JP5907942B2 - Electric heating means - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1の前段に記載した電気加熱手段を対象とする。 The present invention is directed to the electric heating means described in the first stage of claim 1.
従来、黒鉛粒子をプラスチック成形材料に埋め込んで加熱抵抗として利用することが知られている。さらに、カーボン糸を加熱導体として編織加熱素子内で使用することが知られている。金属線を編織面上に設け、加熱素子として利用することも知られている。腐食防止のために金属線を貴金属で被覆することは知られているが、しかし高価である。線の塗装は線の腐食を防止するが、しかし線を電気的に絶縁し、孔部に比較的大きな腐食損傷をもたらす。さらに、上記被覆の耐摩耗性にも、しばしば要望が残る。 Conventionally, it is known that graphite particles are embedded in a plastic molding material and used as a heating resistance. Furthermore, it is known to use carbon yarn as a heating conductor in a woven heating element. It is also known to provide a metal wire on the woven surface and use it as a heating element. It is known to coat metal wires with noble metals to prevent corrosion, but is expensive. Wire coating prevents wire corrosion, but electrically insulates the wire and causes relatively large corrosion damage to the holes. Furthermore, there is often a desire for wear resistance of the coating.
電気加熱手段は、厳しくなる安全要請、高い費用負担、そして利用事例の多様化の増加に曝されている。それゆえに、これらの要請の極力多くを可能な限り包括的に実現する技術的解決が求められている。 Electric heating means are exposed to increasingly demanding safety requirements, high costs, and an increasing diversity of use cases. Therefore, there is a need for a technical solution that realizes as many of these requests as comprehensively as possible.
そのことを背景に、請求項1に記載の特徴を有する技術的着想が提案される。その他の有利な諸構成は他の請求項と以下の明細書から読み取ることができる。このような加熱手段が有する接触手段は腐食防止され安価で容易に接触させることができ、かつ被覆の穿孔時にも一層のフェイルセーフとなる。 Against this background, a technical idea having the features of claim 1 is proposed. Other advantageous configurations can be read from the other claims and the following specification. The contact means of such a heating means can be prevented from corrosion, can be easily contacted at a low cost, and becomes further fail-safe even when the coating is perforated.
以下で本発明の詳細を述べる。これらの詳述は本発明を理解しやすくするものであるが、例示的性質を有するものにすぎない。当然、以下に述べる個々の特徴または複数の特徴は本発明の枠内で削除し変更しまたは補足することもできる。異なる実施形態の諸特徴が互いに組合せ可能であることは当然である。決定的なことは、本発明の着想が実質的に転換されていることである。ある特徴が少なくとも部分的に実現されている場合、これは、この特徴が完全にまたは実質完全に実現されていることを含む。「実質的」とは特に、この転換が認識可能な程度で所望の利用の達成を可能とすることを意味する。これは特に、当該特徴が少なくとも50%、90%、95%または99%実現されていることを意味することがある。最低量が明示されている場合、この最低量を超えて当然に利用することができる。別段明示されていない限り、量的範囲はこれらの近傍も含む。 Details of the present invention will be described below. These details make the invention easier to understand, but are merely exemplary in nature. Of course, the individual feature or features described below may be deleted, modified or supplemented within the framework of the invention. Of course, the features of the different embodiments can be combined with each other. What is decisive is that the idea of the present invention has been substantially changed. Where a feature is at least partially realized, this includes that the feature is fully or substantially fully realized. “Substantial” means in particular that this conversion allows the desired use to be achieved to a discernible extent. This may especially mean that the feature is realized at least 50%, 90%, 95% or 99%. If a minimum amount is specified, this minimum amount can naturally be used. Unless explicitly stated otherwise, the quantitative ranges also include their neighborhoods.
本発明は、暖房すべき少なくとも1つの対象100の暖房に関する。この対象に含まれるのは特に、人が触れまたは凍結のおそれのあるあらゆる対象物もしくは面、例えば飛行機の翼、送信設備、冷蔵庫、家屋内装備品、扉、窓、毛布、寝椅子、クッション等、またはここでは航空機、船舶、陸上車両、鉄道または例えば図1による自動車99の内装備品、例えば舵取り手段101、ステアリングホイール102、インストゥルメントパネル103、アームレスト、ドアトリム105、シートマット、乗り物天井内張り、クッション、表皮、またはここでのように座席110である。
The present invention relates to heating of at least one object 100 to be heated. This object specifically includes any object or surface that may be touched or frozen by humans, such as airplane wings, transmission equipment, refrigerators, household equipment, doors, windows, blankets, chaise longues, cushions, etc. Or here, aircraft, ships, land vehicles, railroads or internal equipment of the
暖房すべき少なくとも1つの対象100は、暖房すべき単数または複数の面10を有する。主に図1に示す実施例のように、暖房すべき少なくとも1つの面10は、少なくとも1つの表皮2を有する好ましい。表皮とは、暖房すべき対象を少なくとも部分的に覆うあらゆる種類の膜、表地布または膜複合体、特に連続した平面状部材として暖房すべき対象物に配置されおよび/または実質的に連続してこの対象物から剥離可能なものを意味する。 At least one object 100 to be heated has one or more surfaces 10 to be heated. As in the embodiment shown mainly in FIG. 1, at least one surface 10 to be heated preferably has at least one skin 2. An epidermis is any kind of membrane, surface fabric or membrane composite that at least partly covers the object to be heated, in particular arranged on the object to be heated and / or substantially continuous as a continuous planar member. It means what can be peeled off from this object.
暖房すべき少なくとも1つの対象100は、単数または複数のクッション3を有すると好ましい。クッションは好ましくは発泡体として実施され、例えば座席、ステアリングホイール等々の構成要素である。
At least one object 100 to be heated preferably has one or
暖房すべき少なくとも1つの対象100と暖房すべき少なくとも1つの面10とに、それらを温度調節/空気調和するために単数または複数の空調手段4が設けられている。 At least one object 100 to be heated and at least one surface 10 to be heated are provided with one or more air-conditioning means 4 in order to regulate / air-condition them.
少なくとも1つの空調手段4は、少なくとも1つの電気加熱手段44を有すると好ましい。このような加熱手段はフレキシブルで曲げ柔軟な平面状加熱素子として実施されていることが好ましく、例えば装備品、例えば座席110の詰物内への挿入物として利用可能である。 The at least one air conditioning means 4 preferably has at least one electric heating means 44. Such a heating means is preferably implemented as a flexible, bendable and flexible planar heating element, and can be used, for example, as an insert into a fitting, for example a seat 110 filling.
1つの加熱手段44が1つの基材8を有し、この基材上に加熱抵抗と接触手段が例えば縫付け、貼付け等によって固着されていると好ましい。 It is preferable that one heating means 44 has one base material 8 and the heating resistance and the contact means are fixed on the base material by, for example, sewing or sticking.
基材8は実質的にストランド状、網状および/または平面状であり、少なくとも部分的に繊維製品、経編布、緯編布、織布、不織布、可撓性熱可塑性樹脂、通気性材料および/またはフィルム(例えば打抜きフィルムまたは気泡フィルム)で形成されていると好ましい。基材は、暖房すべき対象物100の少なくとも一部、例えば内装備品または暖房すべき表面10の少なくとも一部、例えば表皮2によって部分的にまたは実質的に完全に形成しておくこともできる。 The substrate 8 is substantially in the form of a strand, a net, and / or a plane, and is at least partially a textile product, warp knitted fabric, weft knitted fabric, woven fabric, non-woven fabric, flexible thermoplastic resin, breathable material and It is preferable that the film is formed of a film (for example, a punched film or a bubble film). The substrate can also be partly or substantially completely formed by at least a part of the object 100 to be heated, for example internal equipment or at least a part of the surface 10 to be heated, for example the skin 2.
少なくとも1つの加熱手段44は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するために単数または複数の電気抵抗手段45、例えば炭素繊維または貴金属製加熱線を有する糸の態様の多数の加熱抵抗70を有すると好ましい。 The at least one heating means 44 preferably has a number of heating resistances 70 in the form of yarns having one or more electrical resistance means 45, for example carbon fiber or noble metal heating wires, for converting electrical energy into thermal energy. .
加熱手段44は、少なくとも1つの抵抗手段45に電圧を印加するために単数または複数の接触化手段46を有すると好ましい。 The heating means 44 preferably has one or more contact means 46 for applying a voltage to at least one resistance means 45.
加熱手段44が2つ以上の接触化手段46を有し、接触化手段は互いから離間して少なくとも部分的に抵抗手段45に配置されていることが好ましい。接触化手段は好ましくは縁近傍で抵抗手段45に沿って配置され、例えば編成、縫合または接着によって抵抗手段に固着されている。接触化手段は縦伸長輪郭を有し、実質的に蛇行状および/または直線状に(図2)延設することができる。接触化手段は互いに概ね平行に配置され、それぞれ一方の末端が結合線路を介して電流源/電圧源と結合されていることが好ましい。 Preferably, the heating means 44 comprises two or more contact means 46, which are at least partly arranged on the resistance means 45 spaced apart from each other. The contacting means is preferably arranged along the resistance means 45 in the vicinity of the edge and is secured to the resistance means, for example by knitting, stitching or gluing. The contacting means has a longitudinally elongated profile and can extend substantially in a serpentine and / or straight line (FIG. 2). Preferably, the contacting means are arranged substantially parallel to each other, each having one end coupled to a current source / voltage source via a coupling line.
少なくとも1つの接触化手段46は単数、好ましくは複数の接触導体5を有する。接触導体は暖房すべき面の一側縁に沿って主にストランド状、蛇行状に配置されている。多数の接触点を介して接触化手段46から抵抗手段45へと電流を伝送するために主に3〜7つの接触導体が接触化手段46内に並べて設けられている。望ましくは、接触導体が一平面に並べて配置され、このため例えば平らな基材上に固着されている。加熱抵抗70の接触化を困難としないために、また伝導外皮54の孔密度が過度に低い場合でも電気的諸問題を回避するために接触導体は主にそれらの表面が少なくとも部分的に導電性であり、つまり電気絶縁されていない。
At least one contact means 46 has a single, preferably a plurality of
接触導体5は単数または複数、好ましくは5より多い、より好ましくは50より多い、さらに好ましくは100より多い、最も好ましくは300より多い接触導体ストランド50を有することができる。単数または複数または実質的に全ての接触導体ストランド50は厚さが1mm未満、好ましくは0.1mm未満、より好ましくは10μm未満である。
The
ストランドとは、その長さ寸法がその横断面寸法を大きく上まわる縦長形成物のことである。横断面の両方の寸法は、概ね等しい寸法を有することが好ましい。好ましくは、この形成物は曲げ柔軟である。ここでフィラメント状とは、これで表される対象物が短繊維、長繊維、モノフィラメント糸またはマルチフィラメント糸で形成されていることを意味する。少なくとも1つのストランドは少なくとも1つの寸法−横断面寸法が1mm未満であると好ましく、より好ましくは0.1mm未満、さらに好ましくは10μm未満である。 A strand is a vertically formed product whose length dimension greatly exceeds its cross-sectional dimension. Both dimensions of the cross section preferably have approximately equal dimensions. Preferably, this formation is flexibly flexible. Here, the filament shape means that the object represented by the filament is formed of short fibers, long fibers, monofilament yarns or multifilament yarns. At least one strand preferably has at least one dimension-cross-sectional dimension of less than 1 mm, more preferably less than 0.1 mm, and even more preferably less than 10 μm.
1つの接触導体5が2つ以上の異なる接触導体ストランド50を有するのが望ましいこともある。接触導体ストランドが相互に異なる材料および/または異なる寸法を有するようにすることができる。
It may be desirable for one
少なくとも1つの接触導体5が少なくとも1つの支持ストランド58を有し、支持ストランドの安定性は、少なくとも引張強さ、切欠き靭性、曲げ疲労限界、耐摩耗性または耐摩擦性等の機械的負荷パラメータに関して、少なくとも1つの他の接触導体ストランド50の安定性よりも高いと好ましい。耐久性は好ましくは少なくとも1.5倍高く、より好ましくは2.5倍または10倍高い。支持ストランド58は金属、プラスチックおよび/またはその他の材料で形成しておくことができる。
At least one
少なくとも部分的に導電性の少なくとも1つの伝導ストランド55を接触導体5が有して伝導ストランドに沿って電流を伝導すると望ましいことがある。伝導ストランド55は少なくとも部分的に導電性のストランドであり、その内部に単数または複数のフィラメント状の少なくとも部分的に導電性の構成要素が延設され、好ましくは実質的にストランドの縦方向に沿っておよび/または支持ストランド58の周りを螺旋状に延設されている。伝導ストランド55はそれ自身多数のストランドで構成しておくことができる。1つの接触導体5の実質的にすべてのストランドが伝導ストランド55であると好ましい。
It may be desirable for the
好ましくは、1つの接触導体5の単数または複数または実質的にすべての伝導ストランド55は少なくとも成分的に銅または銅合金で作製され、好ましくはそれらで実質的に形成されている。
Preferably, one or more or substantially all of the conductive strands 55 of one
少なくとも1つの伝導ストランド55は少なくとも1つの導電性コアストランド52を有すると好ましい。コアストランドは好ましくは少なくとも成分的に金属、より好ましくは銅またはそれらの合金からなる。
The at least one conductive strand 55 preferably has at least one
伝導ストランド55は、少なくとも部分的に導電性の伝導外皮54の態様の被覆を有し、この伝導外皮は少なくとも部分的に伝導ストランド55の表面に配置されていると好ましい。伝導ストランドはコアストランド52の表面を少なくとも部分的に覆うことによってコアストランドの腐食を防止し、かつコアストランド52をその周囲、特に単数または複数の加熱抵抗70と電気的に結合する。
Conductive strand 55 preferably has a coating in the form of a
好ましくは、伝導外皮54はその表面の少なくとも諸部分に、少なくとも(コアストランドに関して)外向きの表面に、通常の周囲条件下に化学的に非活性な面を有する。化学的に非活性とは不活性を意味する。すなわち、このように示された対象物は腐食性物質の作用時にも変化せず、少なくとも汗、炭酸または果実酸等の腐食性物質の場合に変化しない。材料は、それが腐食していないかまたは導電性腐食生成物を形成するように選択することもできる。
Preferably, the
伝導外皮は少なくとも成分的に導電性材料からなり、均質な材料で形成しておくことができる。しかし伝導外皮は導電性材料から成る伝導粒子を有することができる。伝導粒子は、例えばゴム、PU、合成樹脂、接着剤、塗料および/またはプラスチゾルの諸成分を有する固定する基材マトリックスに埋め込まれている。 The conductive skin is at least componentally made of a conductive material and can be made of a homogeneous material. However, the conductive skin can have conductive particles made of a conductive material. The conductive particles are embedded in a fixed substrate matrix having components such as rubber, PU, synthetic resin, adhesive, paint, and / or plastisol.
伝導外皮54および/またはその導電性構成要素が元素状態の金属、少なくとも卑金属を実質的に含まない場合、そのことによって腐食の問題も回避される。さらに、高価な無孔銀めっきが不要となる。つまり、伝導外皮54またはその導電性構成要素が少なくとも成分的に炭素含有材料および/または単数または複数の金属酸化物で形成されていると好ましい。特別適しているのは特にカーボンナノチューブ(CNT)、カーボン繊維、カーボンブラック、カーボン、固有伝導性プラスチック、カーボンブラック充填リコセル、黒鉛、芳香族化合物、特にアゾール、ピロール等の複素環状化合物、それらの重合体、金属表面上で直接重合されたPEDOT/PSSである。
If the
例えば酸化銅から成る酸化皮膜の態様の中間膜59が伝導外皮54とコアストランド52との間に設けられていると好ましい。主に中間膜は少なくとも部分的にコアストランド52の材料の酸化物で形成されており、酸化物および/または中間膜は導電性である。これにより腐食防止作用が強まる。中間膜59は実質的に無孔とすべきだろう。これは、中間膜、伝導外皮54および/または基材マトリックスが、電解析出プロセスの結果形成されたものであるときに達成可能である。
For example, an
伝導粒子7として特別適しているのは繊維状粒子であるが、それはこれらの粒子が基材マトリックスへの埋め込み時に導電率の向上を可能とするからである。特別適しているのは炭素ナノチューブ、黒鉛ナノ繊維またはカーボンフィラメントである。これらは良好な導電性、機械的堅牢さ、腐食強度を保証する。カーボンナノチューブ(CNT)は直径約1〜50nm、長さ数ミリメートルまでの炭素から成る管状形成物である。チューブの導電性は金属、半導体、または低温では超伝導体のものに匹敵する。CNTは密度が1.3〜1.4g/cm3、引張強さが450億パスカルである。電流容量は銅線の約1000倍である。熱伝導率は室温で6000W/m*Kである。黒鉛ナノ繊維は直径1μm未満の炭素からなる(中実)繊維である。
Particularly suitable as the
本発明は、以下の特徴を有する。
[1] 少なくとも1つの抵抗手段(45)と少なくとも1つの接触化手段(46)とを有する電気加熱手段であって、前記少なくとも1つの接触化手段(46)が少なくとも1つの伝導ストランド(55)を有し、前記伝導ストランドが、コアストランド(52)を有し、前記コアストランドが、少なくとも成分的に銅から作製され且つ被覆を有し、前記被覆が、前記コアストランド(52)を少なくとも部分的に被覆し、前記被覆が、前記コアストランド(52)を少なくとも1つの加熱抵抗(70)と電気的に結合する伝導外皮(54)であることを特徴とする電気加熱手段(44)。
[2] 前記伝導外皮(54)またはその導電性構成要素が、元素状態の金属を含まないことを特徴とする上記[1]記載の電気加熱手段(44)。
[3] 前記伝導外皮(54)は、炭素、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンブラック、カーボン、マイクロ繊維、黒鉛繊維、金属表面上で直接重合されたPEDOT/PSS、ピロールまたはアゾールを有する導電性構成要素を有することを特徴とする上記[1]または[2]記載の加熱手段(44)。
[4] 前記伝導外皮(54)と前記コアストランド(52)との間に、酸化皮膜の態様の中間膜(59)が設けられていることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれか記載の加熱手段(44)。
[5] 前記中間膜(59)が、少なくとも部分的に前記コアストランド(52)の材料の酸化物で形成されていることを特徴とする上記[4]記載の加熱手段(44)。
[6] 前記中間膜(59)または金属酸化物が、導電性であることを特徴とする請求項4または5記載の加熱手段(44)。
[7] 前記中間膜(59)が、略無孔であることを特徴とする上記[4]〜[6]のいずれか記載の加熱手段(44)。
[8] 前記中間膜(59)および/または前記伝導外皮(54)が、電解析出プロセスにより形成されることを特徴とする上記[1]〜[7]のいずれか記載の加熱手段(44)。
[9] 上記[1]〜[8]のいずれか記載の少なくとも1つの加熱手段(44)を備えたことを特徴とする乗り物インテリア部材および/または内装備品、好ましくは座席(110)、表皮(2)、ステアリングホイール(102)、トリム(105)および/またはクッション(3)。
[10] 上記[1]〜[9]のいずれか記載の少なくとも1つの加熱手段(44)を備えた乗り物、特に自動車(99)。
The present invention has the following features.
[1] Electric heating means having at least one resistance means (45) and at least one contact means (46), wherein the at least one contact means (46) is at least one conductive strand (55). The conductive strand has a core strand (52), the core strand is at least partially made of copper and has a coating, the coating at least partially comprising the core strand (52) Electrical heating means (44), characterized in that the coating is a conductive sheath (54) that electrically coats the core strand (52) with at least one heating resistor (70).
[2] The electric heating means (44) according to the above [1], wherein the conductive skin (54) or the conductive component thereof does not contain an elemental metal.
[3] The conductive shell (54) has carbon, carbon nanotube (CNT), carbon black, carbon, microfiber, graphite fiber, PEDOT / PSS polymerized directly on the metal surface, pyrrole or azole conductive configuration The heating means (44) according to the above [1] or [2], comprising an element.
[4] In the above [1] to [3], an intermediate film (59) in the form of an oxide film is provided between the conductive skin (54) and the core strand (52). Any heating means (44).
[5] The heating means (44) according to [4], wherein the intermediate film (59) is at least partially formed of an oxide of the material of the core strand (52).
[6] The heating means (44) according to
[7] The heating means (44) according to any one of the above [4] to [6], wherein the intermediate film (59) is substantially non-porous.
[8] The heating means (44) according to any one of the above [1] to [7], wherein the intermediate film (59) and / or the conductive skin (54) is formed by an electrolytic deposition process. ).
[9] A vehicle interior member and / or internal equipment, preferably a seat (110), an outer skin (4), comprising at least one heating means (44) according to any one of [1] to [8] above. 2) Steering wheel (102), trim (105) and / or cushion (3).
[10] A vehicle, particularly an automobile (99), comprising at least one heating means (44) according to any one of [1] to [9].
2 表皮
3 クッション
4 空調手段
5 接触導体
7 伝導粒子
8 基材
10 暖房すべき面
44 加熱手段
45 抵抗手段
46 接触化手段
50 接触導体ストランド
52 コアストランド
54 伝導外皮
55 伝導ストランド
58 支持ストランド
59 中間膜
70 加熱抵抗
99 自動車
100 暖房すべき対象
101 舵取り手段
102 ステアリングホイール
103 インストルメントパネル
105 ドアトリム
110 座席
2
Claims (8)
前記少なくとも1つの抵抗手段(45)が炭素繊維製加熱線を有する糸の態様の複数の加熱抵抗(70)であって、
前記加熱手段(44)が2つ以上の前記接触化手段(46)を有し、前記接触化手段(46)は互いから離間して少なくとも部分的に前記抵抗手段(45)に配置されており、
前記少なくとも1つの接触化手段(46)が少なくとも1つの接触導体(5)を有し、
前記接触導体(5)が複数の伝導性要素である伝導ストランド(55)を有し、
前記伝導ストランドが、コア要素であるコアストランド(52)を有し、
前記コアストランドが、少なくとも成分的に銅から作製され且つ被覆を有し、
前記被覆が、非活性な面を有し、前記コアストランド(52)を少なくとも部分的に被覆し、
前記被覆が、前記コアストランド(52)を少なくとも1つの加熱抵抗(70)と電気的に結合する伝導外皮(54)であり、
前記伝導外皮(54)またはその導電性構成要素が、元素状態の金属を含まず、且つ、少なくとも部分的に炭素から成り、
前記伝導外皮(54)は、導電性材料から成る伝導粒子を有し、
前記伝導粒子は、カーボンブラックから形成され、
前記伝導粒子は、ゴムまたは塗料を有する基材マトリックスに埋め込まれていることを特徴とする電気加熱手段(44)。 Electric heating means (44) having at least one resistance means (45) and at least one contacting means (46),
The at least one resistance means (45) is a plurality of heating resistors (70) in the form of a thread having a carbon fiber heating wire,
The heating means (44) comprises two or more contact means (46), the contact means (46) being spaced apart from each other and at least partially disposed on the resistance means (45). ,
Said at least one contact means (46) comprises at least one contact conductor (5);
The contact conductor (5) has a conductive strand (55) which is a plurality of conductive elements;
The conductive strand has a core strand (52) which is a core element;
The core strand is at least componentally made of copper and has a coating;
The coating has an inactive surface and at least partially covers the core strand (52);
The coating is a conductive skin (54) that electrically couples the core strand (52) with at least one heating resistor (70);
The conductive shell (54) or conductive component thereof does not include elemental metal and is at least partially composed of carbon;
The conductive skin (54) has conductive particles made of a conductive material,
The conductive particles are formed from carbon black,
Electric heating means (44) characterized in that the conductive particles are embedded in a substrate matrix with rubber or paint .
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