DE3037040A1

DE3037040A1 - Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE3037040A1
Application number: DE19803037040
Authority: DE
Inventors: James Patrick Huntington Beach Calif. McMullan; Albert Orange Calif. Stevens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-19
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1981-04-30
Also published as: GB2061076B; CA1122634A; GB2061076A; JPS5667193A; JPS6157673B2; FR2468273A1; US4270040A; AU6202080A

Description

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Heizvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung mit flacher, insbesondere länglicher und vorzugsweise rechteckiger Form und schichtweisem Aufbau.

Die Erfindung betrifft damit insbesondere elektrisch beheizte und wie eine Decke ausgebildete Heizvorrichtungen. Für derartige Heizdecken werden dünne, nachgiebige und kostengünstige Heizvorrichtungen benötigt, die zeitweilig auftfcetenden Biegungen und anderen Beanspruchungen aufgrund äußerer, auf die Heizvorrichtung einwirkender Kräfte widerstehen können, insbesondere besteht ein großes Bedürfnis nach flexiblen Heizvorrichtungen der eingangs genannten Art, die sich vorteilhaft anordnen und benutzen lassen zusammen mit flexiblen, nachgiebigen und/oder beweglichen Strukturen. Beispielsweise werden derartige Heizvorrichtungen in Heizdecken benutzt, mit denen Wasserbettmatratzen geheizt werden, die sich auf elastische Kunststoff-Schaumkissen abstützen und bei denen zwischen dem Boden der Matratze und der Oberseite des darunterliegenden, tragenden Kissens eine Heizvorrichtung angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung und wechselseitigen Zuordnung der einzelnen Teile wird die flache, biegsame, als Heizdecke ausgebildete Heizvorrichtung zwischen der Matratze und dem Stützkissen gezogen und gebogen, wenn das Gewicht einer auf der Oberseite der Matratze befindlichen Person sich nach unten in den Bereich oder die Zone auswirkt, in der die Heizvorrichtung einem Zusammendrücken und Ausbeulen der Matratze folgen muß, die zu einer Kompression des Stützkissens und einer Verbiegung der dazwischen angeordneten Heizvorrichtung führt.

Die Biegung einer flachen, waagerechten und deckenähnlichen Heizvorrichtung der oben beschriebenen Art führt zu einer Aufteilung in einzelne, zusammendrückende und/oder ziehende Kraftkomponenten in der gesamten Fläche der als Heizdecke

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ausgebildeten Heizvorrichtung. Diese Kräfte dehnen, zerren, reißen, brechen, falten, knittern, verziehen oder beanspruchen das Heizelement innerhalb der Heizvorrichtung anderweitig. Dieses Heizelement hat gewöhnlich die Form eines länglichen, dünnen oder feinen Drahtes oder Streifens, ist aus einem einen elektrischen Widerstand aufweisenden Metall und zick-zackförmig oder serpentinenähnlich innerhalb der Heizvorrichtung angeordnet.

Bekannte Heizvorrichtungen der eingangs genannten Art in Form von Heizdecken, die Druck- und Zugkräften der oben beschriebenen Art unterworfen werden sollen, sind teils so ausgebildet, daß die Heizelemente aus schwerem, ummantelten, verstärkten Einzelelementen aus Draht bestehen, die von Hand gelegt und locker innerhalb der anderen Teile der Heizvorrichtung angeordnet sind, so daß sie sich gegenüber diesen anderen Teilen bewegen können und damit den zu erwartenden Druck- und Zugkräften bei der Biegung der Heizvorrichtung zu widerstehen vermögen. Eine derartige Heizvorrichtung ist in der US-Patentanmeldung Seriennr. 954 4o6 der Anmelder James P. McMullan und Albert Stevens unter dem Titel "Heizvorrichtung für ein Wasserbett" beschrieben, die am 25. Oktober 1978 eingereicht wurde.

Obwohl die in dieser Patentanmeldung beschriebenen Heizvorrichtungen günstig und wirkungsvoll sind, benötigen sie den Einsatz schwerer und teurer Materialien, verlangen sie bei ihrer Herstellung beträchtliche und schwere Arbeitsvorgänge, sind sie schwer und voluminös und demzufolge so teuer, daß ihre praktische Verwendung bisher auf diejenigen Anwendungen beschränkt ist, bei denen die Kosten nicht in erster Linie eine Rolle spielen oder unbeachtlich sind.

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Für flexible Heizdecken ist vor kurzem ein Heizelement vorgeschlagen und entwickelt worden, das für die Massenfertigung bei geringen Kosten geeignet ist und so ausgebildet ist, daß es sich für den Einsatz in Heizvorrichtungen als außergewöhnlich wirkungsvoll und ökonomisch anbietet.

Bei dieser neu entwickelten Ausführung bestehen die Heizelemente aus einem flachen, dünnen und flexiblen Film eines warmfesten Kunststoffs, wie z.B. Mylar, auf den eine dünne Aluminiumfolie aufgeklebt ist. Einzelne Bereiche dieser Aluminiumfolie sind durch geeignete Maskierung und Ätzung abgetragen worden, so daß längliche dünne, zerbrechliche Metallstreifen übrig bleiben (die sich im wesentlichen nicht selbst frei tragen können), die auf der Oberfläche der Kunststoffolie haften und von dieser getragen werden. Diese neuartige Ausbildung eines von einer Plastikfolie getragenen, dünnen und streifenförmigen Metallwiderstandes wird mit einer isolierenden und schützenden Hülle aus einer flexiblen Plastikfolie umschlossen.

Diese oben beschriebene Ausbildung einer Heizeinrichtung ist in der UB-PS 4 139 763 beschrieben und hat sich als sehr wirksam, zuverlässig in der Funktion und äußerst ökonomisch in der Herstellung erwiesen. Diese patentierte Heizeinrichtung wird in Massenproduktion gefertigt und in Anwendungsfällen eingesetzt, bei denen die Heizeinrichtung während des Gebrauchs statisch bleibt, d.h. bei denen sie nicht einem Zug-,- einer Dehnung, einer Biegung oder anderen, sie physikalisch beanspruchenden Kräften unterworfen ist.

Es wurde jedoch festgestellt, daß diese bekannte und patentierte Heizeinrichtung immer dann, wenn sie wiederholt Zugbeanspruchungen und anderen Belastungen unterworfen wird, das folienartige Heizelement überdehnt wird.

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reißt, bricht oder anderweitig beschädigt wird, so daß letztendlich die Heizeinrichtung keinen Durchgang mehr zeigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Heizvorrichtungen zu vermeiden und eine flexible, als Heizdecke ausgebildete Heizvorrichtung zu schaffen, in der der Heizelement-Widerstandsfilm auch bei äußeren Belastungen keinen Zug- und Biegekräften ausgesetzt ist, die den Film zerstören oder nachhaltig beschädigen könnten, die also ohne Beschädigung oder Beeinträchtigung des Heizelementes normalen Biege-, Zug- oder Druckkräften ausgesetzt werden kann und die eine gute Verteilung der vom Heizelement erzeugten Wärme ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch

- eine flache, vorzugsweise rechteckige Versteifungsplatte aus dünnem, biegsamen und im wesentlichen abmessungsstabilen Material und mit einer ebenen Oberseite, einer ebensolchen Unterseite, gegenüberliegenden Schmalseiten und gegenüberliegenden Stirnseiten,

- eine dünne, glatte Trägerfolie aus nichtleitendem Kunststoff mit einer ebenen Oberseite und einer ebensolchen Unterseite, die! auf der Oberseite der Versteifungsplatte angeordnet und mit dieser mittels eines dauerplastischen Klebers verbunden ist,

- ein längliches Heizelement aus einem dünnen, flachen, in einem serpentinenähnlichen Muster auf der Oberseite der Trägerfolie angeordneten, den größten Teil dieser Oberseite einnehmenden und mit dieser Oberseite mittels eines dauerplastischen Klebers verbundenen Metallfolienstreifen, das Endbereiche aufweist, die sich in einem Bereich der Oberseite der Trägerfolie befinden, der nicht von den übrigen Teilen des Heizelements belegt ist und

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die vorzugsweise einstückig mit von der Oberseite der Trägerfolie zugänglichen Metallstreifen- Anschlußkontakten verbunden sind,

- eine flache, vorzugsweise rechteckige Hülle aus isolierendem Kunststoff, die die Versteifungsplatte, die Trägerfolie und das Heizelement umgibt und eine an die Unterseite der Versteifungsplatte angrenzende untere Lage sowie eine an die Oberseite der Trägerfolie und des Heizelements angrenzende obere Lage aufweist, welche mit Zugangsöffnungen für die Anschlußkontakte versehen ist.

Aufgrund der Versteifungsplatte, die mit dem Heizelement mittels des dauerplastischen Klebers fest verbunden ist, wird eine Zerstörung oder Beschädigung des Metallfolienstreifens des Heizelements aufgrund äußerer Kräfte, insbesondere lokaler überdehnungen, Ausbeulungen oder Zusammenstauchungen verhindert. Aufgrund der Verbundbauweise aus Versteifungsplatte und Heizelement kann die erfindungsgemäße Heizvorrichtung hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden, ohne daß eine Beschädigung des Heizelements auftritt. Die Heizvorrichtung ist damit insbesondere für die oben angesprochene Beheizung von Wasserbettmatratzen geeignet.

Die Versteifungsplatte besteht vorzugsweise aus einem nicht dehnbaren, elastischen Material wie Federmetall, einer elastischen Kunststofftafel, einer glasfaserverstärkten Kunststofftafel oder dergleichen.

Zur Verbindung von Versteifungsplatte und Heizelement wird ein dauerplastischer Kleber oder ein ähnliches, flexibles Bindemittel benutzt, dabei sind die Versteifungsplatte und das Heizelement elektrisch voneinander isoliert durch diesen Kleber und durch die Trägerfolie, die Trägerfolie wird abmessungsstabil von der Versteifungsplatte getragen.

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Die Hülle ist vorzugsweise hermetisch abgeschlossen, sie besteht aus zwei Lagen einer dünnen, flexiblen, elektrisch isolierenden Kunststoffolie. Hierfür, wie auch für die anderen Folien und die Versteifungsplatte kann handelsübliches Material verwendet werden.

Die einzelnen Schichten der Heizvorrichtung, also Hülle, Versteifungsplatte, Trägerfolie und Heizelement sind miteinander durch einen elektrisch nicht leitenden, flexiblen Kleber oder ein anderes Verbindungsmittel verbunden, so daß diese mehreren Schichten eine vereinigte Struktur bilden, in der die einzelnen Schichten sich gegenseitig stützen und tragen und jede Schicht der anderen eine Stabilität der Abmessungen aufprägt.

Vorzugsweise hat die insbesondere aus Metall gefertigte Versteifungsplatte eine gute Wärmeleitfähigkeit und wirkt als wärmeverteilendes Element, das die in der Heizvorrichtung erzeugte Wärme im wesentlichen gleichmäßig in der wirksamen Heizebene des Schichtenaufbaus verteilt.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit einem Temperaturfühler und/oder einer Steuervorrichtung ausgerüstet, die die Temperatur der Heizvorrichtung abfragt und die Stromversorgung des Heizelementes regelt.

Weiterhin ist eine längliche, flexible Stromzuführungsleitung und eine Verbindungseinrichtung für die Verbindung der Leiter dieser Stromzuführungsleitung mit den Anschlußkontakten des Heizelements vorgesehen, über geeignete Verbindungsvorrichtungen ist die Temperaturregeleinrichtung in die Leiter eingeschaltet und mit diesen verbunden. Diese Verbindungseinrichtung und -vorrichtung sind innerhalb eines vorgegebenen, abgegrenzten Bereichs in der oberfläche der Heizvorrichtung angeordnet

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und lokalisiert, sie werden durch einen isolierenden Keramikkörper an der Heizvorrichtung gehalten und geschützt, wobei das größere Volumen und die größere Masse, die durch die Verbindungsteile und das keramische Material eingebracht wird, auf einen begrenzten, eingeengten Bereich der Heizvorrichtung begrenzt ist.

Vorteilhafterweise befindet sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung das Heizelement nicht in demjenigen Bereich, in dem sich die um die Verbindungseinrichtung und Verbindungsvorrichtung angeordnete größere Masse befindet, sondern ist von dieser im Abstand angeordnet.

Die Temperaturfühl- und -regeleinrichtung hat mindestens einen Thermostatschalter, der direkt dem Heizelement der Heizvorrichtung zugeordnet ist und von dem Bereich größerer Masse einen großen Abstand hat, sowie eine Barriere für den Wärmeübergang in der metallischen Versteifungsplatte zwischen dem Bereich größerer Masse und dem Thermostatschalter, wodurch der Thermostatschalter thermisch abgeschirmt oder isoliert ist, so daß seine Punktion nicht in nachweisbarer oder schädlicher Weise durch die Hitze beeinflußt wird, die in den Bereich größerer Masse einfließt oder aus diesem ausströmt.

Vorteilhafterweise ist die Barriere für den Wärmeübergang ausgebildet als längliche, schlitzähnliche Durchgangsöffnungen in der metallischen Versteifungsplatte, die am Umkreis des Bereichs größerer Masse vorgesehen sind.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Ein typisches, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher erläutert und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

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Fig. 1 eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Heizvorrichtung,
Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. l_t in der die

Heizvorrichtung in einer Richtung gebogen ist, Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 1, in der die Heizvorrichtung in einer anderen Richtung gebogen ist,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Heizvorrichtung, die teilweise aufgeschnitten ist, um die Einzelheiten ihres

Aufbaus besser erkennen zu können, Fig. 5 ein Schnittbild entlang der Schnittlinie 5 - 5 in

Fig. 4,
Fig. 6 eine isometrische Darstellung eines Eckbereichs der

Versteifungsplatte,
Fig. 7 eine isometrische Darstellung eines Eckbereichs der

Fertigungseinheit aus Trägerfolie und Heizelement, Fig. 8 eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab auf den Anschlußbereich gemäß Fig. 4, bei aufgeschnittener Abdeckkappe,

Fig. 9 eine Draufsicht auf einen anderen Bereich der Versteifungsplatte ,
Fig. Io ein Schnittbild entlang der Schnittlinie Io - Io in Fig. 8.

In den Figuren 1-3 ist eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung H in drei unterschiedlichen Zuständen oder Positionen gezeigt.

In Fig. 1 befindet sich die Heizvorrichtung H in ihrem normalen, ebenen Zustand. In Fig. 2 ist sie um eine Querachse gekrümmt und zwischen ihr gegenüberliegenden Längsrändern seitlich gebogen aufgrund einer angreifenden Kraft (siehe Pfeil), die in Längsrichtung angreifende Zugkräfte in der gesamten Heizvorrichtung H hervorruft.

In Fig. 3 ist ein Endbereich der Heizvorrichtung H um eine Längsachse gekrümmt und gebogen, dies wird durch eine nach unten gerichtete, auf den Endbereich ausgeübte Kraft (siehe Pfeil) erreicht.

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Die Heizvorrichtung H ist eine längliche, dünne, flache und ebene Einheit, in ihrer ebenen Konfiguration ist sie rechteckig. Sie hat geradlinige vordere und hintere Endflächen Io, 11, parallele seitliche Schmalflächen 12 und eine Oberseite 14 sowie eine Unterseite 15.

Die Oberseite 14 und die Unterseite 15, sowie die anderen Flächen Io, 11 und 12 werden von einer hermetisch abgeschlossenen Hülle E aus einer dünnen, flexiblen und biegsamen Kunststoffolie, wie z.B. aus Polyvinylchloridfolie festgelegt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erflindung ist die Hülle E aus einer oberen Lage 16 und einer unteren Lage 17 kunststoffgefertigt, deren randseitige Bereiche miteinander verschweißt sind, wie anhand einer Schweißnaht 18 in Fig. 5 angedeutet ist. Diese Schweißnaht 18 verläuft ohne Unterbrechung am gesamten Umfang der Hülle E. Die zusammengeschweißten Randbereiche bilden die bereits erwähnten vorderen und hinteren Endflächen Io, 11 und die seitlichen Schmalflächen 12 der Hülle E.

In der praktischen Durchführung sind die Lagen 16 und 17 aus einer Kunststoffolie mit bis zu Io mm Dicke gefertigt.

Innerhalb der Hülle E befindet sich eiae dünne, flache, ebene Versteifungs- oder Armierungsplatte S aus im wesentlichen dimensionsstabilem Federmetall, wie z.B. Federstahl, Messing, Bronze oder Aluminium. In der praktischen Ausführung wird eine etwa o,8 mm dicke, handelsübliche Metalltafel mit Erfolg benutzt, sie bildet die Versteifungsplatte S. Diese hat eine ebene Oberseite 2o und eine ebene Unterseite 21, sie erstreckt sich über dieselben Abmessungen wie der ebene Innenraum der Hülle E. Die Versteifungsplatte S ist so innerhalb der Hülle E angeordnet, daß ihre Unterseite 21 flächig und glatt an der Oberfläche der unteren Lage 17 der Hülle E anliegt.

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Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die untere Lage 17 und die Versteifungsplatte S miteinander verklebt oder anderweitig verbunden mittels eines geeigneten, dauerplastischen Klebers oder Verbindungsmittels, wie mit dem Bezugszeichen 22 angedeutet ist.

Zur Heizvorrichtung H gehört eine Fertigungseinheit A aus einer dünnen, flachen und ebenen Trägerfolie F aus einem geeigneten, elektrischen, wannfesten Kunststoff, wie z.B. Mylar. Diese Trägerfolie F hat eine ebene Oberseite 23 und eine ebene Unterseite 24. In der praktischen Ausführung ist sie höchstens 2 mm dick, normalerweise wesentlich dünner. Weiterhin gehört zu dieser Fertigungseinheit A ein längliches, elektrisches Heizelement R, das mit der Oberseite 23 verbunden ist und von der Trägerfolie F gehalten wird. Dieses Heizelement R ist ein dünnes, flaches und ebenes Streifenähnliches Element aus einer Metallfolie, es hat gleichmäßige Dicke und gleichförmige Querabmessungen auf praktisch seiner gesamten Länge und ist in einer serpentinenartigen oder zick-zackförmigen Weise auf dem größten Teil der Oberseite 23 der Trägerfolie F angeordnet.

Das Heizelement R ist so dünn und bruchanfällig, daß es sich selbst nicht tragen kann und/oder angefaßt bzw. behandelt werden kann, aus diesem Grunde ist es mit der Trägerfolie F verbunden und wird von dieser getragen.

In der praktischen Ausführung wird das Heizelement R durch Aufkleben einer dünnen Metallfolie, wie beispielsweise bis zu 1 mm dicke Aluminiumfolie auf die Oberseite 23 der Trägerfolie F mittels eines geeigneten, dauerplastischen Klebers 25 gebildet. Danach werden diejenigen Bereiche dieser Metallfolie, die das Heizelement R bilden sollen, maskiert mittels einer geeigneten Abdeckfarbe oder dergleichen, die durch Druck, Siebdruck oder dergleichen auf die Oberseite 23 der Trägerfolie F aufgetragen wird. Danach wird die Einheit aus Trägerfolie F und der teilweise

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mit Farbe versehenen oder maskierten Metallfolie in ein Ätzbad gegeben, wo die unerwünschten Bereiche der Metallfolie entfernt werden, so daß das Heizelement R auf der Trägerfolie P zurückbleibt.

Die Fertigungseinheit A entspricht in ihren Abmessungen der Versteifungsplatte S und wird so auf dieser Versteifungsplatte S angeordnet, daß die Oberseite 2o der Versteifungsplatte S und die Unterseite 24 der Trägerfolie F flächig aneinanderliegen. Die Versteifungsplatte S und die Trägerfolie F sind mittels eines geeigneten, dauerplastischen Klebers verbunden, wie er mit dem Bezugszeichen 26 angedeutet ist.

Die obere Lage 16 der Hülle E liegt über der Fertigungseinheit A und ist mit dieser mittels eines geeigneten, dauerplastischen Klebers verbunden, wie beispielsweise der Kleber 28 in den Fig. 4 und 5.

Angesichts der oben beschriebenen Kombination und der Zusammenstellung der einzelnen Teile ist ersichtlich, daß das dünne, bruchanfällige Heizelement R innerhalb des Gesamtaufbaus zwischen der Trägerfolie F und der oberen Lage 16 sicher und stabil eingebettet und getragen wird und daß die Versteifungsplatte S, die zwar ein Verkrümmen oder Verbiegen des gesamten Aufbaus ermöglicht, diesem Aufbau eine Abmessungsstabilität aufprägt, so daß die Heizvorrichtung nicht verzerrt, gedehnt oder anderweitig in ihren Abmessungen verändert oder belastet werden kann, wodurch in Folge das Heizelement R bis zum Bruch, Riß, zur Überdehnung, oder einem anderen, zerstörenden Einfluß beansprucht werden kann.

Aus der bisherigen Beschreibung des Aufbaus der Heizvorrichtung H ist ersichtlich, daß sich diese einfach krümmen und/oder biegen läßt, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ebenso läßt sie sich in vielen anderen Weisen ver-

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formen, ohne daß eine Beschädigung auftritt.

In Weiterbildung der Erfindung und zur Vereinfachung der Verbindung des Heizelements R mit den Leitern C eines Stromzuführungskabels 33 ist das Heizelement R so geformt und angeordnet, daß ein Bereich oder eine Zone Z innerhalb der Ebene der Gesamtanordnung vorgesehen ist, in die hinein sich das Heizelement R nicht erstreckt. Das Heizelement R hat einander gegenüberliegende Endbereiche, die auf einer gewissen Länge in diese Zone Z hineinreichen oder sich in dieser befinden, und mit vergrößerten Anschlußkontakten T verbunden sind. Diese Anschlußkontakte T sind einstückig mit dem Heizelement R auf der Trägerfolie F ausgebildet, sie werden auf dieselbe Weise und zur gleichen Zeit gefertigt oder erstellt wie das restliche Heizelement R.

Die Anschlußkontakte T sind längliche, rechteckige Folienbereiche an den Enden des Heizelements R innerhalb der Zone Z. Die Trägerfolie F ist an drei Seiten dieser Anschlußkontakte T eingeschnitten oder eingeschlitzt, wodurch flexible Zungen gebildet werden, die im folgenden ebenfalls mit dem Bezugszeichen T bezeichnet sind. Diese Anschlußkontakte und Zungen, die im folgenden als Anschlußzungen T bezeichnet sind, werden nach oben aus der Ebene der Trägerfolie F herausgebogen oder gekrümmt, um das Anbringen von Verbxndungsklemmen 3o an ihnen zu erleichtern. Diese Verbindungsklemmen 3o sind mit den Enden der Leiter C verbunden oder an sie angeschlossen, wie aus den Fig. 8 und Io ersichtlich ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist die obere Lage 16 der Hülle E im Bereich der Zone Z des Gesamtaufbaus mit einem Paar von im Abstand befindlichen Fenstern 31 versehen, durch welche die nach oben gebogenen Anschlußzungen T frei vorstehen.

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Angesichts der so beschriebenen Zuordnung der einzelnen Teile ist verständlich, daß die Leiter C, die Anschlußzungen T und die Verbindungsklemmen 3o sich im Bereich der Zone Z in der oberen Ebene der Hülle E befinden und von dieser hochstehen.

Die Zone Z befindet sich in Nähe der vorderen Endfläche Io und etwa in der Mitte zwischen deren beiden Enden. Sie hat eine begrenzte flächenhafte Ausdehnung und muß nur so groß sein, daß sie die oben beschriebenen Teile und Bereiche des Gesamtaufbaus aufnehmen kann.

Zusätzlich ist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung H mit einem Temperaturregler M ausgestattet, der durch die Temperatur der Heizvorrichtung H gesteuert wird und den Stromfluß durch das Heizelement R regelt. Dieser Temperaturregler M hat einen gekapselten, in Ruhestellung geschlossenen Thermostatschalter U. In Fig. 8 ist für jeden Leiter C ein derartiger Thermostatschalter U gezeigt. Diese Thermostatschalter sind in direktem, wärmeleitendem Kontakt mit der Oberfläche der oberen Lage 16 der Hülle E und außerhalb dar Zone Z da angeordnet, wo sich das Heizelement R befindet.

Der normalerweise geschlossene Thermostatschalter U öffnet sich, wenn die Temperatur der Heizvorrichtung H über eine vorgegebene Schwelle ansteigt. Der eine der beiden Thermostatschalter U ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß er bei Erreichen der gewünschten Betriebstemperatur der Heizvorrichtung H öffnet, der andere Thermostatschalter dient als Sicherheitseinrichtung und ist so eingestellt, daß er bei einer etwas höheren Temperatur Öffnet als der erste Thermostatschalter U, so daß für den Fall, daß dieser erste Thermostatschalter U ausfällt oder bei der gewünschten Temperatur nicht öffnet, dieser andere Thermostatschalter U öffnet.

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In der praktischen Durchführung kann dieser zweite Thermostatschalter U oder können weitere derartige Thermostatschalter U weggelassen werden, ohne hierdurch den Bereich der Erfindung zu verlassen, vorteilhafterweise ist ein derartiger zweiter Thermostatschalter U jedoch vorgesehen, um die unterschiedlichen Sicherheitsvorschriften für Heizvorrichtungen der hier zur Rede stehenden Art erfüllen zu können. Derartige Vorschriften müssen häufig beachtet werden,

In Weiterbildung der Erfindung und zur Erzielung einer sicheren, den behördlichen Vorschriften entsprechenden Konstruktion sind die Thermostatschalter U, die Leiter C, die Anschlußzungen T und die Verbindungsklemmen 3o an der Oberseite der Hülle E untergebracht und gegen von außen wirkende Einflüsse geschützt durch eine Kappe S' aus Kunststoff. Sie ist dünnwandig ausgebildet und greift über die Teile und/oder Bereiche, die abzudecken und zu schützen sind. Sie wird ausgefüllt durch eine Isoliermasse 0, die flexibel sein kann, oder einen Isolierkörper, z.B. einen Keramikkörper P (siehe Fig. Io und 11). Dieser Keramikkörper umschließt die einzelnen Teile und Bauteile innerhalb der Kappe S¹, nimmt diese auf, hält sie in der gewünschten Konfiguration und schützt sie vor Beschädigungen durch äußere Maßnahmen und/oder Kräfte.

Die Kappe S' hat eine nach außen oder nach vorne vorspringende Tülle 32, in der der rückwärtige Endbereich des länglichen Stromzuführungskabels 33 festgelegt ist. Von diesem Endbereich aus erstrecken sich die Leiter C.

In der praktischen Ausführung hat die Kappe S¹ an ihrem Außenrand einen flachen, etwa rechteckigen Montageflansch, der flächig und eben an der Oberseite 14 der oberen Lage 16 der Hülle E anliegt und mit dieser verbunden ist, wie in den Figuren gezeigt.

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Die Kappe S¹ "hat einen großen Zentralbereich X im Gebiet der Zone Z der Heizvorrichtung H₁ der eine Kammer bildet, in der sich die Anschlußzungen T, die Verbindung skiemtnen 3o und der größte Teil der Leiter C befinden und der mit einem Keramikkörper P ausgefüllt ist. Die Kappe S¹ hat zusätzlich kleine, sich seitlich erstreckende, flügelähnliche Hauben Y, die sich von der Zone Z ausgehend in diejenigen beheizten Bereiche der Heizvorrichtung H erstrecken, in denen sich das Heizelement R befindet. Unter diesen Hauben Y sind die Thermostatschalter U und kurze oder begrenzte Teilstücke der Leiter C angeordnet. Weiterhin sind unter der Haube Y kleinere Körper aus keramischem Isoliermaterial, beispielsweise Teile des Keramikkörpers P, angeordnet.

Die metallische Versteifungsplatte S der Heizvorrichtung H ist ein außergewöhnlich effektiver und wirkungsvoller Wärmeleiter, sie liefert eine rasche und gleichmäßige Verteilung der Wärme in der gesamten Ebene der Heizvorrichtung H. Insbesondere aber leitet die Versteifungsplatte S rasch die Wärme aus der Zone Z oder in diese Zone Z hinein.

Der größere und massenbehaftetere, mit dem Keramikkörper P angefüllte Zentralbereich X der Kappe S' in dem sich die Anschlußzungen T, die Leiter C und die Verbindungsklemmen befinden, stellt eine wirkungsvolle Wärmesenke und/oder Wärmebarriere dar, die beträchtliche Energiemengen in kurzer Zeit aus der Versteifungsplatte S entnimmt oder an diese abgibt, bzw. den Wärmefluß hindert. Die von dem Zentralbereich X aufgenommene Wärmemenge und das Maß, mit dem diese Wärmemenge in den Zentralbereich X durch die Versteifungsplatte S hineinströmt ist so groß, daß den in Nähe der Zone Z befindlichen Teilen der Heizvorrichtung H, denen die Thermostatschalter U zugeordnet sind, Wärme so stark entzogen wird, daß die Temperatur dieser Teile der

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Heizvorrichtung H deutlich geringer ansteigt als die Temperatur in den übrigen Bereichen der Heizvorrichtung H. Dadurch kann die Temperatur der Heizvorrichtung H in den entfernt von der Zone Z und den Thermostatschaltern U befindlichen Bereichen einen zu hohen, schädigenden Wert erreichen, bevor die den Thermöstatschaltern U zugeordneten Teile der Heizvorrichtung H ihre Arbeitstemperatur erreichen, die von den Thermostatschaltern U festgelegt ist.

Um diese oben beschriebenen schädigenden Wirkungen zu vermeiden, hat die Heizvorrichtung H eine Wärme-Barriere B um die Zone Z, die einen raschen Wärmetransport in der Versteifungsplatte S₁ und zwar zwischen der Zone Z und den übrigen Bereichen der Heizvorrichtung H, insbesondere zwischen der Zone Z und denjenigen Bereichen der Heizvorrichtung H, in denen die Thermostatschalter angeordnet sind, verhindert.

Die Wärmebarriere B ist als längliche, schlitzähnliche Öffnungen 4o in der Versteifungsplatte S entlang derjenigen Seiten der Zone Z ausgebildet, in denen sich die Thermostatschalter U befinden. Diese Öffnungen 4o bilden eine Unterbrechung des Wärmetransports in der Versteifungsplatte S, über die die Wärme nicht unmittelbar durch das Material dieser Versteifungsplatte S transportiert werden kann.

Zusätzlich zu den!oben besprochenen Öffnungen 4o kann eine weitere Öffnung 41, die in Fig. 9 gestrichelt eingezeichnet ist, an der anderen, von der vorderen Endfläche C entfernten Seite der Zone Z vorgesehen sein.

Aufgrund einer derartigen Wärmebarriere B, wie sie bei der Heizvorrichtung H. vorgesehen ist, leitet die Versteifungsplatte S nur in s^hr kleinem Maße Wärme aus denjenigen Bereichen der Heizvorrichtung H, in denen sich die Thermos-

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tatschalter U befinden zu den größeren thermischen Massen der Heizvorrichtung H in der Zone Z. Dadurch steigt oder fällt die Temperatur in den den Thermostatschaltern U zugeordneten Bereichen ebenso rasch wie in den anderen Bereichen der Heizvorrichtung, in denen sich das Heizelement R befindet, insbesondere stehen diese Temperaturen in festem Verhältnis zueinander. Die Temperatur der Zone Z ist hiervon abgekoppelt und kann frei und unabhängig von dem Rest der Heizvorrichtung H varrieren.

Ist in einem Anwendungsfall die Heizvorrichtung H stromdurchflossen, befindet sich jedoch in ihrer Nähe kein Körper, der die von der Heizvorrichtung H erzeugte Wärme aufnehmen und abführen könnte, so heizen sich die den Thermostatschaltern U zugeordneten Bereiche im selben Maß auf wie die übrigen Bereiche der Heizvorrichtung H, in denen sich ebenfalls das Heizelement R befindet. Die Thermostatschalter U öffnen beim Erreichen der eingestellten Temperaturschwellen und unterbrechen den Stromfluß in das Heizelement R. Während eines derartigen Betriebs ändert sich die Temperatur in der Zone Z praktisch nicht und beeinflußt auch nicht die Arbeitsweise der Thermostatschalter U.

Wäre bei demselben Anwendungsfall die Wärmebarriere B in der Heizvorrichtung H nicht vorgesehen, so würde die in den den Thermostatschaltern U zugeordneten Bereichen erzeugte Wärme durch die Versteifungsplatte von diesen Bereichen abgeführt und zur Zone Z und in die dort befindliche, größere thermische Masse geleitet werden. Dies würde in einem Maß erfolgen, das verhindert, daß die Thermostatschalter U die Arbeitstemperatur erreichen bevor die anderen Bereiche der Heizvorrichtung H, die sich in Entfernung von der Zone Z und den Thermostatschaltern U befinden, durch Erreichen einer zu hohen Temperatur sich selbst zerstören.

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Zusätzlich zu ihrer Funktion als Wärmebarriere B bewirken die Öffnungen 4o und 41 in der Versteifungsplatte S eine größere Flexibilität dieser Versteifungsplatte S im Bereich der Zone Z und ermöglichen ein ungehindertes Verbiegen der Heizvorrichtung H um die schwerere,
massigere und im wesentlichen nicht nachgiebige Zone Z.

Wird in der praktischen Ausbildung die Versteifungsplatte S aus einem Material gefertigt, das nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, so haben die Öffnungen 4o, 41
immer noch diese, eben beschriebene Funktion, obwohl ihr Beitrag als Wärmebarriere B nun nicht mehr ins Gewicht
fällt.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist lediglich zur Erläuterung gegeben und nicht in eingrenzendem Sinn zu verstehen. Insbesondere sind im Rahmen der Erfindung weitere Ausführungen und/oder Modifikationen möglich,
die im Rahmen des Durchschnittskönnens eines Fachmannes liegen.

Zu unterstreichen ist noch, daß sich für die Erfindung
handelsübliche Kunststoff- und Metallfolien eignen,
eine spezielle Anfertigung, um besondere Abmessungen
oder ein spezielles Material zu haben, ist nicht notwendig.

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Claims

Ansprüche

( 1.J Heizvorrichtung mit flacher, insbesondere länglicher und ^— vorzugsweise rechteckiger Form und schichtweisem Aufbau, gekennzeichnet durch

- eine flache, vorzugsweise rechteckige Versteifungsplatte (S) aus dünnem, biegsamen und im wesentlichen abmessungsstabilen Material und mit einer ebenen Oberseite (2o), einer ebensolchen Unterseite (21), gegenüberliegenden Schmalseiten und gegenüberliegenden Stirnseiten,

- eine dünne, glatte Trägerfolie (F) aus nichtleitendem Kunststoff mit einer ebenen Oberseite (23) und einer ebensolchen Unterseite (24), die auf der Oberseite (2o) der Versteifungsplatte (S) angeordnet und mit dieser mittels eines dauerplastischen Klebers verbunden ist,

- ein längliches Heizelement (R) aus einem dünnen, flachen, in einem serpentinenähnlichen Muster auf der Oberseite (23) der Trägerfolie (F) angeordneten, den größten Teil dieser Oberseite (23) einnehmenden und mit dieser Oberseite (23) mittels eines dauerplastischen Klebers (25) verbundenen Metallfolienstreifen, das Endbereiche aufweist, die sich in einem Bereich der Oberseite (23) der Trägerfolie (F) befinden, der nicht von den übrigen Teilen des Heizelements (R) belegt ist

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und die vorzugsweise einstückig mit von der Oberseite (23) der Trägerfolie (F) zugänglichen Metallstreifen-Anschlußkontakten (T) verbunden sind,

- eine flache, vorzugsweise rechteckige Hülle (E) aus isolierendem Kunststoff, die die Versteifungsplatte (S), die Trägerfolie (F) und das Heizelement (R) umgibt und eine an die Unterseite (21) der Versteifungsplatte (S) angrenzende untere Lage (17) sowie eine an die Oberseite (23) der Trägerfolie (F) und des Heizelements (R.) angrenzende obere Lage (16) aufweist, welche mit Zugangsöffnungen für die Anschlußkontakte (T) versehen ist.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Trägerfolie (F) im Bereich der Anschlußkontakte (T) unter Bildung von durch die Zugangsöffnungen vorstehenden Zungen eingeschnitten und hochgebogen ist,

- eine längliche Stromzuführungsleitung (33) mit einem in Nähe der oberen Lage (16) der Hülle (E) befindlichen Endber.eich vorgesehen ist, von dem aus sich Leiter (C) dieser Stromzuführungsleitung (33) hin zu den Anschlußkontakten (T) erstrecken, mit denen sie verbunden sind,

- an der Oberseite der oberen Lage (16) eine vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte Kappe (S¹) befestigt ist, die einen Hohlraum abschließt, in dem sich der Endbereich der Stromzuführungsleitung (33) befindet und in dem die Leiter (C) und die Anschlußkontakte (T) angeordnet sind, und

- daß sich ein Keramikkörper (P) oder dergleichen in der Kappe (S¹) und um die Leiter (C) und die Anschlußkontakte (T) befindet.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin mindestens einen Thermostatschalter (U) mit Ruhekontakt aufweist, der in mindestens

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einen der Leiter (C) eingefügt ist und sich in wärmeleitendem Kontakt mit der Oberseite der oberen Lage (16) oberhalb eines Teilbereichs des Heizelements (R) und innerhalb der Kappe (S¹) und des Keramikkörpers (P) befindet.
4. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bereich der Versteifungsplatte (S), in dem sich die Anschlußkontakte (T) befinden und den in unmittelbarer Nähe des Thermostatschalters (U) befindlichen Bereichen der Versteifungsplatte (S) längliche, eine Wärmebarriere (B) bildende Öffnungen (4o, 41) vorgesehen sind, wodurch die Versteifungsplatte (S) praktisch keine Wärmeleitung zwischen den dem Thermostatschalter (U) zugeordneten Bereich und dem in Nähe der Anschlußkontakte (T) befindlichen Bereich aufweist.
5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Lage (16) bzw. die untere Lage (17) der Hülle mit dem Heizelement (R) und der Trägerfolie (F) bzw. der Versteifungsplatte (S) mittels eines dauerplastischen Klebers (28 bzw. 22) verbunden sind.

6β Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Trägerfolie (F) um die Anschlußkontakte (T) herum eingeschnitten ist unter Ausbildung von Zungen , die nach oben abgebogen sind und aus den Zugangsöffnungen vorstehen,

- eine längliche Stromzuführungsleitung (33) vorgesehen ist, die einen in Nähe der Hülie (E) befindlichen Endbereich und sieh hiervon erstreckende* Leiter ( c ) aufweist, welche mit den Anschlußzungen (T) verbunden sind,

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an der Oberseite der oberen Lage (16) eine Kunststoffkappe (S¹) befestigt ist, unter der ein Hohlraum ausgebildet wird, in dem sich der Endbereich der Stromzuführungsleitung befindet, in dem die Anschlußzungen (T) untergebracht sind und in dem ein Keramikkörper (P) vorgesehen ist, der die Leiter (C) und die Anschlußzungen (T) umschließt.

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