DE2054896A1

DE2054896A1 - Elektrische Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE2054896A1
Application number: DE19702054896
Authority: DE
Inventors: Katsuji Ibaraki Osaka Fujihara (Japan) P A47j 37 08
Original assignee: Kansai Hoon Kogyo KK
Current assignee: Kansai Hoon Kogyo KK
Priority date: 1969-11-10
Filing date: 1970-11-07
Publication date: 1971-05-27
Also published as: FR2069719A5; NL7016030A; DE2054896B2; US3657516A; GB1283444A

Description

Elektrische Heizeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizeinrichtung zu schaffen, die mit baulich einfachen Mitteln hergestellt werden kann und die eine vielseitige Verwendung ermöglicht, wobei eine gleichmäßige Temperatur eingehalten werden kann, ohne daß Temperatursteuereinrichtungen, wie beispieleweise ein Thermostat, vorgesehen werden müssen. Die Erfindung besteht darin, daß ein flexibler, flächiger, poröser, elektrischer Widerstandskörper, der aus papierartigem

-2-109822/1225

oder filzartigem, miteinander verbundene Kohlenfasern enthaltendem Faserniaterial besteht, wenigstens ein Paar darauf in Abstand angeordneter, an eine Stromquelle anschließbarer Elektroden und vorzugsweise mehrere nach außen abdichtende, mit Kunstharz getränkte Schichten vorgesehen sind, die zusammen mit den übrigen Teilen nach einem Heißpressen einen einteiligen Körper bilden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine neuartige flächige Heizeinrichtung geschaffen wird, die einen Kohlenfasern enthaltenden elektrischen Widerstandskörper verwendet und die von vielfältigem Nutzen beim Beheizen oder Warmhalten von verschiedenen Gegenständen ist.

Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Wärme mit einer gewünschten Temperatur aufgrund des sich selbst stabilisierenden Widerstandes des elektrischen Wider-■standskörpers erzeugt wird,
v,

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Heizeinrichtung in der Lage ist, eine über die gesamte Fläche im wesentlichen gleichmäßige Hitze zu erzeugen, während sie die vorgegebene Temperatur selbsttätig einhält.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Heizeinrichtung geschaffen wird, die zum Beheizen oder Warmhalten von flachen, ebenen Flächen aus verschiedenem Konstruktionsmaterial geeignet ist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Heizeinrichtung geschaffen wird, die in der Form ei- ..-■ά Brettes mit erheblicher Länge erhalten wird und die geeignet ist, Wärme bei einer gewünschten, im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur über ihre gesamte Oberfläche zu erzeugen.

-3-109822/1225

8AD ORIGINAL

^in weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine flexible Heizeinrichtung geschaffen wird, die geeignet ist, gekrümmte Flächen eines zylindrischen Tanks oder ähnliche Konstruktionen zu befrizen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Heizeinrichtung geschaffen wird, ■l±e zum Beneizen von Räumen verwendet werden kann, indem sie auf dem Boden und/oder den Wänden eines gewählten Raumes angebracht werden kann, so daß der Raum bei relativ niedrigen Temperaturen für lienschen beheizt v/erden kann.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß eine Heizeinrichtung vorgesehen werden kann, die zweckmäßig beim Schmelzen von Schnee oder Eis auf Oberflächen von Straßen oder Dächern oder Gebäuden ist.

V/eitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden, detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor.

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer flächigen Heizeinrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Heizeinrichtung,

Fig. 3 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht, die eine andere Ausführungsform zeigt,

Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen der Oberfläche und dem von der fläehenförraigen, die vorliegende Erfindung verwirklichenden Heizeinrichtung erzeugten Wärmebetrag,

Fig. 5 bis 7 sind Beispiele einer länglichen Art einer Heizeinrichtung, die die vorliegende Erfindung ver-109822/1225 ₄_

BAD ORIGINAL

wirklicht, in welcher:
Fig. 5 eine Draufsicht mit aufgebrochenen Teilen,

Fig. 6 ein entlang der Linie VI-VI in Fig. 5 geführter Schnitt und

Fig. 7 eine Erläuterungsdraufsicht auf eine abgeänderte Ausführungsform der Fig. 5 ist,

Fig. 8 ist eine Darstellung zum Erläutern des Herstellungs-Vorganges der flächigen Heizeinrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert,

Fig. 9 ist eine Darstellung zum Erläutern des Herstellungsvorganges eines geänderten Beispiels einer Heizeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 ist eine erläuternde Seitenansicht, in der teilweise im Schnitt ein Verwendungsbeispiel einer flexiblen, ■ flächigen Heizeinrichtung entsprechend der Erfindung gezeigt wird, in welcher sie zum Zwecke des Warmhaltens eines Tanks verwendet wird,

Fig. 11 ist ein erläuternder Querschnitt der Fig. 10,

Fig. 12 ist ein erläuternder Schnitt, der ein Verwendungsbeispiel einer flächigen Heizeinrichtung nach der vorliegender. Erfindung zeigt, wobei sie zum Schneeschmelzen oder ßodenbeheizen in eine Straßenkonstruktion oder in eine Beton-Bodenkonstruktion eingebettet ist,

Fig. 13 ist ein Schnitt, der ein Beispiel der Verwendung der flächigen Heizeinrichtung zeigt, wobei sie unter einem

109822/1225

Fußbodenbelag zum Beheizen eines Raumes angeordnet ist,

Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Temperaturcharakteristik des Bodenbelages des Beispiels der Pig. 13 zeigt,

Fig. 15 ist ein erläuternder Schnitt, der ein anderes Anwendungsbeispiel der flächigen Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, wo sie als Dachteil zum Schmelzen von Schnee auf dem Dach verwendet wird und

Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Oberflächentemperaturcharakteristik des Daches zeigt, wobei das in Fig. 15 gezeigte Dachteil verwendet wird.

In Fig. 1 bis 3 stellt das Bezugszeichen 1 einen porösen elektrischen WiderStandskörper dar, der ein Faservlies ist und der aus Papier oder Filz gemacht ist, der darin eine Anzahl von in ■beliebiger Richtung ausgerichteten Kohlenfasern enthält. Das Bezugszeichen 2 stellt eine Schicht dar, die aus einer Mehrzahl von Papier- oder Stoffblättern hergestellt ist, die mit einem synthetischen Harz getränkt sind, die einem Heißpressen unterzogen worden sind, "um einen einteiligen Körper mit dem "Widerstandskörper zu bilden. Die Bezugszeichen 3 stellen ein Paar Elektroden dar, die aus Metallfolien o. dgl. bestehen und die an den entgegengesetzten Enden des elektrischen Widerstandskörper s in Berührung mit diesem angeordnet sind. Der elektrische Widerstandskörper 1, die Schicht 2 und die Elektroden 3 sind durch Unterziehen dieser Teile einem Hitsepressen zu einem einteiligen Körper ausgebildet.

Genauer ks-rji die fläohige Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung entsprechend dem in Fig. 8 dargestellten Vorgang her-

-6-

109822/1225

gestellt werden. Zwei Elektroden 3, die aus Metallfolien hergestellt werden, werden r.iit bekannter Technik an den entgegengesetzten Enden des elektrischen Widerstandskörpers 1 provisorisch befestigt, der eine Anzahl von Kohlenfasern enthält. Papierblätter 2n in gewünschter Anzahl, die mit synthetischem Harz getränkt sind, werden dann auf beiden Seiten des elektrischen Widerstandskörpers 1 angeordnet, der zwei in Abstand angeordnete Elektroden 3 trägt (in dem Beispiel der Fig. 8 sind drei Blätter von Harz imprägniertem Papier auf jeder Seite des Körpers 1 angeordnet). Diese Teile werden dann einem Heiß-Presunterzogen, um sie zu einem einteiligen Körper zu machen.

Der vorstehend erwähnte, Kohlenfasern enthaltende elektrische Widerstandskörper ist entweder ein papierartiger oder filzartiger Körper, der aus einer Mischung einer Anzahl von Kohlenfasern hergestellt ist, die aus Petroleumpech beispielsweise, aus Kohlenstoffpech und einer Anzahl nicht schmelzbarer Fasern hergestellt sind. Es sollte verstanden werden, daß die Kohlenfasern, die in dem elektrischen Widerstandskörper 1 verwendet werden, nicht auf die vorstehend erwähnten aus Petroleumpech hergestellten Fasern beschränkt sind, sondern daß sie aus anderen nicht schmelzbaren Kunststoffasern hergestellt werden können, die elektrische -Widerstandseigenschaften haben, wie P Zellulosefasern, Polyacrylonitrilfasern und Polyvinylalkoholfasern. Es sollte auch beachtet werden, daß die Ausdrücke "papierartig'¹ und "filzartig¹¹ nicht in ihrer besonderen, eingeschränkten Bedeutung, sondern um eine poröse Matritze oder ·,·.,.. Form zu bedeuten, verwendet werden, in welcher die nicht schmelzenden elektrischen Widerstandsfasern, wie beispielsweise Kohlenfasern, in beliebiger Richtung derart angeordnet sind, daß diese Fasern sich wenigstens teilweise untereinander berühren. Die nichtschmelzenden Fasern, die mit diesen elektrischen Widerstandskohlenfasern gemischt sind, müssen nur

10 9 8 22/1225

dann nicht schmelzbar sein, wenn der elektrische Widerstandskörper 1 durch Verbinden der Elektroden mit einer Stromquelle leitend gemacht wird. Diese nicht schmelzbaren Pasern können beispielsweise Glasfasern, Gesteinsfasern wie beispielsweise Asbestfasern, Naturfasern wie beispielsweise Holzstoff und Kunststoffasern enthalten, um als Verstärkungselement des Körpers verwendet zu werden. Wenn erforderlich, kann ein Füllstoff oder ein Bindemittel wie Titaniumdioxyd, Zinkweiß oder duroplastische Kunstharze zugefügt werden.

Als nächstes werden die physikalischen Eigenschaften der Kohlenfasern und des Körpers im Kachstehenden gezeigt werden, der im Grunde genommen ein gemischter Aufbau aus Kohlenfasern und nicht schmelzbaren Pasern ist.

Physikalische Eigenschaften der Kohlenfasern

Durchmesser: 7 bis 12
Länge: 0,5 bis 20,0 mm

Zugfestigkeit: 12 t/cm

Dehnfähigkeit: 1,5 i°

Elastizitätsmodul: 800 /cm

Spezifischer elektrischer Widerstand: (5-8) x 10""¹^ cm Ausdehnungskoeffizient: 1,7 x 1Ö/ ⁰C Kitzebeständigkeit: (in Ng Atmosphäre.) : 2000 C Reinheit (Kohlenstoffgehalt): 99,8 £

Physikalische Eigenschaften des Kohlenfasern ,gemischkörpers

Zuzumisehende Fasern: Holzstoff

Mischungsverhältnis der Kohlefasern und des Stoffes: 40 : 60 Bindemittel (synthetischer Harz): ein beliebiger Dicke des gemischten Papierkörpers: 0,22 mm

-8-

109822/1225

Gewicht desselben: 220 bis 250 g/m²

Elektrischer Widerstand (ein Körper mit 20 cm mit zwei an gegenüberliegenden Enden angeordneten Elektroden): 12

Temperatur bei Benutzung: 110° G oder weniger.

Die im Vorstehenden erwähnten, mit synthetischem Harz getränkten Blätter, die die Schicht 2 bilden, können'alle aus einem Material hergestellt werden, welches'entweder ein Papier, das a_us organischen fasern gebildet ist, wie (transparentes) Über-P legpapier, (mit Mustern bedrucktes) Musterpapier, Schutzpapier oder Kernmuster, oder ein Papier oder ein Tuch ist, der mit anorganischen i'asern oder faserähnlichen Komponenten gebildet wird, wie Glasfaserstoff oder Asbestpapier, oder das Material kann ein Papier oder ein Tuch sein, der als Gemisch aus den organischen oder anorganischen, im Vorstehenden erwähnten Kornponenten gebildet ist. Der synthetische Harz, der zum Imprägnieren dieser Papier- oder Tuchblätter verwendet wird, kann Diallylphtalatharz, Benzoguanaminharz, Epoxidharz, ungesättigter Polyesterharz, Melaminharz oder Phenolharz sein. Vom Gesichtspunkt der guten Wärmeleitfähigkeit wird die Verwendung von Diallylphtalat vorgezogen.

Wie im Vorstehenden dargelegt wurde, benutzt die flächige Heizeinrichtung der Erfindung einen papier- oder filzartigen, porösen elektrischen Widerstandskörper mit darin enthaltenen Kohlenfasern und dieser Körper, der zwei in Abstand angeordnete Elektroden trägt, ist durch Einbetten in eine Schicht abgedichtet, die durch Heißpressen der mit synthetischem Harz imprägnierten Papier- oder Tuehblätter zusammen mit dem Körper gebildet wird. Auf diese Weise ist die Anordnung geeignet, als stabilisierte, flächige Heizeinrichtung zu funktionieren, wie im Nachstehenden einzeln beschrieben wird.

-9-109822/1225

2G54896

1. Durch gewünschtes Auswählen des Anteils von Kohlenfasern auf die Flächeneinheit und durch gewünschtes Auswählen des Mischungsverhältnisses der Kohlenfasern und anderen Fasern kann der elektrische Widerstandskörper einen gewünschten Widerstandswert erhalten.

2. Der elektrische Widerstandskörper, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein poröser Körper, in welchem die Kohlenfasern in unregelmäßigen Richtungen angeordnet sind und in welchem die Kohlenfasern wenigstens teilweise miteinander in Berührung sind. Der poröse Körper ist zwischen mit synthetischem Harz getränkten Papier- oder Tuchblättern angeordnet und die daraus erhaltenen Teile sind miteinander heiß verpreßt. Als Folge davon kann das Harz in die Poren fließen, das sich dort absetzt, um Brücken zwischen den Fasern zu bilden. Auf diese Weise sind die gegenseitigen Berührungsverhältnisse der Kohlenfasern fixiert. Auf diese Weise kann der so entstehende elektrische Widerstandskörper einen extrem stabilisierten Widerstandswert aufweisen.

.}. Da die Kohlenfasern relativ zueinander fixiert sind, wie oben beschrieben wurde, soll verstanden werden, daß, wenn die Temperatur des elektrischen Widerstandskörpers als Folge von seinem Anschluß an eine Stromquelle steigt, das synthetische harz, das bis dahin die entsprechenden Kohlenfasern fixiert hatte, sich Ie ic ja t ausdehnen wird und seine Haltekraft für die Verbindung der entsprechenden Kohlenfasern örtlich leicht vermindern wird. Als Folge davon, wenn die Temperatur eine bestimmte Höhe erreicht, wird ein abrupter Anstieg des Widerstandswertes auftreten, um die elektrische Leitfähigkeit zu behindern. Diese behinderte Leitfähigkeit wird dazu die- , ηen, das synthetische harz zu veranlassen, die Haltekraft bezüglich der fixierten Kohlenfasern wieder herzustellen, so daß der Widerstandswert auf seine vorbestimmte Hone zu-

-10-

109822/122 5

rückgelangt. Auf diese Weise wird der Körper selbsttätig eine im wesentlichen konstante Temperatur einhalten. Auf diese Weise ist die flächige Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung fähig, selbsttätig eine konstante Temperatur einzuhalten, ohne einen Thermostat oder irg-end eine andere Temperatursteuereinrichtung zu erfordern.

4. Da das elektrische Widerstandsmaterial, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, aus Kohlenfasern besteht, ist es chemisch sehr stark beständig. Darüberhinaus ist der Körper innerhalb einer Schicht aus mit synthetischem Harz getränkten Papier- und Tuchblättern durch Hitze-pressen der Schicht und des Körpers luftdicht abgeschlossen, um die Umgebungsluft davon auszuschließen. Als Ergebnis davon besitzt die gesamte Heizeinrichtung eine verlängerte Benutzungsdauer und sie kann nahezu unbegrenzt benutzt werden.

Ein Versuch wurde unter Verwendung der im Vorstehenden geschilderten flächigen Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt. Ea wurde von dem Ergebnis her festgestellt, daß die erzeugte Wärmemenge (in Kalorien) in einem proportionalen Verhältnis mit der Fläche steht, mit welcher die Wärme erzeugt wird, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Dies zeigt die Tatsache, daß die flächige Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung einen äußerst stark stabilisierten elektrischen Widerstandswert besitzt und daß dieses für die gesamte Fläche der Einrichtung gil-t.

Ein weiterer Versuch wurde durchgeführt, in dem die von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme auf eine Temperatur von 1QO° U festgelegt wurde, während die Einrichtung ständig während 6000 Stunden mit Strom versorgt wurde. Es wurde, gefunden, daß die Oberflächentemperaturverteilung auf 100° C ί 3° C gehalten wur-

-11-

109822/1225

r-11-

de, ohne Verwendung von irgendwelchen Temperatur st euer einrichtungen, und daß keine bemerkbare Änderung in der Temperatur im Laufe der Zeit festgestellt wurde.

Das in Fig. 3 gezeigte Heizungseinrichtungsbeispiel ist grundsätzlich im Prinzip identisch mit den in Fig. 1 und 2 gezeigten. Der einzige Unterschied liegt darin, daß der Zwischenteil der; elektrischen Widarstandskörpera 1 zu einer im wesentlichen G-Form ausgeschnitten ist und daß die Elektroden dichter zueinander angeordnet sind.

Wie oben ausgeführt wurde, ist die flächige Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung derart, daß der Strom zwischen zwei Elektroden zugeführt wird, die auf dem gegenüberliegenden Ende des elektrischen Widerstandskörpers angeordnet sind, um Wärme auf der gesamten Fläche der Einrichtung zu erzeugen. Da der V/i der standswert des Körpers konstant ist, wird die Temperatur der erzeugten Wärme durch den Abstand zwischen den zwei Elektroden und durch die aufgebrachte Spannung bestimmt. Entsprechend wird die Temperatur der erzeugten Wärme mit einem Ansteigen des Abstandes zwischen den Elektroden abnehmen, wenn der elektrische Widerstandskörper eine größere Länge besitzt. In diesem Fall wird keine gewünschte Te-mperatur erhalten, wenn nicht eine hohe Spannung angelegt wird.

In dem Fall, daß die Elektroden sich auf gegenüberliegenden Seiten in Längsrichtung des elektrischen Widerstandskörper erstreckend angeordnet sind, wird die Stromquellenspannung in dem Teil des Körpers aufgebracht, der bei den Anschlußklemmen liegt. Dagegen wird die aufgebrachte Spannung in diesen Teilen des Körpers abnehmen, die weiter von den Anschlußklemmen entfernt liegen. Wenn die Länge des Körpers eine bestimmte Grenze überschreitet, wird es unmöglich, über die gesamte Fläche des Körpers gleichmäßig eine Hitze zu erzeugen.

-12-

109822/1225

Pig. 5 bis 7 zeigen Beispiele von flächigen Heizeinrichtungen, die so ausgebildet sind, daß Wärme bei einer gewünschten Temperatur im wesentlichen über alle Teile der Einrichtung erzeugt wird, unabhängig von ihrer Länge.

In Fig. 5 und 6 stellt das Bezugszeichen 1 einen elektrischen Widerstandskörper dar. Das Bezugszeichen 2 stellt eine Schicht dar, die durch Hitze-Pressen von Papier- oder Tuchblättern gebildet wird, die mit synthetischem Harz getränkt sind. Die Bezugszeichen 4 und 5 stellen Leitungsdrähte dar, die angeordnet sind, um sich entlang der gegenüberliegenden Seiten in Längs-

P richtung des Körpers 1 zu erstrecken, jedoch in Lagen, die leicht von den Rändern des Körpers entfernt sind. Die Bezugszeichen 41, 42 ... stellen eine Gruppe von Elektroden dar, die sich quer zu der Länge des Körpers, ausgehend von dem Leitungsdraht 4 der Leitungsdrähte 4 und 5» erstrecken und die in Abstand zueinander in vorbestimmten Abständen entlang der Oberfläche des Körpers mit diesem in Kontakt angeordnet sind. Die Bezugszeichen 51, 52 ... stellen eine andere Gruppe von Elektroden dar, die sich in ähnlicher Weise wie die Leitungsdrähte 41, 42 ... von dem anderen Leitungsdraht 5 erstrecken. Diese Leitungsdrähte und die Elektroden sind zusammen mit dem Körper in der Schicht 2 eingebettet. Diese Leitungsdrähte und die

^ Elektroden sind aus dünnen Metallfolien wie Kupferfolien hergestellt, die eine Dicke von 0,1 mm und eine Breite von 5 bis 10 mm besitzen.

Die vorstehend beschriebenen Elektroden sind in der Weise angeordnet, daß diese, die sich von einem(4) der beiden Leitungsdrähte erstrecken, in Abstand abwechselnd nebeneinander mit denen liegen, die sich von dem anderen (5) der Leitungsdrähte erstrecken, wobei vorbestimmte Abstände zwischen den nebeneina_nderliegenden Elektroden belassen sind.

-13-

109822/1225

Die StroinanSchlüsse 6 und 7 der flächigen, die vorausgegangene Anordnung aufweisenden Heizeinrichtung sind an eine Stromquelle angeschlossen. Dadurch ist eine Stromquellenspannung zwischen jedem Paar der benachbarten Elektroden 41 und 51, 52 und 42, 42 und 52 usw. angelegt. Es ist deshalb möglich, indem es so eingerichtet wird, daß die Abstände zwischen den benachbarten Elektroden konstant sind, in den entsprechenden Bereichen I, II, III usw. der Platte eine Hitze mit im wesentlichen konstanter Temperatur zu erzeugen, die zwischen den benachbarten Elektroden angeordnet sind.

Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel der flächigen Heizeinrichtung, in welcher der Strom, der durch alle die Elektroden fli&t, von den Leitungsdrähten 4 und 5 erzeugt wird, die so angeordnet sind, daß sie sich entlang der gegenüberliegenden Seiten des Körpers erstrecken. Auf diese Weise wird der durch die Leitungsdrähte fließende Betrag des Stromes in diesen Teilen der Leitungsdrähte ansteigen, die dichter an den Stromanschlüssen liegen. Aus diesem Grund wird es notwendig werden, Leitungen mit ansteigender Dicke zu verwenden, die sich abhängig von ihrer Leitfähigkeit des durchgeführten Stromes an Stellen ändern kann, wo ein Ansteigen der Zahl der verwendeten Elektroden vorliegt.

Pig. 7 zeigt eine Anordnung, in welcher eine Vielzahl von Leitungsdrähten benutzt wird, um das Problem zu lösen, das auftritt, wenn ein Ansteigen des durch die im Vorstehenden beschriebenen Leitungsdrähte fließenden Stromes auftritt. Genauer gesagt, sind eine Vielzahl von Leitungsdrähten 4' und 4¹ ' entlang einer Seite des Körpers und außerdem eine Vielzahl von Leitungsdrähten 5¹ und 5¹' entlang der anderen Seite des Körpers vorgesehen. Von einem Paar der Leitungsdrähte 4¹ und 5' erstreckt sich eine Gruppe von Elektroden 41', 42· ... und 51', 52' .... Die erste Gruppe der Elektroden ist auf eine derartige Zahl beschränkt, daß die elektrische Kapazität der

109822/1225 ~^U~

-.14-

Leitungsdrähte 4' und 5' nicht überschritten wird. Für die Teile des Körpers außerhalb der vorstehend genannten Gruppe der Elektroden ist eine weitere oder zweite Gruppe von Elektroden 4η'¹ -1, 4 η·' ... und 5 η ''-1, 5 η'', ... vorgesehen, die sich von dem anderen Paar Leitungsdrähte 4'.' und 5¹' erstreckt. Auf diese Weise ist der Stromfluß durch die erste Gruppe von Leitungsdrähten 4¹ und 5' und durch die zweite Gruppe von Leitungsdrähten 4¹¹ und 5'' aufgeteilt.

Nunmehr wird die Beschreibung auf Verwendungsbeispiele der flächigen Heizeinrichtung der Erfindung gerichtet.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel, in dem eine flächige Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung einteilig mit einer beliebigen Bohle ausgebildet ist. Auf die Oberseite einer gewählten Bohle 6 sind eine Mehrzahl von mit synthetischem Harz imprägnierten Papierblättern 2 n, ein Körper 1, aus einer Mischung von Kohlenfasern und anderen Fasern und eine Mehrzahl von mit synthetischem Harz getränkten Papierblättern 2 η zu diesem Zweck zusammengelegt. Diese Komponenten der Heizeinrichtung werden dann einem Heißpressen unterzogen, um eine verbundene einteilige Konstruktion zu schaffen. Die Bohle 6 kann entweder ein Furnierbrett, ein Hartholzbrett, eine Schieferplatte, eine Metallplatte, eine wärmeisolierende Platte aus Material wie geschäumtem Polyurethan oder irgendeine andere geeignete Platte oder Bohle sein. Indem ein einteiliger Körper aus der Bohle 6 und der flächigen Heizeinrichtung in dieser Weise gebildet wird, kann die dadurch erhaltene Anordnung selbst als Brett verwendet werden, das die Fähigkeit hat, als flächige Heizeinrichtung zu wirken. Indem die Oberfläche des mit synthetischem Harz getränkten Papierblattes mit bedruckten Mustern versehen wird, kann die erhaltene flächige Heizeinrichtung als eine schöne dekorative Bohle zum Gebrauch in einer Konstruktion oder für andere Zwecke verwendet werden.

-15-

109822/1225

F'igo 10 und 11 zeigen ein anderes Verwendungsbeispiel der flächigen Heizeinrichtung der Erfindung, in welchem diese zum V/armlialten eines Tanks verwendet wird. Eine Vielzahl von flächigen Heizeinrichtungen A der Erfindung (die in Fig. 8 gezeigte Art), ist in geeigneten Abständen auf der Oberfläche des Tanks 8 angebracht. Diese Heizungseinrichtungen A sind mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle über Leitungsdrähte verbunden, die allgemein mit 9 bezeichnet sind. Die ganze Oberfläche des Tankes 8 einschließlich der daran befestigten flächigen Heizeinrichtungen A ist weiter mit einem wärmebewahrenden Teil 10 umgeben, das aus einem Material wie geschäumten Polyurethan hergestellt ist. In diesem Beispiel ist die verwendete, flächige Heizeinrichtung A die gleiche wie bei dem in Fig. 8 gezeigten, die flexibel ist. Deshalb paßt sich die Heizeinrichtung A gut der gekrümmten Oberfläche des Tankes a_n,.so daß die in dem Tank enthaltene Flüssigkeit beheizt v/erden kann, oder daß die Temperatur dieser Flüssigkeit aufrecht erhalten werden kann. In ähnlicher Weise kann die Flüssigkeit oder das Gas, die in einem Rohr oder in einer Leitung enthalten sind, beheizt werden oder auf seiner Temperatur gehalten werden.

Fig. 12 zeigt noch ein weiteres Verwendungsbeispiel der Heizungseinrichtung der Erfindung, wobei sie in die Schicht aus Beton eingebettet ist, um eine Bodenheizung oder das Schmelzen von Schnee auf der Straße zu bewirken. In der Zeichnung stellt das Bezugszeichen 11 eine Grundschicht aus Beton und das Bezugszeichen 12 eine Oberflächenschicht aus Beton dar. Die flächige Heizeinrichtung A ist an verschiedenen Stellen mit Durchbrechungen 13 versehen, so daß die Grundschicht 11 aus Beton einteilig mit der Oberflächenschicht 12 aus Beton verbunden ist. Von dem Gesichtspunkt aus, daß die Grundschicht aus Beton eine wärme,isolierende Eigenschaft haben sollte, wird es vorgezeogen, einen wärmeisolierenden Beton

-16-

109822/1225

zu verwenden,' der eine Mischung aus Zement und Perlit ist, die in einem Mischungsverhältnis von 1:4 vorbereitet ist. Dieser Perlit wird hergestellt, indem Perlit oder, schwarze Glaslava veranlaßt wird, durch die Anwendung von Wärme sich schnell auszudehnen. Der sich daraus ergebende Perlit ist ein Puder oder ein Granulat von weißer bis grau-weißer Farbe, das eine Anzahl von kleinen unabhängigen Zellen darin verteilt aufweist. Die chemische Zusammensetzung des Perlits ist etwa wie folgt:

SiO₂	75,5
Al₂O₃	15,3
Fe₂O₃	0,9
CaO	0,12
K₂ o	4,0
Na₂O	3,5

In dem vorstehend geschilderten Anwendungsbeispiel der Heizeinrichtung der Erfindung wird die Anwendung einer Oberflächenschicht aus Beton bevorzugt, die von der schnell trockenden Art.ist. Es ist unnötig zu sagen, daß Kunststoffkugeln oder andere Steine auf der Oberfläche der Oberflächenschicht aus Beton vorgesehen werden, können.

In diesem Fall ist die flächige Heizeinrichtung A, die die gXeiche wie die in Fig. 8 gezeigte ist; mit darin angebrachten Durchbrechungen 13 an verschiedenen Stellen versehen, um die Grundschicht aus Beton einteilig mit der Oberflächenschicht aus Beton zu verbinden. Sogar für den Fall, daß sich die flächige Heizeinrichtung selbst in einem gewiesen Maß als Ergebnis ihres Anschlusses an eine Stromquelle ausdehnt, entstehen deshalb nicht solche Nachteil*, daß die obere und die untere Schicht aus Beton voneinander gelöst werden. Dagegen wird Wärme bei einer konstanten Temperatur und für eine so lange als

-17-109822/1225 ■

τ· 17-

gewUnschte Zeit erzeugt, so daß die Bodenbeheizung oder das Schneeschmelzen auf der Straße ohne irgendwelche Schwierigkeiten durchgeführt werden kann.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel der flächigen Heizeinrichtung der Erfindung, in welchem Fall die Heizeinrichtung unter einem Bodenbelag oder Teppich auf einem Boden verlegt ist, um eine Raumheizung zu bewirken; In der Zeichnung stellt das Bezugszeichen 14 die aus Sperrholz hergestellte Oberfläche des Bodens dar. Das Bezugszeichen 15 stellt ein wärmeisolierendes, aus geschäumten Polyurethan hergestelltes Material dar. Das Bezugszeichen 16 stellt einen Teppich dar. Mit diesem Verwendungsfall wurde ein Versuch durchgeführt, in dem eine flächige Heizeinrichtung verwendet wurde, die ge-

eignet war, Wärme in einem Betrag von 300 W/m bei einer Stromquellenspannung von 100- Volt Wechselstrom zu erzeugen. Die Oberflächentemperatur des Teppichs zeigte die in Fig. 14 dargestellte Charakteristik. Die Umgebungstemperatur während des Versuches war 5° C. Wie aus diesem Ergobnis festgestellt wird, ist. die flächenfö'rmige Heizeinrichtung der vorliegenden Erfindung geeignet, eine Heizung einer Oberfläche bei einer Temperatur in der Größenordnung von 44° C, die angenehm für Menschen ist, durchzuführen.

Fig. 15 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel der flächigen

Heizeinrichtung der Erfindung, in welchem sie als Dachheizer, um Schnee an der Oberfläche des Daches zu schmelzen, verwendet wird. Ein entsprechender Versuch wurde in der folgenden Weise durchgeführt. Ein Dachwerk wurde durch Aufkleben einer flächigen Heizeinrichtung A in der Größe von 500 mm x 1000 mm auf den mittleren Teil von der Rückseite auf eine Eisendachplatte 17 aufgeklebt. (In der Praxis wird das Dachwerk in einer mit dem in Fig. 9 gezeigten Verfahren ähnlichen Weise hergestellt, oder noch genauer, die Eisenplatte 17 wird mittels

-18-

109822/1225

Hitze rait der flächigen Heizeinrichtung gleichzeitig verbunden, wenn die letztere durch Hitze-Pressen gebildet wird). Das Dach wurde in bekannter Technik durch Verwenden der Teile 18 der Eisenplatte 17 gebildet, die außerhalb der Ränder, der ■ flächigen, auf die Eisenplatte aufgeklebten Heizeinrichtung liegen. Die Heizeinrichtung A wurde mit 200 V Wechselspannung beaufschlagt, um eine Wärmeerzeugung in der Größe von 250 W/ Platte zu erzeugen. Auf diese Weise wurde eine Temperaturcharakteristikerhalten, wie sie. in Fig. 16 gezeigt ist.

-,Fig. 16 zeigt den Moment, in welchen die flächige Heizeinrichtung an eine Stromquelle angeschlossen wurde, als die Dicke des Schnees 10 cm betrug. Die gestrichelte Linie stellt die Umgebungstemperatur dar und die ausgezogene Linie stellt die Oberflächentemperatur der Teile der Eisenplatte dar, die die flächige Heizeinrichtung berühren. Schnee fiel während des Anschlusses an die Stromquelle. Es wurde eine sehr befriedigende Wirkung des Schneeschmelzens erhalten.

-19-

1098 22/1225

Claims

Patentansprüche

Elektrische Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler, flächiger, poröser, elektrischer Widerstandskörper (1), der aus papierartigem oder filzartigem, miteinander verbundene Kohlenfasern enthaltendem Fasermaterial besteht, wenigstens ein Paar darauf in Abstand angeordneter, an eine Stromquelle anschließbarer Elektroden (3) und vorzugsweise mehrere nach außen abdichtende, mit Kunstharz getränkte Schichten (2) vorgesehen sind, die zusammen mit den übrigen Teilen nach einem Heiß-Pressen einen einteiligen Körper bilden.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse elektrische Widerstandskörper eine Mischung aus Kohlenfasern, die aus Petroleum-pech o. dgl. hergestellt sind und einen Durchmesser von 7 bis 12A und eine Länge von 0,5 bis 20 mm besitzen, und unschmelzbaren Fasern enthält, die ausgewählt sind, aus der Gruppe, die aus Glasfasern, Gesteinfasern einschließlich Asbestfasern, natürlichen Fasern einschließlich Holzstoff-und Kunstfasern besteht.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kunstharz getränkte Schicht (2) ein Papierblatt (2 n) oder ein Tuchblatt ist, das mit Diallylphtalatharz getränkt ist.
4. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung einteilig mit der Oberfläche eines ebenen Gegenstandes, beispielsweise einer Furnierplatte (6), einer Sperrholzplatte, einer Metallplatte o. dgl. ver-

-20-

109822/1225

-2Q-

bunden ist, um eine flächige Bohle zu schaffen, die geeignet ist, als Ganzes Wärme zu erzeugen.
5. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine größere Länge besitzt und ein Paar Leitungsdrähte (4, 5), die entlang gegenüberliegender Seiten des elektrischen Widerstandskörpers (1) in nicht leitender Verbindung mit diesem Körper verlaufen und· eine Vielzahl von Elektroden (41, 42,... 51, 52 ...) aufweist, die sich von den entsprechenden Leitungen abwech-selnd in Querrichtung zu dem Körper erstrecken und mit diesem in Kontakt in vorbestimmten Abständen zwischen den entsprechenden benachbarten Elektroden stehen, so daß eine volle Spannung an die Vielzahl der Elektroden angelegt werden kann, die sich von dem Paar gegenüberliegender Leitungsdrähte erstrecken.
6. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar der Leitungsdrähte (4, 5) aus einer Mehr- ' zahl von Leitungsdrähten (4'» 4"...., 5', 5"....) zusammengesetzt ist, so daß der durch die Elektroden (41', 42·...., 51', 52'...) fließende Strom durch diese Vielzahl der Leitungsdrähte aufgeteilt wird.
7. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, daduroh gekennzeichnet, daß die benachbarten Elektroden (41,* 51; 51, 52) in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.
8. Heizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Elektroden (41', 51'f 51'; 42»j 42·, 52') in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.
9. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß eine oder mehrere die'ser Heizeinriohtungen (A) auf der

109822/1225

Außenfläche eines eine Warmhaltung erfordernden Tanks (8) oder einer Leitung angebracht sind, und daß die Außenseiten der Heizeinrichtung und des Tankes oder der Leitung durch wärmeisolierendes Material (1O) abgedeckt sind.
10. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Bodenheizeinrichtung oder als Schneeschmelzeinrichtung auf Straßen dienende Heizeinrichtung (A) mit Durchbrechungen (i3) versehen und zwischen einer Unterschicht aus Beton (11) und einer Ober- " schicht aus Beton (12) angeordnet ist.
11. Heizeinrichtung nach Anspruch 1,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenraumbodenheizeinrichtung geschaffen wird, indem die flexible flächige Heizeinrichtung (A) unter einem Teppich (16) o. dgl. oder einem Läufer vorgesehen wird.
12. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaffung eines Dachteiles die Heizeinrichtung (A) mit einer Dachplatte (17) einteilig verbunden ist. ' - I

109822/1225