JP2010056086A - 炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする加熱装置およびその使用 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗体材料が少なくとも２つの電極の間の電気的接触のために配置されている、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする代替加熱装置を提供する。
【解決手段】電気的接触のために少なくとも２つの電極の間に配置された、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする加熱装置の場合に、この炭素繊維は、３０tex〜８００texのタイターおよび１００〜６００Ω／ｍの比電気抵抗率を有する牽切加工された炭素繊維糸である。牽切加工された炭素繊維糸は、電気抵抗の僅かな変動を示し、特に高い破断時の伸びを有し、このことは、例えば自動車における座席の快適性を上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された、電気的接触のために少なくとも２つの電極の間に配置された、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする加熱装置に関する。

加熱装置は、家庭用機器において、建設目的のために、または工業的方法において数多くの用途を有する。この加熱装置の物理的性質、例えば厚さ、形状、寸法、強度、可撓性および別の性質は、数多くの使用範囲において加熱装置の使用可能性に影響を及ぼす。

炭素繊維からの糸製造の方法は、欧州特許第０２７４９７０号明細書Ｂ１の記載から公知である。延伸および制御された破断による分解法を用いて、ケーブルは、炭素マルチフィラメントから加工され、古典的な紡糸機上で糸に変換される繊維が得られる。

ドイツ連邦共和国実用新案登録第２９９２４２１０号明細書Ｕ１の記載から、軟質および固体の金属または炭素を含有する導電性核および撚り糸／繊維を有する電気的加熱素子は、公知である。蛇行形の加熱素子は、軟質材料、例えば澱粉で充填された、所定の形のＣ繊維織物、電気的接触片および両表面上に載置された電気的絶縁フィルムからなる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３３１１８号明細書Ａ１には、炭素を基礎とする導電性の可撓性抵抗器線材からなる加熱マットが記載されている。この場合、この可撓性抵抗器線材は、炭素繊維から形成された織物からなり、この織物には、電極である可撓性の接触線材が組み込まれている。この織物は、比較的高い電気抵抗を有し、この電気抵抗に基づいて電流が貫流する際に熱くなる。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第１０２００５０５０４５９号明細書Ｂ３には、少なくとも１つのコンタクトストリップと導電性で結合されている導電性繊維からなる加熱フィールドを備えた、座席の加熱用の可撓性平面状加熱素子が記載されており、この加熱素子は、少なくとも１つのコンタクトストリップが鋼フィラメントの形の導体の割合および鋼フィラメントの導電率より高い導電率のフィラメントの形の導体の割合を含むことによって特徴付けられる。

ＷＯ９８５５３４０Ａ１には、座席面積の下方に配置された空気透過性基体およびこの基体中または座席面積と基体との間に配置された加熱素子を有する座席空調装置が記載されている。この加熱素子は、炭素マルチフィラメントまたは炭素繊維混紡糸からなる。

殊に、自動車用座席のための加熱には、１Ｋおよび３Ｋ ＣＦ−ロービングが使用されており、該ロービングは、極めて高価であり、十分な質量で供給することが不可能である。これに対して、３Ｋを上廻るロービングの場合には、電気抵抗は、僅かすぎる。この場合ＣＦは、炭素繊維を表わし、ロービングは、エンドレスの撚られていない延伸された繊維の束であり、Ｋは、１０００本のフィラメントを表わす。

欧州特許第０２７４９７０号明細書Ｂ１ ドイツ連邦共和国実用新案登録第２９９２４２１０号明細書Ｕ１ ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３３１１８号明細書Ａ１ ドイツ連邦共和国特許出願公告第１０２００５０５０４５９号明細書Ｂ３ ＷＯ９８５５３４０Ａ１

本発明の課題は、公知技術水準の欠点を克服し、その際、抵抗体材料が少なくとも２つの電極の間の電気的接触のために配置されている、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする代替加熱装置を提供することである。

この課題は、請求項１に記載された加熱装置、即ち電気的接触のために少なくとも２つの電極の間に配置された、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする加熱装置であって、この炭素繊維が、３０tex〜８００texのタイターおよび１００〜６００Ω／ｍの比電気抵抗率を有する牽切加工された炭素繊維糸であることを特徴とする、電気的接触のために少なくとも２つの電極の間に配置された、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする加熱装置によって解決される。

本発明の対象は、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする加熱装置である。この加熱装置は、２つの電極の間に電気的接触のために配置されている。本発明による炭素繊維は、３０tex〜８００texのタイター（Titer）および１００〜６００Ω／ｍの比電気抵抗率を有する牽切加工された炭素繊維糸である。

特に有利には、延伸方向に向けられた炭素繊維は、糊剤で処理されている。この糊剤は、澱粉またはセルロースからなるチンキ剤（Tinktur）である。本発明による糊剤を用いた場合には、延伸方向に向けられた炭素繊維の滑らかさ、引裂強さおよび平滑能は増大される。

本発明によれば、例えば安価な４５Ｋまたは５０Ｋロービングから牽切紡糸方法（Streck-Reiss-Spinnverfahren）によって、タイターにおいて１Ｋまたは３Ｋのエンドレスロービングに相当するステープルファイバー糸を製造することができる。牽切加工された炭素繊維糸は、有利に電気抵抗の僅かな変動を示す。

意外なことに、牽切加工された炭素繊維糸は、特に高い破断時の伸びを有し、このことは、例えば自動車における座席の快適性を上昇させる。

本発明による牽切加工された炭素繊維糸の電気抵抗値とタイターとの関係を示す線図。

牽切加工された糸は、"中間タイター（Zwischentitern）"で製造することもでき、この場合電気抵抗値は、糸タイター（Garntiter）により特に有利に個別的に調節されることができる（図１参照）。例えば、１２０tex（１．８Ｋ）の場合には、図１において、タイターにおいて製造された牽切加工された糸の電気抵抗値が１７０Ω／ｍに調節されうることが確認される。本発明による牽切加工された炭素繊維糸は、従来の１Ｋまたは３Ｋのエンドレスロービングと比較して著しい費用の利点を提供する。牽切加工された炭素繊維糸は、例えばタイターにおいて約１Ｋまたは３Ｋのエンドレスロービングに相当する。

牽切加工された炭素繊維糸は、特に有利に紡織繊維の担持材料と結合されている。この担持材料は、担持材料中に織り込まれたコンタクトストリップおよび加熱導体を有する、紡織繊維の合成繊維担持材料または近い種類の材料、例えば木綿である。

加熱層が炭素繊維フリースまたは縫い付けられた炭素糸を有する紡織繊維を有することは、有利であり、この場合には、それぞれ牽切加工された炭素繊維糸が使用される。この材料は、簡単に取り扱うことができ、均一な抵抗値分布を有する。

例えば、弾性構造を有するかまたは比較的に形状剛性の構造も有する形状フォーム要素を含むクッション要素を生じることができる。この場合、加熱面の形状は、変動可能である。この形状は、外観において、ほぼ角形、円形または湾曲形であってよい。機能ならびに表面加熱効率（Flaechenheizleistungsdichte）は、加熱要素の紡織繊維の構造のために決して損なわれることはない。これらの機能ならびに表面加熱効率は、角形でも円形でも機能する能力を有し、同様に湾曲した状態または折り曲げられた状態でも機能する能力を有している。いずれにせよ、コンタクト導体の切断、亀裂または破断によって完全に切断された場合には、支障が生じる。

クッション要素は、原則的に乗り物において考えられ得る全てのインテリア部材であることができ、このインテリア部材は、記載したように加熱装置を備えていてよい。特に有利には、この加熱装置は、座席用クッションまたは寄り掛かり用クッション、または乗り物の座席の側面クッションの構成成分である。この加熱装置は、特に乗り物内装、例えばドア内部被覆の別のクッション部材の加熱にも適している。

特に、この加熱装置は、制御装置および調整装置を有する。そのために、光学的機器、例えば１つ以上のＬＥＤｓまたはＯＬＥＤｓも属する。

更に、この加熱装置が温度センサーを有することは、好ましい。選択可能な方法の場合には、温度自己制限特性（Temperatur-Selbstbegrenzungseigenschaften）を調節することもできる。

好ましくは、加熱装置は、２０〜３５℃の温度範囲内で乗り物用の座席ヒーター、特に有利に自動車用の座席ヒーターとして使用される。

更に、座席ヒーターを５〜４５℃の温度範囲内で医療用バンドとして使用することは、有利である。

更に、座席ヒーターは、４５〜４００℃の温度範囲内で、特にポリマー繊維複合体建築部材のための金型ヒーター（Formenheizung）として使用される。

更に、加熱装置は、次のように（これに制限されることはない）：
（ａ）例えば、水槽の温度調節のために、全ての種類の液体のための加熱ケーブルの形、この場合には、サーモスタット制御を補充することができ；
（ｂ）電気的に加熱される蓋、クッション、マットレス、シーツおよびカーペットのため；
（ｃ）壁、事務所の区分け壁のため、ブラインドの薄片、換気扇の羽根、家具において、電気式カバーまたは床暖房装置において；
（ｄ）自動車、モペット、オートバイ、ボートおよび航空機における加熱装置のため；
（ｅ）電気的加熱される救命胴衣、衣服、ブーツ、手袋、帽子および潜水服のため；
（ｆ）食品および寝袋を運搬するための容器のため；
（ｇ）冷凍冷蔵庫用、街路用、屋根用および航空機またはヘリコプターのプロペラ用の霜取りシステムのため；
（ｈ）管路用、トンネル用およびタンク用の電気的加熱装置のため、
（ｉ）電気式バーナー用の点火装置において、ならびに管状ボイラー、アンテナおよび電気的フィルターの場合の種々の他の使用において、ならびに瞬間湯沸かし器用の加熱管として使用されることができる。

加熱層の導電率を局部的に減少させることは、好ましい。これは、区別された温度調節を可能にする。

加熱層のための材料として、例えば導電性または伝導性に被覆されたフィルム、編織物、織物またはフリースがこれに該当する。この場合、導電体としては、殊に牽切加工された炭素繊維糸が適している。

この加熱装置は、直流電圧または低電圧に対する安全性の理由および物理的視点から構想を練ったものである。しかし、交流電圧での運転も考えることができる。

Claims (9)

1. 電気的接触のために少なくとも２つの電極の間に配置された、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする加熱装置において、この炭素繊維が、３０tex〜８００texのタイターおよび１００〜６００Ω／ｍの比電気抵抗率を有する牽切加工された炭素繊維糸であることを特徴とする、電気的接触のために少なくとも２つの電極の間に配置された、炭素繊維からなる導電性の可撓性抵抗体材料を基礎とする加熱装置。
2. 延伸方向に向けられた炭素繊維が、糊剤で処理されている、請求項１記載の加熱装置。
3. 牽切加工された炭素繊維糸が、紡織繊維の担持材料と結合されている、請求項１または２記載の加熱装置。
4. この加熱装置が制御装置および調整装置を有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の加熱装置。
5. この加熱装置が温度センサーを有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 乗り物用の座席ヒーターとしての２０〜３５℃の温度範囲のための請求項１から５までのいずれか１項に記載の加熱装置の使用。
7. 自動車用の座席ヒーターとしての請求項１から５までのいずれか１項に記載の使用。
8. 医療用バンドとしての５〜４５℃の温度範囲のための請求項１から５までのいずれか１項に記載の加熱装置の使用。
9. ポリマー繊維複合体建築部材のための金型ヒーターとしての４５〜４００℃の温度範囲のための請求項１から５までのいずれか１項に記載の加熱装置の使用。

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