EP0304595B1

EP0304595B1 - Elektrische Heizeinheit

Info

Publication number: EP0304595B1
Application number: EP88111091A
Authority: EP
Inventors: Josef Dr. Lorenz; Robert Kicherer; Ewald Keller
Original assignee: EGO Elektro Gerate Blanc und Fischer GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1992-05-20
Anticipated expiration: 2008-07-12
Also published as: EP0304595A1; KR970002279B1; DE3723345A1; ES2032904T3; US4910388A; KR890003248A; JPS6431369A; DE3871285D1; YU135888A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinheit für einen zu beheizenden Körper mit einem Träger und einem an diesen angeordneten, beispielsweise flachschichtförmigen elektrischen Heizwiderstand.
Es wurde bereits versucht, bei derartigen Heizeinheiten den Heizwiderstand zwischen Polyamidteilen anzuordnen und so als mehrschichtige Baueinheit an der zu beheizenden Platte anzubringen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Aufbau eine relativ umständliche Verarbeitung mit sich bringt und auch den auftretenden Belastungen, insbesondere den durch Hitze einwirkenden Belastungen, nicht immer in ausreichendem Maße standhält. Diese und andere Ausbildungen haben aber auch häufig den Nachteil, daß sie nur für relativ niedrige Grenztemperaturen von beispielsweise bis 80 °C oder wenig darüber geeignet sind, wobei insbesondere zwischen dem Heizwiderstand und der zu beheizenden Platte ein vorgefertigter Kunststoffteil zu liegen kommt, der sowohl die Temperaturbeständigkeit des Verbundes mit der Heizplatte wie auch die thermische Ankopplung des Heizwiderstandes und die Kompaktheit der gesamten Heizeinheit beeinträchtigt.
Durch die DE-B-1 957 768 ist eine Heizeinheit bekanntgeworden, bei welcher der Heizwiderstand unter Vermittlung eines Lacküberzuges an einer Haftschicht angeordnet ist, welche zur Befestigung am zu beheizenden Körper dient. Vor dieser Befestigung befindet sich diese dreischichtige Ausbildung zwischen Papierlagen. Der Lacküberzug ist weder als mechanisch reißfester Träger noch für höhere Temperaturen geeignet.
Entsprechendes gilt auch für Heizeinheiten nach der US-A-3 757 087 und nach der US-A-4 251 712, die zur Beheizung durchsichtiger Scheiben geeignet sein sollen und im Betriebszustand nur einen streifenförmig an der Scheibe haftenden Heizwiderstand ohne flächendeckende Tragschicht haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizeinheit der genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und hoher Temperaturbelastbarkeit eine unkomplizierte Anbringung des Heizwiderstandes in der Heizeinheit gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhaft ist es, wenn
der Träger wenigstens teilweise durch ein papierartiges Substrat gebildet ist, das durch Beschichtung eine Einheit mit mindestens einem Heizwiderstand bildet. Im Gegensatz zu einer eingeätzten Heizleiterbahn kann bei einer solchen Anordnung eine wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit trotz einfacherer Herstellung gewährleistet werden, und außerdem kann der Heizwiderstand nach Art einer Dickschicht in wesentlich größerer Materialstärke aufgetragen werden, so daß auch höhere Heizleistungen zu erzielen sind. Der Heizwiderstand kann auch zwischen zwei gleichen oder ähnlichen
Trägerschichten gleicher oder unterschiedlicher Dicke angeordnet sein.
Die elektrische Heizeinheit läßt sich für die verschiedensten zu beheizenden Körper, beispielsweise für flächige Körper, wie Heizplatten, Spiegelplatten bzw. Spiegelgläser und ähnliches verwenden. Zweckmäßig bildet dabei mindestens ein Heizwiderstand mit dem zugehörigen Träger eine in sich geschlossene Baueinheit in Form einer Heizvorrichtung, wobei der Träger den flachschichtförmigen Heizwiderstand an einer Aufnahmeseite aufnimmt und der Heizwiderstand eine von dieser Aufnahmeseite abgekehrte Heizwiderstand-Oberfläche bildet, die, bevor die Heizvorrichtung montiert ist, in der zugehörigen Baueinheit eine blank freiliegende metallische Oberfläche bilden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Heizvorrichtung an ihrer der Heizwiderstand-Oberfläche zugehörigen Seite eine wenigstens teilflächig vorgesehene Haftverbindung zur unmittelbaren Verbindung mit einer für die Halterung der Heizvorrichtung bestimmten Gegenfläche aufweist, die entweder unmittelbar durch eine Oberfläche des zu beheizenden Körpers oder, in bestimmten Fällen, auch durch eine von diesem abgekehrte Oberfläche gebildet sein kann. Die Heizwiderstand-Oberfläche ist dann spätestens nach der Montage lediglich durch diese Gegenfläche bzw. durch die Haftverbindung abgedeckt und somit geschützt bzw. elektrisch isoliert. Je nach den Erfordernissen kann die Haftverbindung auch ganzflächig so vorgesehen sein, daß sie sowohl die gesamte Heizwiderstand-Oberfläche, wie auch die zugehörige Oberfläche des Trägers abdeckt.
Die Haftverbindung kann ggf. durch eine erst bei der Befestigung des Heizwiderstandes aushärtende, beispielsweise zuvor plastisch oder flüssig aufgetragene Haftschicht gebildet sein, so daß nach dem Verbinden von Heizwiderstand und zu dem beheizenden Körper zwischen diesen Teilen nur diese einzige Haftverbindungsschicht vorgesehen ist. Bei einer bevorzugten Ausbildung ist die Haftverbindung durch eine Kleberschicht gebildet, die eine relativ geringe Schichtstärke von beispielsweise höchstens der Dicke des Heizwiderstandes oder weniger aufweisen kann, obwohl für einige Anwendungsgebiete auch eine gegenüber der Dicke des Heizwiderstandes größere Schichtstärke vorteilhaft sein kann.
Es ist denkbar, als Kleberschicht einen Zweikomponenten-Kleber zu verwenden. In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Haftverbindung eine gewisse Dauerelastizität behält, so daß Spannungen in der Verbindung zwischen der Heizvorrichtung und dem zu beheizenden Körper ständig von selbst beschädigungsfrei ausgeglichen werden.
Als Haftverbindungs-Schicht ist ein Silikon- bzw. Silikonharzkleber besonders geeignet. Bei solchen Klebern erfolgt die Verfestigung durch eine chemische Reaktion mit Luftfeuchtigkeit, wobei geringe Mengen Essigsäure als Abbauprodukt freigesetzt werden. Um eine möglichst hohe Temperaturbelastbarkeit von über 200 °C zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Kleberschicht nach der vollständigen Aushärtung bei langsam ansteigender Temperatur zu tempern. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist insbesondere bei einer solchen Ausgestaltung standfest gegenüber Dauertemperaturen von über 100 °C bis mindestens 150 °C, wobei kurzzeitige Spitzenbelastungen bis etwa 300 °C möglich sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kleber in fließfähiger Viskosität unmittelbar auf den Heizwiderstand sowie eine diesen ggf. tragende Unterfolie aufgetragen wird, da dann sehr geringe Schichtstärken und eine sehr gleichmäßige Verteilung erreicht werden können. Als Kleber kann zum Beispiel der unter dem Warenzeichen PACTAN bekannte Klebstoff verwendet werden bzw. ein Klebstoff, der spannungsausgleichend verbindet, gute Dichteigenschaften hat, Elastizität, Dehnfähigkeit und Kerbfestigkeit auch bei hohen und tiefen Temperaturen beibehält, gegen Wasser, Wasserdampf, verdünnte Säuren, Alkalien und Salzlösungen beständig sowie alterungsbeständig und versprödungsfrei ist und auch gute elektrisch isolierende Eigenschaften hat sowie schließlich beim Verfestigen eine geringe Volumenschrumpfung von vorzugsweise unter 5 % aufweist.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die Haftverbindung durch eine vorzugsweise schicht- bzw. filmartige, vorgefertigte, beiderseits bzw. allseits wirksame Selbstklebeschicht gebildet ist, die z.B. eine transparente Acrylatschicht mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,13 mm sein kann. Eine derartige Haftschicht, die vor ihrer Anbringung an jeder Seite mit einer leicht abziehbaren Schutzabdeckung, beispielsweise aus silikonisiertem Papier, versehen sein kann, kann eine Wärmebeständigkeit wesentlich über 100°, z.B. bis mindesten 130°C, haben und läßt sich ohne Schwierigkeiten an die Außenkontur der Heizvorrichtung bzw. von deren Träger oder des zu beheizenden Körpers durch Zuschneiden anpassen.
Der Heizwiderstand kann auch mit seiner von dem zu beheizenden Körper abgekehrten Oberfläche durch eine Haftverbindung an einem geeigneten Träger, insbesondere der genannten Rücken- bzw. Unterfolie befestigt sein bzw. durch diese Haftverbindung mit dem Träger eine in sich geschlossene untrennbare Baueinheit bilden.
Eine sehr vorteilhafte und sichere Verbindung kann sich auch dadurch ergeben, daß der Heizwiderstand durch Beschichtung, wie z.B. Aufdrucken auf die zugehörige Aufnahmeseite, hergestellt ist, so daß die durch den Druck auftretende Haftung allein die Haftverbindung bildet. Ist der Heizwiderstand nicht unmittelbar auf den zu beheizenden Körper aufgedruckt, so bildet er zweckmäßig mit dem Träger eine aufgedruckte Baueinheit, die sich dann sehr einfach über die zuerst genannte Haftverbindung an dem zu beheizenden Körper anbringen läßt. Im anderen Fall müßte nach dem Aufdrucken des Heizwiderstandes zweckmäßig nachträglich eine Unterfolie als Abdeckung für den Heizwiderstand angebracht werden. Der Heizwiderstand läßt sich nach dem Aufbringen als Schicht z.B. dadurch in vorteilhafter Weise stabilisieren bzw. aushärtend verfestigen, daß er bei einer Temperatur in der Größenordnung von 200°C in den Träger eingebrannt wird.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß wenigstens die Aufnahmeseite des zu beheizenden Körpers aus elektrisch isolierendem Werkstoff besteht, wobei sich ein keramischer Werkstoff, insbesondere ein glaskeramischer Werkstoff als besonders vorteilhaft erwiesen hat und der zu beheizende Körper zweckmäßig über seinen gesamten Querschnitt bzw. seine gesamte Plattendicke einschichtig aus demselben Werkstoff besteht, obwohl auch ein zwei- oder mehrschichtiger Aufbau des Körpers selbst, je nach Verwendung, denkbar ist. Die erfindungsgemäße Heizplatte ist insbesondere für ebene Warmhalteplatten im Haushaltsbereich, aber auch für gekrümmte Ausbildungen geeignet, wie sie an Behältern erforderlich sein können. Eine vorteilhafte Anwendung besteht auch darin, durch die Heizeinheit das Beschlagen von Spiegeln zu verhindern oder Außenspiegel eisfrei zu halten.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird für den Träger ein Werkstoff aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, insbesondere einem Polymer vorgeschlagen, der vorzugsweise aus einzelnen Partikeln nach Art eines synthetischen Papieres beispielsweise auf einer gebräuchlichen Papiermaschine aus einer Schlempe hergestellt sein kann. Ist dieser Rohwerkstoff, beispielsweise durch Kalandrieren bei hoher Temperatur stark verdichtet, so ergibt sich eine sehr zähe, zug- und einreißfeste, schwer entflammbare, selbstverlöschende, nichtschmelzende sowie flexible Folie mit einer hohen Dauertemperatur-Beständigkeit von nahezu denselben Werten der Haftverbindung oder nur geringfügig niedrigeren Werten, mit sehr guten dielektrischen Eigenschaften, geringer Schrumpfung bei erhöhten Temperaturen, hoher Dichtigkeit und sehr guter chemischer Beständigkeit gegen gebräuchliche Lösungsmittel, Harze und Öle. Die Dauertemperatur-Beständigkeit kann beispielsweise bis etwa 220 °C reichen und es kann, ähnlich wie bei dem Klebstoff der Haftverbindung, bei kurzzeitiger Spitzenbelastung auch eine Beständigkeit bis über 300 °C gegeben sein.
Die genannten günstigen Werte lassen sich bei geringen Fertigungskosten auf besonders einfache Weise erreichen, wenn der Träger aus einem aromatischen Polyamid besteht, wie es beispielsweise unter dem Namen Aramid bekannt ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn zur Herstellung des Trägers längliche bzw. flächige Partikel nach Art von Fasern oder Flocken verwendet werden, wobei sich ein besonders vorteilhafter Verbund ergibt, wenn nicht nur gleichförmige Partikel, sondern beispielsweise sowohl Flocken wie auch Fasern durchmischt verwendet werden. Es ist auch denkbar, den Träger aus zwei oder mehr gleichen oder unterschiedlichen Schichten nach Art eines Laminates als Verbundkörper aufzubauen, wobei zum Beispiel zwischen zwei Folienschichten der genannten Art eine weitere Folienschicht aus einem homogenen Werkstoff, zum Beispiel aus Polyester, angeordnet sein kann. Beispielsweise kann das unter dem Warenzeichen NOMEX der Firma DUPONT oder das unter dem Warenzeichen PRETEX der Firma Faserprodukte GmbH Lahnstein bekannte Papier verwendet werden. Insofern ist auch ein papierähnliches Material denkbar, bei welchem langfaserige Zellstoff-Fasern gemischt mit Polyamid-Fasern in Kombination mit synthetischen Bindern der Klasse Acrylsäureester-Copolymerisate verwendet werden. Das den Träger bildende Flächengebilde kann mit einem ein- oder beidseitigen Deckstrich versehen sein.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine elektrische Heizvorrichtung einer erfindungsgemäßen Heizeinheit in Ansicht;
Fig. 2: einen Schnitt durch die Heizvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3: einen Ausschnitt der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung sowie im Verbund mit einem zu beheizenden Körper der Heizeinheit;
Fig. 4: eine weitere Ausführungsform einer Heizeinheit in Ansicht;
Fig. 5: einen Ausschnitt der Heizeinheit gemäß Fig. 4 in wesentlich vergrößertem Querschnitt;
Fig. 6: eine weitere Ausführungsform einer Heizeinheit in Vorderansicht, jedoch ohne zu beheizenden Körper;
Fig. 7: einen Ausschnitt der Heizeinheit nach Fig. 6 in wesentlich vergrößertem Querschnitt und
Fig. 8: einen Ausschnitt der Fig. 7 in wesentlich vergrößerter Darstellung.

In den Fig. 1 bis 3 ist beispielhaft eine Heizeinheit 1 mit einer Heizvorrichtung für eine Leistung von etwa 70 W unter einer Spannnung von ungefähr 220 V dargestellt, die für eine Dauer-Betriebstemperatur von ungefähr 130 °C ausgelegt sein kann und Kantenmaße von unter einem 1 m aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Heizvorrichtung 1 in Ansicht länglich rechteckig mit einem längeren Kantenmaß, das mit beispielsweise etwa 30 cm annähernd doppelt so groß wie das kleinere Kantenmaß ist.
Die Heizvorrichtung weist einen flachschichtförmigen Heizwiderstand 2 auf, der eine Dicke von weniger als 1 mm hat bzw. dessen Dicke etwa in der Größenordnung von einem Zehntel Millimeter liegen kann. Der Heizwiderstand 2 ist zweckmäßig aus einer metall- und/oder graphithaltigen Paste, insbesondere einer Polymer-Paste gebildet und mäanderförmig derart verlegt, daß eine Vielzahl mit geringem Abstand von wenigen Millimetern parallel nebeneinanderliegender, gleich langer Abschnitte 4 gebildet ist, die parallel zu den Längskanten der Heizvorrichtung liegen, wobei die beiden äußersten Abschnitte 4 einen Abstand zu den zugehörigen Längskanten eines Trägers 3 haben, der etwa Zwei- bis dreifach größer als der Abstand zwischen benachbarten Abschnitten 4 ist. Der Heizwiderstand 2 besteht Zweckmäßig aus einer Polymer-Paste, die nach Art eines Druckverfahrens auf den Träger 3 aufgebracht ist und so eine gedruckte, elektrische Leiterbahn bildet. Die beiden Enden dieser Leiterbahn sind benachbart sowie parallel zu einer Schmalkante des Trägers 3 gegeneinander gerichtet verlegt und bilden flächig vergrößerte Anschlußenden 5 an derselben Seite des Trägers 3, an welcher auch der übrige Heizwiderstand 2 liegt.
Der Träger 3 ist durch eine papierähnliche synthetische Folie von wesentlich weniger als 1 mm Dicke gebildet, die gemeinsam mit dem Heizwiderstand 2 eine Gesamtdicke von nur wenigen Zehntel Millimeter, beispielsweise etwa bzw. unter drei bis fünf Zehntel Millimeter aufweisen kann. Auf die zugehörige Seite dieses Trägers 3 ist der Heizwiderstand 2 mit seiner zugehörigen, im wesentlichen in einer Ebene bzw. Fläche liegenden Oberfläche 15 über eine Haftverbindung 16 aufgebracht, die ohne zusätzliches Haftmittel unmittelbar durch Haftung zwischen der metallischen Oberfläche 15 und der zugehörigen Seite des Trägers 3 gebildet ist. Zur Erzielung besonders günstiger Eigenschaften kann der Heizwiderstand 2 aus einer Silberpolymer-Paste bzw. einer Mischung einer Silber- und einer Graphit-Polymer-Paste bestehen.
Die andere, zur Oberfläche 15 parallele und ebenfalls im wesentlichen durchgehend in einer Ebene bzw. Fläche liegende metallische Oberfläche 12 des Heizwiderstandes 2 liegt vor der Anordnung an dem zu beheizenden Körper 10 frei bzw. blank, so daß also die Heizvorrichtung vor der Montage nur aus zwei Schichten zu bestehen braucht, von denen der Heizwiderstand 2 eine Grenzschicht bildet. Mit dieser Oberfläche 12 sowie lückenlos mit den zwischen den Abschnitten 4 des Heizwiderstandes 2 freiliegenden Teilen der zugehörigen Oberfläche des Trägers 3 wird die Heizvorrichtung dann über eine Haftverbindung 13 an der zugehörigen, glattflächigen bzw. ebenen Aufnahmeseite des zu beheizenden Körpers 10 dauerhaft bzw. unlösbar befestigt.
Diese Haftverbindung 13 wird zweckmäßig unter Verwendung eines gesonderten Haftmittels in Form einer Kleberschicht 14 hergestellt, deren Dicke etwa in der Größenordnung der Gesamtdicke der Heizvorrichtung liegen kann, deren Dicke also nur geringfügig größer oder kleiner als bzw. annähernd gleich wie die Dicke des Heizwiderstandes 2 selbst sein kann. Zur Herstellung der Haftverbindung wird zweckmäßig das Folienheizelement bzw. die Heizvorrichtung auf der zugehörigen, mit der Leiterbahn bedruckten Seite lückenlos und über ihre gesamte Erstreckung beschichtet, wonach sie durch Anlegen an die trockene, unbehandelte Aufnahmeseite 11 des Körpers 10 montiert werden kann. Nach dem Anlegen kann ggf. ein Verpressen durch Glattstreichen, Walzen, flächigen Preßdruck o.dgl. vorgenommen werden. Wird ein unter Luftfeuchtigkeit aushärtender Kleber verwendet, so wird dieser zweckmäßig in einer Schichtdicke von etwa drei Zehntel Millimeter aufgetragen und dafür gesorgt, daß trotz relativ guter Dichtigkeit des Trägers 3 die Luftfeuchtigkeit einen relativ gleichmäßigen Zugang zu der aushärtenden Kleberschicht 14 hat.
Zur Unterstützung dieses Reaktionsprozesses sowie dafür, daß eventuelle Lufteinschlüsse zwischen der Heizvorrichtung und dem zu beheizenden Körper 10 vollständig entweichen können, weist der Träger 3 eine Mehrzahl von Öffnungen 9 auf, die zweckmäßig so angeordnet sind, daß sie den Träger 3 nur in solchen Bereichen durchsetzen, in welchen der Heizwiderstand 2 nicht liegt. Die Öffnungen 9 sind daher zweckmäßig als parallel zu den Abschnitten 4 und zwischen diesen Abschnitten 4 liegende Schlitze ausgebildet, deren Längsbegrenzungen zweckmäßig mit einem geringen Abstand von den zugehörigen Heizwiderstands-Abschnitten 4 liegen. Nach dem Aushärten der Kleberschicht 14 können diese Öffnungen 9 durch die Kleberschicht 14 dicht derart verschlossen sein, daß die benachbarten Abschnitte 4 des Heizwiderstandes 2 nach Art einer Versiegelung abgedeckt sind.
Die Ränder 17, die im Bereich der der Anschlußenden 5 zugehörigen Kante etwa gleich breit wie im Bereich der Längskanten und an der den Anschlußenden 5 gegenüberliegenden Kante wesentlich schmaler sind, werden bis zu ihren über den Heizwiderstand 2 vorstehenden Randkanten haftend an der Aufnahmeseite 11 des zu beheizenden Körpers 10 befestigt und bilden somit einen rundum laufenden, ringdichtungsartigen Abschluß, der zweckmäßig gegenüber den zugehörigen Außenkanten des zu beheizenden Körpers 10 zurückversetzt ist. Dadurch ist der Heizwiderstand dauerhaft durch Einbettung nach außen wasserdicht versiegelt und teilweise unmittelbar in die Kleberschicht 14 eingebettet und dadurch auch gegen Kriechströme in vorteilhafter Weise gesichert.
An die unmittelbar benachbart bzw. einander gegenüberliegenden Anschlußenden 5 des Heizwiderstandes 2 sind Anschlußleitungen 6 mit ihren einen Enden angeschlossen. Diese Anschlußleitungen 6, die zweckmäßig aus hochflexiblem Werkstoff bestehen und beispielsweise durch Kupferlitzen gebildet sein können, sind von der vom Heizwiderstand 2 abgekehrten Seite des Trägers 3 zugeführt und durchsetzen diesen sowie den Heizwiderstand 2 bzw. dessen Anschlußenden 5 im Bereich von Öffnungen, deren Weite größer als der Querschnitt der Anschlußleitungen 6 ist. An diesen Enden der Anschlußleitungen 6 sind Verbindungsköpfe 7 vorgesehen, welche die genannten Öffnungen in den Anschlußenden 5 und dem Träger 3 vollständig ausfüllen, aus elektrisch gut leitfähigem Werkstoff, beispielsweise Lötmaterial, bestehen und im wesentlichen bündig bzw. flächengleich mit der Oberfläche 12 des Heizwiderstandes 2 abschließen, so daß sie höchstens bis an diese Oberfläche 12 reichen. Es ist aber auch denkbar, daß der jeweilige Verbindungskopf 7 nietkopfartig um einen Bruchteil eines Millimeters bzw. eines Zehntel Millimeters über die Oberfläche, insbesondere höchstens um die Dicke der Kleberschicht 16 vorsteht, so daß dieser Teil ebenfalls in die Kleberschicht 14 eingebettet sein kann. In jedem Fall ergibt sich eine unmittelbare haftende Verbindung des Verbindungskopfes 7 bzw. von dessen zugehöriger Stirnfläche mit der Kleberschicht 14, so daß der Verbindungskopf 7 durch die Haftverbindung 13 ebenfalls unmittelbar gegenüber der Aufnahmeseite 11 des zu beheizenden Körpers 10 festgelegt und eine hohe mechanische Festigkeit gegen Zugbelastungen der Anschlußleitung 6 gewährleistet ist. Der Verbindungskopf 7, der gegenüber der Anschlußleitung 6 einen annähernd doppelt so großen Durchmesser aufweisen kann, steht zweckmäßig über die vom Heizwiderstand 2 abgekehrte Seite des Trägers 3 geringfügig vor.
Die jeweilige Anschlußleitung 6 ist zweckmäßig mit einer flexiblen Isolierung 18 versehen, die jedoch erst in einem gewissen Abstand von dem Träger 3 bzw. dem Verbindungskopf 7 beginnt, so daß zwischen der Isolierung 18 und dem Träger 3 ein kurzer, freiliegender Abschnitt der Anschlußleitung 6 vorgesehen ist. Die Isolierung kann dadurch gebildet werden, daß eine silikonisierte Kupferlitze verwendet wird. An den freien Enden der Anschlußleitungen 6 sind Anschlußglieder 8, beispielsweise in Form von Steckhülsen vorgesehen, so daß die Heizvorrichtung durch Steckverbindungen leicht lösbar elektrisch angeschlossen werden kann.
In den Figuren 4 bis 7 sind für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den übrigen Figuren, jedoch jeweils mit unterschiedlichen Buchstaben-Indizes verwendet.
Im Falle der Ausführungsform nach den Figuren 4 und 5 stellt die Heizeinheit einen Wandspiegel für einen Naß- bzw. Sanitärraum dar, in welchem, wie z.B. im Falle eines Badezimmers, der Spiegel einer so hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sein kann, daß er stets zum Beschlagen neigt. Das den zu beheizenden Körper 10a bildende Spiegelglas ist in einem rahmenartigen Grundkörper 20 aus Kunststoff oder einem ähnlichen Werkstoff mit elektrisch isolierenden Eigenschaften angeordnet, welcher den Körper 10a auf der Rückseite ganzflächig abdeckt und ihn außerdem am Außenrand über den Umfang geschlossen umgreift. In diesem Fall, in welchem die elektrische Sicherheit auch im Falle eines Bruches des Körpers 10a eine wesentliche Rolle spielt, ist zweckmäßig der Träger 17a als zusätzliche elektrische Sicherheits-Schutzschicht zwischen dem Heizwiderstand 2a und dem Körper 10a angeordnet. Daher ist die Heizvorrichtung mit von dem Körper 10a abgekehrt liegendem Heizwiderstand 2a vorteilhaft unmittelbar an einem plattenförmigen Rückenteil des Grundkörpers 20 haftend befestigt. Zumindest die gesamte, den Heizwiderstand 2a aufnehmende Fläche des Trägers 3a kann mit einer dünnen Selbstklebeschicht oder insbesondere mit einer ähnlichen bzw. gleichen Schicht wie der Träger, lückenlos und feuchtigkeitsdicht so abgedeckt sein, daß der Heizwiderstand 2a nach Art einer Sandwich-Bauweise vollständig zwischen dem Träger 3a und dieser ganzflächig haftenden Schicht 30 eingebettet ist.
An dem Grundkörper 20 ist die Heizvorrichtung im dargestellten Fall mit einer vom Heizwiderstand 2a im Abstand bzw. außerhalb des beheizten Feldes gesondert liegenden Haftverbindung 19 befestigt, welche zwar durch eine ganzflächige Klebe- bzw. Selbstklebeschicht gebildet sein kann, zweckmäßig jedoch so durch einzelne, kleinflächige und im Abstand voneinander liegende, dickere Haftverbindungen 19 gebildet ist, daß die zugehörigen Seiten stets einer Belüftung ausgesetzt sein können. Die Haftverbindungen 19 sind z.B. vier in den Eckbereichen des Körpers 10a bzw. eines gedachten Viereckes liegende Einzelstücke von Selbstklebeschichten, die mit einer Seite unmittelbar an der dem Heizwiderstand 2a zugehörigen Seite des Trägers 3a bzw. an der zusätzlichen Schicht 30 und mit der anderen Seite unmittelbar an der Vorderseite des Grundkörpers 20 haftend befestigt sein können. Dadurch wirken die Haftverbindungen 19 auch nach Art von Distanzgliedern, durch welche zwischen dem übrigen Träger 3a und der Vorderseite des Grundkörpers 20 ein Spalt 9a für die Belüftung freigehalten bleibt. Auch die Umfangskanten des Körpers 10a liegen im Spaltabstand vom Grundkörper 20, wodurch sich eine kaminartige Luftführung bzw. -Zirkulation entlang der Rückseite der Heizeinheit ergibt. Durch die beschriebene Ausbildung ist der Körper 10a ausschließlich durch seine Verbindung mit der Heizvorrichtung bzw. mit dem Träger 3a an dem Grundkörper 20 befestigt, so daß gesonderte, den Körper 10a unmittelbar mit dem Grundkörper 20 verbindende Befestigungsglieder nicht erforderlich sind.
Bei der Ausführungsform nach den Figuren 6 bis 8 stellt der beheizte Gegenstand bzw. die Heizeinneit 1b einen Auto-Außenspiegel dar, der insbesondere zum Zwecke der schnellen Enteisung beheizbar ausgebildet ist, wobei die Beheizung in diesem Fall mit Schwachstrom von beispielsweise 12 bis 24 Volt Spannung zu betreiben ist.
Die aus mindestens einem Heizwiderstand 2b, Träger 3b und Selbstklebeschicht 19b bestehende, gegenüber dem Spiegelglas 10b wesentlich dünnere Heizvorrichtung ist zwischen dem Spiegelglas 10b und einer dieses aufnehmenden Grundplatte 20b angeordnet, die ihrerseits zur Spiegeleinstellung verstellbar in einem Spiegelgehäuse zu haltern ist. Der Heizwiderstand 2b liegt auf der dem Spiegelglas 10b zugekehrten Seite des Trägers 3b, auf dessen davon abgekehrter Seite die Selbstklebeschicht 19b angeordnet ist. Die Haftverbindung 13b zum Spiegelglas 10b wird über eine Selbstklebeschicht 14b hergestellt, die zuerst an dem Spiegelglas 10b bzw. an dessen an der Rückseite vorgesehenen Verspiegelungsschicht angebracht wird und insofern eine vorgefertigte Baueinheit mit dem Spiegelglas 10b darstellt. An ihrer von dem Spiegelglas 10b abgekehrten Seite ist die Selbstklebeschicht 14b zunächst mit einer Schutzfolie 28 abgedeckt. Nach Abziehen dieser Schutzfolie 28 wird die Heizvorrichtung mit der Oberfläche 12b des Heizwiderstandes 2b an der Selbstklebeschicht 14b und damit am Spiegelglas 10b angebracht. Eine die Selbstklebeschicht 19b zunächst an der vom Träger 3b abgekehrten Seite abdeckende Schutzfolie 29 kann ebenfalls abgezogen werden, wonach die Selbstklebeschicht 19b haftend mit der Grundplatte 20b verbunden wird und so dann die Grundplatte 20b mit dem Spiegelglas 10b und der Heizvorrichtung eine in sich geschlossen montierbare Baueinheit bildet. Im Zentrum weist die Grundplatte 20b einen großflächigen, annähernd bis zu ihren Längskanten reichenden, im wesentlichen kreisförmigen Durchbruch auf, in dessen Randbereich ein Kranz von über die Rückseite vorstehenden Befestigungsgliedern in Form von beispielsweise einteilig mit der Grundplatte ausgebildeten Schnappgliedern vorgesehen ist. Zweckmäßig ist auch die Selbstklebeschicht 19b in diesem Bereich mit einem Durchbruch versehen bzw. ausgespart.
Der Heizwiderstand 2b bildet im dargestellten Ausführungsbeispiel mindestens zwei gesondert bzw. im wesentlichen unabhängig voneinander schaltbare Heizkreise 21, 22, von denen jeder im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Fläche der Heizvorrichtung bzw. des Spiegelglases 10b dadurch verteilt ist, daß die beiden Heizkreise mäanderförmig ineinanderliegend verlegt sind. Ein Heizkreis 21 mit höherer bzw. der höchsten Heizleistung von über 25 bzw. 30 Watt, insbesondere von etwa 35 Watt, ist durch eine bandförmige, mäanderartig verlaufende Beschichtung gebildet, deren Bandbreite wesentlich größer als diejenige des anderen Heizkreises 22 geringerer Leistung ist. Der Heizkreis 21 verläuft in zwei zueinander parallelen Mäanderabschnitten unmittelbar benachbart zu den einander gegenüberliegenden Längskanten des Spiegelglases 10b, während der Heizkreis 22 in die einander zugekehrten Mäanderöffnungen dieser beiden Mäanderabschnitte ebenfalls mit zwei zueinander parallelen Mäanderabschnitten eingreift und dadurch von den genannten Längskanten des Spiegelglases 10b einen geringfügig größeren Abstand hat.
Die Enden der beiden Heizkreise 21, 22, die durch eine einteilige Beschichtung in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt sind, gehen benachbart zu einer Schmalseite des Spiegelglases 10b jeweils paarweise zur Bildung gemeinsamer Anschlußenden 5b ineinander über. Mit diesen Anschlußenden 5b ist jeweils ein elektrisches Anschlußglied 8b durch eine mechanische Verbindung, nämlich durch einen Niet 7b, elektrisch leitend verbunden. Der Schaft des Nietes 7b durchsetzt den Träger 3b und das zugehörige Anschlußende 5b und weist an der vom Träger 3b abgekehrten Seite des Heizwiderstandes 2b einen schichtartig flach scheibenförmigen Nietkopf mit einer Dicke auf, der in der Größenordnung von einem bis wenigen zehntel Millimetern liegen kann und zweckmäßig so in das Anschlußende 5b bzw. den Träger 3b eingepreßt ist, daß seine vom Heizwiderstand 2b abgekehrte Oberfläche wenigstens nahezu in der Ebene der zugehörigen Oberfläche des übrigen Heizwiderstandes 2b liegt. Der andere, wesentlich dickere Nietkopf liegt an der vom Träger 3b abgekehrten Seite eines Schenkels des winkelförmigen Anschlußgliedes 8b an, wobei dieser Schenkel ganzflächig an der vom Heizwiderstand 2b abgekehrten Seite des Trägers 3b abgestützt sein kann. Der andere, zur Rückseite über den Träger 3b vorstehende Schenkel des Anschlußgliedes 8b bildet einen elektrischen Stecker in Form einer Flachsteckzunge, welche eine an sie angepaßte Öffnung der Grundplatte 20b durchsetzt und an deren Rückseite zur lösbaren Verbindung mit dem Gegenstecker einer Anschlußleitung frei liegt.
In einen Heizkreis, nämlich zweckmäßig in den Heizkreis 21 höherer Leistung, ist gemäß der Erfindung ein Temperaturschalter 25 zwischengeschaltet, der im Gegensatz zu einem PTC-Temperaturwächter eine wesentlich höhere Temperaturfestigkeit vor allem dann aufweisen kann, wenn er als mechanischer Schalter, z.B. als Bimetall-Schnappscheiben-Thermostat, ausgebildet ist. Dieser Temperaturschalter 25 ist innerhalb des genannten Durchbruches in der Selbstklebeschicht 19b an der Rückseite des Trägers 3b mit einer flächigen Haftverbindung 27 befestigt und weist z.B. ein flaches, in Ansicht rechteckiges Gehäuse auf, das parallel zum Träger 3b liegend nur von diesem getragen ist, so daß der Temperaturschalter 25 eine Baueinheit mit der Heizvorrichtung bildet. Benachbart zu den Anschlußenden 5b ist der Heizkreis 21 unterbrochen, so daß er zwei weitere, im Abstand zueinander liegende Enden bildet, die über zwei kurze und im wesentlichen geradlinige, mit Isolierummantelungen versehene Anschlußdrähte mit dem Temperaturschalter 25 verbunden sein können. Die ausschließlich an der Rückseite des Trägers 3b liegenden, im wesentlichen geradlinigen und V-förmig zueinander liegenden, relativ kurzen Anschlußdrähte 26 können ebenfalls mechanisch tragende Teile zur Sicherung des Temperaturschalters 25 gegenüber dem Träger 3b sein.
Jedes der weiteren Anschlußenden des Heizkreises 21 ist zweckmäßig von einem elektrischen Anschlußglied durchsetzt, das als Niet, insbesondere als Hohlniet, ausgebildet sein kann und dessen an der Oberfläche 12b des Heizwiderstandes liegender Nietkopf zweckmäßig wie anhand der Nietköpfe der Anschlußenden 5b beschrieben, flachschichtförmig ausgebildet und versenkt angeordnet ist. Am anderen Nietkopf ist das Ende des zugehörigen Anschlußdrahtes 26 zweckmäßig mit einem Lötkopf 24 befestigt.
Nach dem Einschalten der Beheizung mit Hilfe eines beispielsweise handbetätigbaren Schalters werden zunächst beide Heizkreise 21, 22 in Parallelschaltung betrieben, so daß sich eine Heizleistung höher als 35 Watt, z.B. zwischen etwa 40 bis 45 oder mehr Watt, ergibt. Der Temperaturschalter 25 ist so justiert, daß er bei einer Temperatur zwischen etwa 30 und 50°C, vorzugsweise etwa 40°C, öffnet und somit den Heizkreis 21 abschaltet, während der Heizkreis 22 mit einer sog. Beharrungsleistung weiter arbeitet. Diese Beharrungsleistung liegt zweckmäßig unterhalb der Hälfte der Gesamtleistung oder Leistung des Heizkreises 21, nämlich beispielsweise zwischen etwa 7,5 und 11 Watt. Die Schalthysterese des Temperaturschalters 25 ist verhältnismäßig hoch, nämlich über 15 bis 25°C, vorzugsweise etwa bei 30°C, gewählt, so daß der Temperaturschalter 25 erst bei einer Abkühlung auf eine Temperatur zwar oberhalb des Gefrierpunktes, jedoch relativ nahe bei diesem wieder einschaltet, wobei sich eine Einschalttemperatur in der Größenordnung von 10°C als zweckmäßig erwiesen hat. Diese Temperatur wird in der Regel allerdings durch die Beharrungsleistung unter den üblicherweise vorkommenden Außentemperaturen aufrecht- erhalten, so daß der Temperaturschalter 25 nicht wieder einschaltet, sondern der Heizkreis 21 nur dann eingeschaltet wird, wenn der Außenspiegel nach längerer Zeit unter etwa 10°C abgekühlt ist und daher in kurzer Zeit, nämlich innerhalb weniger Minuten auf die vom Heizkreis 22 zu haltende Betriebstemperatur aufgeheizt werden soll. Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung diese Aufheizung und damit eine vollständige Abtauung des Spiegels in etwa sieben Minuten oder sogar weniger erreicht werden kann. Dies ist insbesondere möglich, weil der Träger eine Temperaturfestigkeit bis zu etwa 200°C, der Temperaturschalter eine Temperaturfestigkeit weit über 100°C und die Haftverbindungen Temperaturfestigkeiten bis etwa 130°C haben bzw. bis zu diesen Temperaturen funktionsfähig wärmebeständig sind.

Claims

Elektrische Heizeinheit (1, 1a, 1b) für einen zu beheizenden Körper (10, 10a, 10b) mit einem flächigen Träger (3, 3a, 3b) und mindestens einem an diesem vormontiert angeordneten Heizwiderstand (2, 2a, 2b), über den der Träger (3, 3a, 3b) in Richtung der Fläche vorsteht, der zur Montage an einer Gegenfläche des zu beheizenden Körpers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3, 3a, 3b) zugfest sowie dauertemperaturbeständig ausgebildet ist, fest mit dem Heizwiderstand (2, 2a, 2b) verbunden ist und auch nach der Montage der elektrischen Heizeinheit an dem zu beheizenden Körper mit dem Heizwiderstand verbunden bleibt.
Heizeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3, 3a, 3b) wenigstens teilweise durch ein papierartiges Substrat gebildet ist, das durch Beschichtung eine Einheit mit mindestens einem Heizwiderstand (2, 2a, 2b) bildet.
Heizeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) eine Aufnahmeseite (11) für den flachschichtförmigen, elektrischen Heizwiderstand (2) und mit diesem an der zugehörigen Seite eine Heizwiderstand-Oberfläche (12) bildet und daß an der der Heizwiderstand-Oberfläche (12) zugehörigen Seite eine wenigstens teilflächig vorgesehene Haftverbindung (13) zur unmittelbaren Verbindung mit der Gegenfläche am zu beheizenden Körper vorgesehen ist, wobei vorzugsweise mindestens eine Haftverbindung (13) wenigstens teilweise durch eine Kleberschicht (14), wie einen unter Luftfeuchtigkeit aushärtenden Kleber bzw. einen Silikonharzkleber von mindestens etwa 0,1 mm und höchstens 0,8 mm, insbesondere weniger als 0,5 mm, Dicke und/oder mindestens eine Haftverbindung durch eine bis mindestens etwa 130°C wärmebeständige Selbstklebeschicht (14b, 19b), insbesondere eine Acrylatschicht von mindestens 1/10 mm Dicke, gebildet ist.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) in seinem benachbart zu Längs-Abschnitten (4) des Heizwiderstandes (2) liegenden Bereichen mit einer Haftverbindung, insbesondere mit derselben Haftverbindung (13) wie der Heizwiderstand (2), unmittelbar an der Gegenfläche zu befestigen ist und daß vorzugsweise die Heizeinheit mit einer an einer dem Heizwiderstand zugehörigen Heizwiderstand-Oberfläche (12), insbesondere im wesentlichen ganzflächig an dem Träger (3) und dem Heizwiderstand (2), vorgesehenen Haftverbindung (13) an dem zu beheizenden Körper (10), wie einer Heizplatte, befestigt ist, und daß der Heizwiderstand (2) an einer oder beiden Seiten, insbesondere an seiner von dem zu beheizenden Körper (10) abgekehrten Seite von dem Träger (3), wie einer zugfesten Folie, aus elektrisch isolierendem Material abgedeckt ist, wobei vorzugsweise der Heizwiderstand (2) eine vorgefertigte Baueinheit mit dem Träger (3) sowie insbesondere mit diesen durchsetzenden bzw. durch Nieten befestigten elektrischen Anschlußleitungen (6) des Heizwiderstandes (2) bildet und diese Baueinheit als Ganzes über die Haftverbindung (13) an dem zu beheizenden Körper (10) zu befestigen ist.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) innerhalb seiner Außenbegrenzungen, insbesondere annähernd gleichmäßig über seine Fläche verteilte, Öffnungen (9) aufweist, die vorzugsweise benachbart zu Längs-Abschnitten (4) des Heizwiderstandes (2) liegen, und die insbesondere durch Schlitze gebildet sind, die parallel zu und zwischen benachbarten Abschnitten (4) des Heizwiderstandes (2) vorgesehen sind.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (2) zur Bildung einer Haftverbindung (13 bzw. 16) als mit seiner zugehörigen Oberfläche (12 bzw. 15) durch Beschichtung aufgebrachte bzw. aufgedruckte Schicht ausgebildet ist, insbesondere als gedruckte Leiterbahn mit dem Träger (3) verbunden ist, und daß vorzugsweise der Heizwiderstand (2) aus einer metallhaltigen Paste, insbesondere einer Polymerpaste, wie einer Silberpolymerpaste, bzw. aus der Mischung einer Silber- und einer Graphit-Polymerpaste gebildet sowie vorzugsweise durch Wärmebehandlung stabilisiert ist, insbesondere bei einer Temperatur in der Größenordnung von 200°C eingebrannt bzw. in seiner Verbindung mit dem Träger (3, 3a, 3b) verfestigt ist.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Gegenfläche des zu beheizenden Körpers (10) aus elektrisch isolierendem Werkstoff, vorzugsweise aus einem keramischen Werkstoff, wie Glaskeramik, besteht, wobei vorzugsweise der zu beheizende Körper (10) im wesentlichen über seine gesamte Dicke aus demselben Werkstoff besteht und insbesondere mit mindestens einer Kleberschicht (14), dem Heizwiderstand (2) und dem Träger (3) eine wenigstens dreischichtige Verbundplatte bildet.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) wenigstens teilweise aus nichtschmelzendem, hochtemperaturbeständigen Kunststoff, insbesondere aus einem aromatischen Polymer, wie Aramid, und/oder wenigstens teilweise aus einem papierähnlichen Material besteht, das insbesondere durch ein verdichtetes Gemisch aus Materialien, wie Fasern oder Flokken gebildet ist, wobei vorzugsweise langfaserige Zellstoff-Fasern gemischt mit Polyamid-Fasern in Kombination mit synthetischen Bindern der Klasse Acrylsäureester-Copolymerisate und beidseitigem Deckstrich des Trägers vorgesehen sind.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3a) einen von dem zu beheizenden Körper (10a), insbesondere einem Spiegel, abgekehrten Heizwiderstand (2a) aufweist und vorzugsweise außerhalb des beheizten Feldes mit nach Art von Distanzgliedern angeordneten, teilflächigen Haftverbindungen (19) zur Befestigung versehen ist, die insbesondere an der vom zu beheizenden Körper (10a) abgekehrten Seite des Trägers (3a) vorgesehen sind.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, beispielsweise zur Beheizung eines Außenspiegels, der Heizwiderstand (2b) mindestens zwei Heizkreise (21, 22) insbesondere unterschiedlicher Nennleistung aufweist, von denen wenigstens einer unabhängig vom anderen schaltbar ist, wobei vorzugsweise mindestens ein Heizwiderstand, insbesondere der Heizkreis (21) höherer Nennleistung, über einen Temperaturschalter (25), wie einen BimetallSchnappscheiben-Thermostat, mit vorzugsweise hoher bzw. über 15 bis 25°C liegender Schalthysterese schaltbar und der Temperaturschalter (25) insbesondere an der vom Heizwiderstand (2b) abgekehrten Seite des Trägers (3b) mit einer Haftverbindung (26) befestigt ist.
Heizeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu beheizende Körper, insbesondere das Spiegelglas (10b) eines Autospiegels, mit einer an der Heizvorrichtung vorgesehenen Haftverbindung (19b) an einem Grundkörper (20b), wie einem Spiegelhalter, zu befestigen ist.