JP2004241383A - 可撓性の加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性であり空気透過性のある加熱装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの可撓性の加熱抵抗５を備えた加熱素子１と、少なくとも２つの可撓性の配電器電極３、３’が互いに離間し、かつ作動中に少なくとも局所的に本質的に加熱抵抗５の層高延長９と平行に向いた電流の流れを可能にするために、加熱抵抗５を少なくとも部分的にその中間に埋込み配置した前記配電器電極とを備えた加熱装置に関する。加熱抵抗５および配電器電極３、３’が多数の凹所によって層高延長９の方向へ貫通していることが考慮されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念による可撓性の加熱装置に関する。

ＰＴＣ−層をその中間に埋め込む２つの導電性箔を備えた加熱装置が公知である（たとえば特許文献１または２参照）。このような加熱素子はほとんど空気透過性がなく、かつほとんど可撓性がない。

空気調節装置を備えた座席が示されている。該座席は渦巻ばねから形成された空気分配層を有する。座席空気調節は、しかしながら座席内の空気分配層内への密閉空気調節した空気の供給とその均一な分配とに基づく（特許文献３参照）。

加熱導体がラビリンス状に配置された箔部分から形成された前記加熱素子が公知である。電流はこの場合慣例の抵抗加熱によって加熱し、他方該電流はラビリンス状に加熱素子面に沿って流れる。このような加熱素子はほとんど空気透過性がなく、かつ外部の温度制御装置を必要とする（特許文献４参照）。

ドイツ国特許第３５０２８３８号明細書 米国特許第５８４９１３７号明細書 欧州特許第０４２４１６０号明細書 ドイツ特許第１９９３１７４号明細書

本発明の課題は選択肢の加熱装置の創造である。

請求項１記載の加熱装置は機械的に堅牢かつ空気透過性である。

請求項２記載の加熱装置は材料を節約する。

請求項３記載の加熱装置は自己制御式である。

請求項４記載の加熱装置は電気的に確実にコンタクト可能である。

請求項５記載の加熱装置は車両インテリアの加熱を可能にする。

請求項６記載の加熱装置はコンパクトな機能モジュールの構造を可能にする。

請求項７記載の加熱装置は異なる冷却傾向にもかかわらず人物接触面の均一な温度調節を可能にする。

請求項８記載の加熱装置はコンパクトな、軽い機能モジュールの形成を可能にする。

以下の明細書は本発明の実施形態の可能性を取り扱う。これらの実施態様は例としてのみ解され、かつ以下を関係して生じる。

図１は、平坦な可撓性の加熱素子(加熱装置)１の典型的な適用事例である。この加熱素子１は家具部、たとえば座席のクッションの中に組み込まれる。そのために前記加熱素子はクッション芯３６に配置されている。クッション芯３６は大抵が発泡物質製である。

加熱素子１は、本組込み例において中間クッション３４、その上に配置されたいわゆる「発泡裏当て体」および被覆材料３０によって覆われる。被覆材料３０は通常布地または皮革製である。

このように配置した加熱素子は利用者接触面を急速かつ低エネルギー費用で加熱する。

図２は拡大断面図による加熱素子１である。加熱素子１は薄層である。薄層のもとに、物体がその通常の寸法に比べ層高さの延び(Schichthoehenerstreckung)９の方向に少ない層厚を有する、と解される。実施例において加熱素子は厚さ約１ｍｍである。

加熱素子１は薄層の電気加熱抵抗５を有する。該加熱抵抗は厚さ約０．５〜１ｍｍの層によって形成されている。加熱抵抗５は少なくとも部分的にＰＴＣ−材料から形成されている。ＰＴＣ−効果をもつ材料は高い温度で低い温度の場合よりも高い比電気抵抗を有する。特に電圧への電気加熱抵抗５の印加時に、加熱抵抗５の比抵抗があらかじめ無限大に進むので、一定の温度値を超えることができない。ＰＴＣ−材料は、たとえばスモークパティキュレートを処理したポリマーである。

平坦な加熱抵抗５に同様に平坦な薄層の配電器電極３、３’が該配電器電極に好ましくは本質的に上面を覆って配置されている。配電器電極３、３’は好ましくは互いに対置する加熱抵抗５側と、その際に好ましくは互いに本質的に上面を覆って配置されている。それによって前記配電器電極は加熱抵抗５を本質的にその間に埋め込む。配電器電極３、３’は、該配電器電極が動作中に本質的に加熱抵抗５の全面にわたって本質的に層高さの延び９と平行に向いた電流の流れを可能にするように配置されている。配電器電極３、３’は約１０〜５０μｍ、好ましくは約２０μｍの層厚を有する。該配電器電極は加熱抵抗５の材料よりも明らかに高い比導電率を有する。

好ましくは少なくとも１つの、好ましくは全ての配電器電極３、３’が導電性テキスタイルから形成されている。特に編成体、織成体、刺繍体およびフリースが好適である。そのために金属繊維または金属被覆を備えたプラスチック繊維が特に好適である。これらは電気加熱抵抗５と配電器電極３、３’との間に大きいコンタクト面を形成する。

別法として、さらに少なくとも１つの、好ましくは全ての配電器電極３、３’が金属または金属被覆箔から形成されている。この場合は、箔が合目的的な前処理によって微細構造の拡大表面積を有することが合目的的である。

供給電極３、３’は素材適合して加熱抵抗５に接続されている。これは、たとえば接着、電気めっき、蒸着、積層またはその他の公知の方法によって生ぜしめることができる。

加熱素子１は、好ましくは少なくとも１つのカバー層７、７’を有し、このカバー層によって配電器電極３、３’の少なくとも１つが周囲に対して遮蔽されている。好ましくは加熱素子１が図示したように両側（層高延長９を基準）でカバー層７、７’によって化学腐食性または導電性の周囲構成要素に対して保護されている。カバー層７、７’はこの場合加熱素子１を全面に覆うことができる。凹所２２がカバー層７によって覆われないことも考慮することができる。

カバー層７、７’は約４０μｍの厚さを有する。このカバー層はたとえばポリエチレンまたはポリプロピレンから形成されている。高耐裂性の材料が合目的的である。特に予伸長性の、特に二重予伸長性の箔を合目的的とすることができる。

全層、特に配電器電極３、３’および電気加熱抵抗５は同じかまたはしかし異なる色を有することができる。種々の着色が電気コンタクト面の良好な視覚的識別を可能にする。同種の着色は加熱素子を均質な形成体とみなせる。

図３は平面図による加熱素子１の一実施例である。加熱素子１は多数の凹所２２を具備している。この凹所２２は少なくとも加熱抵抗５と供給電極３、３’を貫通する。貫通方向はこの場合本質的に層高さの延び９に相当する。多数の凹所２２によって前記凹所の間に多数のウェブ２０が形成されている。ウェブ２０は、加熱素子１が網状構造を得るように互いに接続されている。

凹所２２は、好ましくは本質的に貫通層３、３’、５の全材料がウェブ２０の形態で加熱素子１に残留するように取り付けられている。

加熱素子１は、さらにコンタクト装置１０を有する。該コンタクト装置は少なくとも２つの、好ましくは多数の互いにほぼ平行に伸びる配電導体１４を有する。配電導体１４は、抵抗層５および好ましくは配電器電極３、３’よりも明らかに高い比導電率を有する。前記配電器電極は、たとえば炭素−および／または鋼繊維から形成されている。これらは好ましくは複合体の製造時に配電器電極３、３’および加熱抵抗５から同時押し出しされる。それによって配電導体１４と配電器電極３、３’との間に拡大したコンタクト面が形成されている。

配電導体１４、１４’は加熱素子１の少なくとも一部を、好ましくは本質的に全加熱素子１を、加熱素子面の少なくとも１つの延長方向に塗布している。該配電導体はこの場合線状であり、または多数の箇所で導電性に加熱素子１に、特に配電器電極３、３’の１つに接続されている。

好ましくは配電導体１４、１４’は互いにほぼ均等の間隔で配置されている。２つの隣接する配電導体１４、１４’はこの場合それぞれ加熱素子１の異なる側（層高さの延び９を基準）に、互いに異なる配電器電極３、３’を接触させるために配置されている。配電導体１４、１４’は合目的的にすでに凹所２０が取り付けられ、加熱素子１が伸長される前に加熱素子１に取り付けられている。配電導体１４、１４’は合目的的に少なくとも大部分同様にカバー層７、７’によって覆われている。

本加熱素子１の製造のためにまず２つの配電器電極３、３’が平坦な複合体材料の電気加熱抵抗５に接続されている。この複合体材料の中に次に凹所２２が打抜かれる。これは好ましくは線形の溝である。

凹所２２の取付け後加熱素子１が伸長される。この伸長は好ましくは凹所２２の長手方向と垂直に行われる。それによって初めに線状の凹所２２がハニカム状の開口部に拡大される。対応する大きい変形が生じる場合、形状変化が持続的である。この加熱素子はさらに伸長後に配向性の組織構造を有する。

伸長は少なくとも１つの方向に層高延長９と垂直に行われる。２方向への伸長は同様に考えられる。これは、たとえば格子網の異なるメッシュサイズによる異なる加熱出力をもつ種々のゾーンの発生のために合目的的とすることができる。

凹所２２は、好ましくは中間に残留するウェブ２０が初期状態で好ましくは約１〜２ｍｍ、後の伸長状態で好ましくは約０．２〜２ｍｍの幅を有するように形成される。

ウェブの幅はより大きくすることもできる。しかしその場合は伸長時に層高さの延び９の方向にウェブ２２の直立を見込む必要がある。

凹所２２は好ましくはほぼ等しい長さである。非伸長状態で前記凹所は長さ約１〜３ｃｍ、好ましくは２ｃｍである。互いに隣接する凹所２２は非伸長状態でその長さの約１／４〜３／４、好ましくはその長さの約半分だけ互いにずらされている。このずれは凹所の縦軸に沿ってもしくは伸長方向と垂直に、および加熱素子の平面と平行に生じる。

凹所２２またはその相互の間隔は１つの加熱素子で異なることも考慮することができる。それによって異なる加熱密度のゾーンを作ることができる。

加熱素子１は伸長状態で約２〜２０倍、好ましくは５〜１５倍、好ましくは約１０倍非伸長状態よりも長くなる。

加熱素子は非伸長状態で約１ｍｍの厚さを有する。この厚さは伸長時に僅かにのみ変化する。

図４は本質的に図３のそれに相当する加熱素子である。しかしながらこの加熱素子は同様に凹所２２を具備した供給導体１４を有する。それによって供給導体１４はそれぞれ複数の並設されたウェブ２０を塗布する。これは個々のウェブ２０の破損時でも安定した電流損失を保証する。

図５および６は別法のコンタクト装置１０、１０’を備えた加熱素子である。この加熱素子１の場合は周縁領域のみが電気的に接触される。そのために配電器電極３、３’に組み込まれた配電導体１４、１４’は、櫛状の構造を形成するために、それぞれ接続領域１１、１１’と接続される。配電器電極３の接続領域１１は、この場合配電器電極３’の接続領域１１’を覆って配置されている。両方の接続領域１１、１１’の絶縁のために平坦な絶縁素子１２がその中間に配置されている。供給導体１４、１４’はそれらによって塗布されたウェブ２０と点状に接触する。配電器電極３に組み込まれた配電導体１４は上記実施例のように配電器電極３’のコンタクト導体１４’とずらして配置されている。コンタクト装置１０、１０’のコンタクト極は、コンタクトを簡素にするために、同様に互いに覆わずに配置されている。

加熱抵抗５と配電器電極３とから形成されたウェブ２０は、この場合配電導体１４、１４’の間に固定され、そこで接触する。

動作中コンタクト装置１０、１０’に電圧が印加される。この電圧は配電導体１４、１４’を介して均一に配電器電極３、３’へ転送される。印加電圧は加熱抵抗５を通して電流の流れを生ぜしめる。この電流の流れは加熱抵抗の抵抗に依存する。局所的な電流の流れはそれによって局所的に存在する温度に依存する。つまり低い温度のところに多くの電流が流れ、そこで多く加熱される。つまり高い温度のところにあまり電流が流れず、そこであまり加熱されない。

図８は加熱抵抗５用の種々のＰＴＣ−材料の加熱曲線２４、２４’、２４’’の形態における電気抵抗と温度の関係を示す。

全ての加熱曲線２４〜２４’’には、これらがより低い温度でほぼ一様な電気抵抗を有することが共通している。増加する温度で電気抵抗が上昇する。材料仕様の温度値への近似により比電気抵抗は無限大に進む。好ましくは加熱抵抗５のために４０〜６０℃の間の温度ですでに重大な抵抗上昇が現れる材料が選ばれる。最大限達成可能の温度値は、それぞれの適用事例に応じて好ましくは６０〜９０℃の間、好ましくは７０〜８０℃の間で調節される。

図９は座席４０の座席面の平面図である。この座席面は全面に（見えない）加熱素子を装着している。座席の構造は、たとえば図１に示した実施例に相当することができる。

座席面は２つの領域４２、４４を有する。領域４２は空気によって貫流可能である。この場合、座席内のベンチレータ４６によって空気が座席表面を通して、たとえば吸引または吹出しによって輸送される。通気された領域４２の周辺部に配置された通気されない領域４４で、座席の表面のみが加熱されるが、空気は貫流しない。

座席４０の座席面の中に一方で通気したおよび通気しない領域の間で、および他方では不均一な空気流によって通気した領域４２で組み込まれた加熱素子の非常に不均一な冷却が生じる。本発明による加熱素子はその温度を局所的に適合し、および自動的に再調節することができる。この場合より強く冷却された箇所に増大した電流が加熱素子を通して層高延長９と平行に流れる。

平坦な加熱素子の適用例の断面図である。 加熱素子の第１実施例の断面図である。 第２実施例の平面図である。 第３実施例の平面図である。 第４実施形態のコンタクト領域の平面図である。 図５のコンタクト領域の断面図である。 図６の詳細Ｘの拡大図である。 種々のＰＴＣ−材料の加熱曲線である。 空気調節した座席の座席面の平面図である。

符号の説明

１ 加熱素子
５ 加熱抵抗
９ 層高延長
３、３’ 配電器電極
１０、１０’ コンタクト装置
１４、１４’ 配電導体
２０ ウェブ
２２ 多数の凹所
４６ 空気調節層

Claims (8)

1. 少なくとも１つの可撓性の加熱抵抗（５）を備えた加熱素子（１）と、少なくとも２つの可撓性の配電器電極（３、３’）が互いに離間し、かつ作動中に少なくとも局所的に本質的に加熱抵抗（５）の層高延長（９）と平行に向いた電流の流れを可能にするために、加熱抵抗（５）を少なくとも部分的にその中間に埋込み配置した前記配電器電極とを備えた加熱装置であって、加熱抵抗（５）および配電器電極（３、３’）が多数の凹所（２２）によって層高さの延び（９）の方向へ貫通していることを特徴とする加熱装置。
2. 多数の凹所（２２）によって多数のウェブ（２０）が形成され、貫通層（３、３’、５）のウェブ（２０）および凹所（２２）がそれぞれ合同に上下に配置され、貫通層（３、３’、５）から形成された複合体が少なくとも部分的に網状構造を形成し、および／または前記層（３、３’、５）のウェブ（２２）が少なくとも１つの方向に層高さの延び（９）と垂直に伸びていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 加熱抵抗（５）がＰＴＣ−効果をもつ材料を有し、この材料が温度を３５〜９０℃、好ましくは６０〜９０℃、好ましくは７０〜８０℃の領域に制限することを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 加熱素子（１）が少なくとも２つの配電導体（１４、１４’）を備えた、コンタクト装置（１０、１０’）を有し、前記配電器電極がほぼ平行におよび／またはほぼ均等の平均間隔で加熱素子を少なくとも部分的に塗布して加熱素子（１）に配置され、かつ前記配電器電極において好ましくは隣接する配電導体（１４、１４’）が加熱素子（１）の互いに異なる側（層高さの延び（９）を基準）に配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 加熱素子が車両座席、ステアリングホイールまたは車両のその他のインテリアの中に特に利用者接触表面の近傍に配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 加熱素子がプラスチック、特にクッション発泡体で加工され、特に発泡または注型されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 加熱素子が作動中に少なくとも部分的に、特に不規則的な、空気調節装置（４６）の空気流によって貫流されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. 加熱素子が空気透過性の間隔層、特に編成体または渦巻ばねに取り付けられ、特に積層されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱装置。

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