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Die Erfindung betrifft ein Heizsystem zur Erwärmung von Kleidungsstücken.
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Es ist ein bekanntes Problem, ein für den menschlichen Körper in kalten Umgebungen angenehmes Wärmegefühl zu erzeugen. Üblicherweise wird dabei der Ansatz verfolgt, die Temperatur der den menschlichen Körper umgebenden Umgebungsluft mit Heizvorrichtungen aller Art anzuheben. Am bekanntesten sind dabei Heizvorrichtungen, die Wärmestrahlung in Richtung des Aufenthaltsbereichs von Menschen abgeben. Diese Vorrichtungen können aber nur innerhalb geschlossener Räume ein hinreichend befriedigendes Ergebnis zeigen. Hingegen weist die Verwendung derartiger Heizvorrichtungen in Umgebungen außerhalb geschlossener Räume, d.h. im Freien, extrem schlechte Wirkungsgrade auf. So ist beispielsweise der Betrieb von Heizstrahlern oder den sogenannten „Heizpilzen“ im Freien mit einem extrem hohen Energieverbrauch verbunden, während die damit erzeugte Warmluft nur allzu leicht schon durch geringste Luftströmungen verblasen wird und somit letztlich ohne nennenswerten Nutzen bleibt. Lediglich der Strahlungsanteil, der direkt auf den menschlichen Körper einwirkt, vermag einen Beitrag zu einem verbesserten Wärmegefühl von Menschen beitragen. Allerdings ist diese Art von Strahlungswärme auf den direkten Übertragungsweg zwischen Strahlungsquelle und menschlichen Körper beschränkt. Köperregionen bzw. Objekte außerhalb dieses direkten Übertragungsweges werden hiervon nicht erreicht. Zudem ist die Strahlungswärme auf kurze Übertragungswege beschränkt.
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Des Weiteren sind Flächenheizsysteme mit Induktionsspulen bekannt, welche im Fußboden verlegt und durch eine Deckschicht des Fußbodens vollständig abgedeckt sind sowie mit einer Wechselspannungsquelle verbunden sind. Durch Beaufschlagung der Induktionsspulen mit Wechselspannung wird ein Induktionsstrom induziert, der die Deckschicht des Fußbodens erwärmt. Aber auch solche Fußbodenheizungen sind in aller Regel nur innerhalb geschlossener Räume sinnvoll nutzbar. Außerhalb geschlossener Räume findet keine für den Menschen spürbare Erwärmung der Luft oberhalb des Fußbodens statt, sobald sich diese Luft - wie zumeist der Fall - minimal bewegt. Eine Wärmeübertragung durch direkten Kontakt zwischen dem erwärmten Fußboden und dem menschlichen Körper kommt nur hingegen dann in einer für den Menschen wahrnehmbaren Weise in Betracht, wenn der jeweilige Mensch entweder keine Schuhe oder allenfalls Schuhe mit sehr dünnen Sohlen trägt.
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Aus der
DE 10 2015 055 761 A1 ist ein Schuh mit einem integrierten Heizsystem bekannt. Dieses besteht aus einem in einem Innenschuh verlegten und durch elektrischen Stromdurchfluss erwärmbaren Heizelement, wie z.B. einem in Schleifen angeordneten elektrischen Leiter oder Heizdraht. Solche Systeme sind beispielsweise bei Skischuhen bekannt. Problematisch ist aber die Energiezufuhr zu solchen Einrichtungen. Batterien oder Akkus können nur während einer zeitlich stark begrenzten Zeit den zur Beheizung eines solchen Innenschuhs erforderlichen Strom abgeben. Die Energieversorgung muss - wenn die Beheizung nicht nur im Sinne eines „Vorwärmens“ vor dem eigentlichen Gebrauch der Schuhe erfolgen soll - integraler Bestandteil des Schuhs sein und durch den Träger des Schuhs mitgeführt werden. Dies erhöht das Gewicht und ist unkomfortabel. Zudem setzt ein solches System den Gebrauch von entsprechend ausgerüsteten Innenschuhen voraus, da es in die äußeren Deckschichten eines Schuh nicht eingebettet werden kann. Solche Schuhe sind aber in aller Regel schon allein wegen des Innenschuhs sehr klobig und haben oft einen geringen Tragekomfort. Zudem weist die Energiequelle für die Heizung ein gewisses Eigengewicht auf und erfordert einen Einbauraum zur Unterbringung im Innenbereich des Schuhs, was den Tragekomfort eines solchen Schuhs stark vermindert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Heizsystem zur Erwärmung von Bekleidungsstücken bereitzustellen, welches eine gute und energieeffiziente Heizwirkung außerhalb geschlossener Räume aufweist, d.h. im Freien oder in Räumen, die nicht erwärmt werden sollen. Weiters soll die Benutzung des Heizsystems einfach sein und nicht hinderlich beim Gebrauch des Bekleidungsstückes.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Heizsystem eine in das Bekleidungsstück integrierbare und auf Induktionswechselspannung ansprechende Leiterschicht umfasst. Auf diese Weise werden ein Wirbelstrom und eine damit einhergehende Erwärmung der Leiterschicht innerhalb des Bekleidungsstücks immer dann in Gang gesetzt, wenn das Kleidungsstück in das Nahfeld eines magnetischen Wechselfeldes gebracht wird. Das magnetische Wechselfeld regt gemäß des physikalischen Grundgesetzes der elektromagnetischen Wechselwirkung einen Wirbelstrom in der Leiterschicht des Bekleigungsstücks an, welcher wiederum zur Erwärmung der Leiterschicht führt. Induktionsspulen zur Erzeugung solcher mit einem erfindungsgemäßen Heizsystem zusammenwirkender Wechselfelder (d.h. also an eine Wechselstromquelle angeschlossene Induktionsspulen) können überall dort angeordnet sein, wo eine Erwärmungswirkung von Menschen häufig und in großem Umfang nachgefragt wird. Dies kann an öffentlichen Orten im Freien sein, wie z.B. im Bereich von Warteschlangen an Skiliften, Zugängen zu Veranstaltungsorten oder in den Besucherbereichen von Freiluft-Sportstätten. Ebenso können hierfür aber auch Orte innerhalb geschlossener Gebäude vorgesehen sein, wie z.B. in Lagerhallen, Fabrikhallen oder Kühlhäusern. Dabei ist es von großem Vorteil, dass sich die Induktionsspule selbst nicht erwärmt, sondern die Wärme lediglich in den von deren magnetischem Wechselfeld durchströmten Leiterschichten erzeugt wird. Es kommt somit zu keinen Wärmeverlusten an die Umgebung. Dies reduziert den Energieaufwand im Vergleich mit vorbekannten Systemen wie z.B. Heizstrahlern oder Flächenheizungen deutlich. Bedingt durch die ausgeprägte räumliche Nähe zwischen dem Ort der Wärmeerzeugung und dem menschlichen Körper des Trägers eines mit einem erfindungsgemäßen Heizsystems ausgestatteten Bekleidungsstücks ist zudem nur eine geringe elektrische Leistung für die Erzeugung eines durch den Menschen tatsächlich wahrnehmbaren Wärmegefühls erforderlich. Dies ist ein weiterer Grund für die große Effizienz des erfindungsgemäßen Heizsystems im Umgang mit elektrischer Energie. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik besteht ferner darin, dass im Bekleidungsstück weder ein sperriger und schwerer Energiespeicher in Form einer Batterie oder eines Akkus, noch ein Stecker bzw. Anschlusskabel zur Versorgung einer Heizvorrichtung mit elektrischem Strom aus einem externen Stromversorgungsnetz vorhanden sein muss. Die Leiterschicht selbst kann sehr dünn und vor allem flexibel ausgeführt sein, so dass sie entweder direkt im Gewebe des Bekleidungsstücks eingearbeitet oder aber als Zwischenschicht zwischen dessen Lagen angeordnet sein kann, ohne dass dies für den menschlichen Benutzer bzw. Träger des Bekleidungsstückes in störender Weise wahrnehmbar wäre. In einer besonders einfachen Ausführungsvariante ist die Leiterschicht als metallische Folie ausgeführt.
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Gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist das Bekleidungsstück als Schuh ausgeführt, in dessen Sohle die Leiterschicht eingebettet ist. Die Leiterschicht ist damit ein integraler Bestandteil des Schuhs, der nicht verloren werden kann und ohne jegliche Mitwirkung des menschlichen Benutzers bzw. Trägers jederzeit einsatzbereit und wirksam ist, sobald mit einem solchen Schuh ein Fußboden-Fläche betreten wird, in die eine oder mehrere Induktionsspulen eingebettet sind, welche jeweils an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind. Solche Schuhe können beispielsweise in Form von Skistiefeln oder Arbeitsschuhen ausgeführt sein.
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Gemäß einer hierzu alternativen oder ergänzenden Ausführungsvariante ist das Bekleidungsstück als eine in einen Schuh einlegbare Einlegesohle ausgeführt, in welche die Leiterschicht eingebettet ist. Eine solche Einlegesohle kann wechselweise in verschiedene Schuhen eingelegt werden. Ebenso kann die Einlegesohle weiterverwendet werden, wenn der eigentliche Schuh beschädigt oder unmodisch geworden ist und ausgetauscht werden muss.
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Gemäß einer hierzu alternativen weiteren Ausführungsvariante ist das Bekleidungsstück als ein textiles Oberbekleidungsstück ausgeführt, in dessen Stoff die Leiterschicht eingearbeitet ist. Hierzu kann die Leiterschicht entweder als eigenständige Schicht, beispielsweise in Form einer Zwischenlage zwischen zwei anderen Stoff-Lagen, oder unmittelbar in den Stoff selbst eingewebt sein. Die Leiterschicht ist damit ein integraler Bestandteil des Oberbekleidungsstücks und ohne jegliche Mitwirkung des menschlichen Benutzers bzw. Trägers jederzeit einsatzbereit und wirksam, sobald ein solches Bekleidungsstück in das Nahfeld von Induktionsspulen gebracht wird, welche jeweils an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind. Solche Induktionsspulen können beispielsweise in Wände von Gebäuden oder in die Sitzflächen oder Lehnen von Möbeln integriert sein.
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Das erfinderische Grundkonzept wird vorteilhaft dadurch unterstützt, dass die Leiterschicht als gitterförmiges Gewebe aus metallisierten Fasern ausgeführt ist.
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Gemäß einer Weiterentwicklung ist die Leiterschicht mit einem Temperatursensor ausgestattet, der bei Überschreiten einer vorgebbaren Temperatur ein Warnsignal erzeugt. Auf diese Weise kann ein Überheizen des Bekleidungsstücks verhindert werden, wenn dieses, z.B. ohne von einem Menschen getragen oder anderweitig beaufsichtigt zu werden, im Nahfeld einer mit Wechselspannung beaufschlagten Induktionsspule abgelegt wird. Alternativ kann das Warnsignal auch zum Auffinden von mit Induktionsspulen versehener Wärmezonen benutzt werden. Das Warnsignal kann optisch und / oder akustisch erfolgen.
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Die Erfindung umfasst ferner eine Heizvorrichtung, welche eine zu einem Nahbereichs-Kontakt mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Leiterschicht eingerichtete Fläche aufweist, in die mindestens eine mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagbare Induktionsspule integriert ist.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung in einem Fußboden eingebaut oder als Fußbodenpaneele ausgeführt. Die Heizvorrichtung ist bei solchen Fußböden bzw. Paneelen mit einer verschleißfesten und - sofern erforderlich dekorativen - Deckschicht überdeckt. Solche Fußböden können an Orten eingebaut sein, an denen sich regelmäßig Menschen aufhalten, die einen Bedarf an Erwärmung haben. Dies könnten beispielsweise die Wartezonen an Skiliften, die Zugangsbereiche zu Veranstaltungsorten oder die Besucherbereiche von Freiluft-Sportstätten sein. Ebenso können hierfür aber auch Orte innerhalb geschlossener Gebäude vorgesehen sein, wie z.B. in Lagerhallen, Fabrikhallen oder Kühlhäusern. Dabei muss nicht die gesamte Immobilie mit einem solchen Fußboden ausgestattet sein. Es wäre ebenso im Sinne der Erfindung denkbar, nur einzelne Zonen derartig auszustatten, an denen Mitarbeiter zum Beispiel in Arbeitspausen zusammenkommen. Ebenso wären die Innenböden von Gondel-Kabinenbahnen dafür gut geeignet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung sind solche Heizvorrichtungen als begehbare Bodenelemente ausgeführt, die in den Wartezonen an Skiliften oder Orten von Großveranstaltungen temporär oder dauerhaft auslegbar sind. In hierzu ähnlicher Weise können solche Heizvorrichtung auch als Wandpaneele oder Wandbeläge ausgeführt sein.
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Eine hierzu alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Heizvorrichtung in eine Fußstütze eingebaut ist. Eine solche Lösung ist beispielsweise für Sessellifte sehr vorteilhaft.
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Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Heizvorrichtung in eine Sitzfläche oder Rückenlehne eines Sitzmöbels eingebaut. Eine solche Lösung ist ebenfalls für Kabinenbahnen oder Sessellifte vorteilhaft. Ebenso kann die Heizvorrichtung in Sitzbänken in Parkanlagen, Industriehallen oder sonstigen Personenbeförderungssystemen, wie z.B. Omnibussen ode U-Bahnen, eingebaut sein.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert. 1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgeführtes Heizsystem, bestehend aus einem Schuh (1), dessen Sohle (2) eine Zwischenschicht zwischen Deck- und Untersohle in Form einer auf Induktionswechselspannung ansprechenden Leiterschicht (3) aufweist, sowie einen Fußboden (4), in den eine Induktionsspule (5) integriert ist. Sobald der Schuh (1) auf dem Fußboden (4) aufgesetzt ist, befindet sich die Leiterschicht (3) im Nahfeld der Induktionsspule (5). Diese sendet ein magnetisches Wechselfeld aus, welches in der Leiterschicht (3) einen Wirbelstrom geringer Stärke erzeugt und eine damit einhergehende Erwärmung der Leiterschicht (3) und damit auch des Schuhinnenraums oberhalb der Sohle (2) bewirkt. Die Erwärmung der Leiterschicht (3) ist abhängig von der durch die Wechselspannungsquelle und die Induktionsspule (5) erzeugte Energie sowie vom Abstand der Leiterschicht (3) zur Induktionsspule (5).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schuh
- 2
- Sohle
- 3
- Leiterschicht
- 4
- Fußboden
- 5
- Induktionsspule
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015055761 A1 [0004]
