektroden angekoppelt sind, dass die von den Anschlüssen abgelegenen, einander benachbarten Ränder der beiden Heizelemente über mindestens ein den Effektivwert oder die zeitliche Verlaufsform des Stromes beeinflussendes Element der Sicherheitseinrichtung miteinander verbunden sind und dass die Sicherheitseinrichtung so ausgebildet ist, dass die bei einer vollständigen oder teilweisen Überbrückung des mindestens einen Elementes infolge eines Kurzschlusses zwischen dem Heizelement und dem Schutzelement oder infolge übermäßiger Temperatur des Heizelementes den Strom verringert oder abschaltet und/oder die Warnanzeige auslöst. Ist z.B. das Element zwischen den abgelegenen benachbarten Rändern der beiden Heizelemente eine Gleichrichteranordnung, so wird bei einem Kurzschluss oder z.B. bei Verringerung des Widerstandes der Isolationsschicht bei Ausbildung mit einem NTC-Widerstandsverhalten der effektive Strom in der Sicherheitseinrichtung so stark vergrößert, dass z.B. eine Thermosicherung anspricht oder eine Stromsicherung der Sicherheitseinrichtung durchschmilzt.A advantageous embodiment of the heater with respect to the safety device is that when training the protective element as another Heating element the connections for the Current supply to two adjacent edges or edge sections the two heating elements attached electrodes are coupled, that from the terminals remote, adjacent edges of the two heating elements over at least the effective value or the time course of the current influencing element of the safety device connected to each other are and that the safety device is designed so that the at a complete or partial bridging of the at least one element due to a short between the heating element and the protective element or due to excessive temperature the heating element reduces or shuts off the power and / or the warning display is triggered. Is e.g. the element between the remote neighboring edges of the two heating elements a rectifier arrangement, it is at a Short circuit or e.g. reducing the resistance of the insulation layer in training with an NTC resistance the effective Electricity in the safety device is increased so much that e.g. a thermal fuse responds or a current fuse the Safety device melts through.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The Invention will now be described with reference to exemplary embodiments with reference closer to the drawing explained.
In
der Fig. ist schematisch ein schmiegsames Heizgerät
Denkbar
ist auch, das Heizelement und das Schutzelement
Die
Isolationsschicht
Im Einzelnen sind unter Nutzung des vorstehend genannten Grundaufbaus des Heizgerätes vielfältige Ausgestaltungsvarianten realisierbar, von denen nachfolgend einige näher angegeben werden.in the Individuals are using the above basic structure of the heater diverse Design variants feasible, of which some below specified become.
Das
Schutzelement
Eine
andere mögliche
Ausbildung des Schutzelementes
Ferner
kann das Schutzelement
Ferner
ist denkbar, das Schutzelement
Die
bei niedrigen Temperaturen schmelzende Isolationsschicht
Auch
kann die Schichtstruktur aus der Isolationsschicht
Um
insbesondere das Heizelement
Die Spannungsversorgung für den Heizstrom kann mittels Netzspannung oder Niederspannung z.B. über ein Steckernetzteil, ein separates Netzteil oder z.B. über einen Akku erfolgen, wobei z.B. eine Schutzkleinspannung von 12 Volt eingehalten werden kann.The Power supply for the heating current can be supplied by mains or low voltage, e.g. about one AC adapter, a separate power supply or e.g. over one Battery, e.g. a safety extra-low voltage of 12 volts is maintained can be.
Als
Materialien zum Aufbau des Heizelementes
Bei
dem Aufbau des schmiegsamen Teils sind folgende Randbedingungen
eingehalten: Grundsteifigkeit gegen ein Zusammenschieben, wobei noch
ausreichende Flexibilität
und Schmiegsamkeit gewährleistet
sind, keine Neigung zur Faltenbildung insbesondere des Schutzelementes
Für die Sicherheitseinrichtung
kommen verschiedene Ausbildungen in Frage. Beispielsweise wird durch
das Schutzelement
Eine
vorteilhafte Maßnahme
besteht des Weiteren darin, dass sich die elektrische Widerstandsänderung
der Isolationsschicht
Eine
andere Ausbildung der Sicherheitseinrichtung besteht darin, dass
das Heizelement
Um
einen gleichmäßigen Stromfluss
durch das Heizelement
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das Heizelement über die Fläche des schmiegsamen Teils des Heizgeräts eine unterschiedliche Stärke oder Dichte der eingewobenen Heizelementabschnitte aufweist, so dass Zonen mit örtlich unterschiedlicher Temperatur erhalten werden. Eine weitere Variante besteht darin, dass bei der Herstellung das Heizelement mit der Isolationsschicht gefaltet wird, so dass die ursprünglich sich gegenüberliegenden Ränder einander benachbart sind und der Stromfluss über den umgebogenen Rand erfolgt.A Another advantageous embodiment results from the fact that the Heating element over the area of pliable part of the heater a different thickness or Has density of the woven Heizelementabschnitte, so that Zones with local different temperature can be obtained. Another variant is that in the manufacture of the heating element with the Insulation layer is folded, leaving the original opposite margins adjacent to each other and the flow of current through the bent edge takes place.
In
dem Bedienteil
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DE102004049920 | 2004-10-14 | ||
DE102004049920.9 | 2004-10-14 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE202005016078U1 true DE202005016078U1 (en) | 2005-12-29 |
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ID=35530611
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2005
- 2005-10-11 DE DE202005016078U patent/DE202005016078U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20060202 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20081111 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: BEURER GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: BEURER GMBH & CO., 89077 ULM, DE Effective date: 20090302 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20111103 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20131025 |
|
R071 | Expiry of right |