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Title:
ELECTRIC HEATING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/058582
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an electric heating device (25), comprising at least one electric heating resistor (27) and at least one heating resistor support (26). It is provided - that the heating resistor (27) is arranged as a conductor track on the heating resistor support (26), and - that the heating resistor (27) comprises a stabilizing layer (28', 28") in addition to the heating resistor support (26).

Inventors:
WEISS MICHAEL (DE)
PHILIPP DENISE (DE)
KROBOK MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/DE2015/000512
Publication Date:
April 21, 2016
Filing Date:
October 16, 2015
Export Citation:
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Assignee:
GENTHERM GMBH (DE)
International Classes:
H05B3/34
Domestic Patent References:
WO2004049763A12004-06-10
Foreign References:
DE102011109696A12013-02-07
DE202011003384U12011-08-09
EP1510431A22005-03-02
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektrische Heizeinrichtung (25) mit

mindestens einem elektrischen Heizwiderstand (27), und mindestens einem Heizwiderstandsträger (26), dadurch gekennzeichnet,

- dass der Heizwiderstand (27) als Leiterbahn auf dem Heizwiderstandsträger (26) angeordnet ist, und

- dass der Heizwiderstand (27) zusätzlich zum Heizwiderstandsträger (26) eine Stabilisierungsschicht (28', 28") aufweist.

2. Interieur-Bauteil mit mindestens einer Heizeinrichtung (25) nach Anspruch 1.

3. Fahrzeug mit mindestens einer elektrischen Heizeinrichtung (25) nach Anspruch 1.

Description:
Elektrische Heizeinrichtung

Hintergrund der Erfindung

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine dem Oberbegriff von Anspruch 1 entsprechende elektrische Heizeinrichtung, insbesondere eine Heizeinrichtung zur Beheizung von Interieur eines Fahrzeuges, welche nahe der Oberfläche innerhalb des Interieurs angeordnet ist.

Stand der Technik

Bekannt sind Heizungen mit Kupferlitzen. Diese zeichnen sich aber unter Leder ab. Wird zwischen Heizung und Leder eine Textilschicht eingefügt, um ein Abzeichnen zu verhindern, erhöht dies den thermischen Widerstand zur Interieur-Oberfläche. Wenn das Interieur z. B. eine Tür oder ein sonstiges Bauteil in Karosserie oder Chassis ist, bedeutet das eine verstärkte Beheizung der Außenflächen des Fahrzeugs, statt der Oberflächen der Fahrzeugkabine. Daraus würde ein großer Energieverlust resultieren.

Werden statt Litzen Heizfolien eingesetzt, so knistern diese oder bilden Falten beim Verbau.

Eine weitere Option sind auf Textil gedruckte Heizungen. Diese sind aufgrund des schwachen inneren Zusammenhalts gedruckter leitender Schichten sehr empfindlich und Zug- oder Knickbelastungen kaum gewachsen.

Gegenstand der Erfindung

Vor diesem Hintergrund wird ein technisches Konzept mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.

Die Erfindung ermöglicht ein schnelles und energiesparendes Aufheizen von Interieurteilen, ohne optische und haptische Beeinträchtigung der Interieur-Ober-

1

Bestätigungskopiel flächen. Außerdem sind Heizeinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung ausreichend robust gegenüber mechanischen Belastungen bei Montage und im Betrieb.

Figuren

Im Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Ausführungen sollen die Erfindung verständlich machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Selbstverständlich lassen sich innerhalb des durch unabhängige Ansprüche definierten Rahmens der Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene Merkmale auch weglassen, abwandeln oder ergänzen. Auch können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen selbstverständlich untereinander kombiniert werden. Entscheidend ist, dass das Konzept der Erfindung im Wesentlichen umgesetzt ist. Wenn ein Merkmal zumindest teilweise zu erfüllen ist, so schließt dies ein, dass dieses Merkmal auch vollständig erfüllt ist oder im Wesentlichen vollständig erfüllt ist. "Im Wesentlichen" bedeutet dabei insbesondere, dass die Umsetzung eine Erzielung des erwünschten Nutzens in erkennbarem Ausmaß erlaubt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein entsprechendes Merkmal zu mindestens 50 %, 90 %, 95 % oder 99 % erfüllt ist. Ist eine Mindestmenge angegeben, so kann selbstverständlich auch mehr als diese Mindestmenge verwendet werden. Wenn die Anzahl eines Bauteils mit mindestens einem angegeben ist, so beinhaltet dies insbesondere auch Ausführungsformen mit zwei, drei oder einer sonstigen Vielzahl von Bauteilen. Was für ein Objekt beschrieben ist, kann auch auf den überwiegenden Teil oder die Gesamtheit aller anderen artgleichen Objekte angewandt werden. Sofern nichts anderes angegeben ist, schließen Intervalle ihre Randpunkte mit ein. "Ein/e/s" ist nachfolgend als unbestimmter Artikel gemeint und kann "ein einziges" oder "mindestens eines" bedeuten. Nachfolgend wird Bezug genommen auf:

Fig. 1 A Fahrzeug mit temperierten Inneneinrichtungsgegenständen 2 im teilweisen Längsschnitt

Fig. 1 B Querschnitt durch eine Heizeinrichtung eines Interieur-Bauteils des Fahrzeuges von Fig. 1A

Fig. 1 C Draufsicht auf die Heizeinrichtung von Fig. 1 B Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug 1. Der Begriff "Fahrzeug" meint insbesondere eine Einrichtung zum Transport von Personen und/oder Gütern. Denkbar sind zum Beispiel Land-, Wasser-, Schienen- und Luftfahrzeuge, insbesondere Flugzeuge, Schiffe und automobile Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Klima-Regelstrecke 2. Das Wort "Klima-Regelstrecke" beinhaltet insbesondere einen Gegenstand, der hinsichtlich mindestens eines Klima-Parameters beeinflusst werden soll, also einer Steuerung und/ oder Regelung unterliegt, insbesondere um ihn zumindest kurzzeitig auf einen bestimmten Sollwert oder in einen Sollbereich zu bringen und/oder dauerhaft dort zu halten. Dies gilt vorzugsweise für solche Teile seiner Oberfläche, mit denen ein Medium bestimmungsgemäß oder mit denen ein Benutzer zumindest potentiell bei Benutzung des Gegenstandes in Berührung gelangen kann. "Regelstrecke" meint insbesondere einen Gegenstand, der hinsichtlich mindestens einer Größe einer Steuerung und/oder Regelung unterliegt. Die Bezeichnung "Klimaparameter" beinhaltet insbesondere mindestens eine klimatische Größe, zum Beispiel Temperatur, Luft- feuchte, Luftzusammensetzung und/oder Fluidströmungsgeschwindigkeit. Anwendungsmöglichkeiten sind wie hier klimatisierte Sitze oder Lenkräder, Sitzauflagen, Büroausstattung, Verkleidungselemente von Fahrgasträumen, Vorratsbehälter, Treibstoffleitungen oder Gehäuse von Batterien, Motoren oder anderen Funktionselementen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Klima-Regelstrecke 2 eine zu belüftende Zone ist, insbesondere in einem Fahrzeug 1. Z. B. kann bei Fahrzeugen mit offenem Verdeck der Kopf- und Schulterbereich eines Passagiers mit einem gleichmäßigen Luftstrom gewünschter Temperatur versorgt werden, um Verwirbe- lungen durch Fahrtwind auszugleichen.

Zweckmäßigerweise besitzt mindestens eine Klima-Regelstrecke 2 mindestens ein Polster 4. "Polster" meint insbesondere eine Einrichtung zur Dämpfung von Stößen und/oder zur Verteilung lokaler Druckspitzen auf eine größere Fläche. Als Beispiel genannt seien Blöcke aus geschäumtem Polyurethan. Vorzugsweise besitzt mindestens eine Klima-Regelstrecke 2 mindestens einen Bezug 5. Der Begriff "Bezug" bezieht sich insbesondere auf ein Flächengebilde, das zumindest abschnittsweise an der Oberfläche eines Gegenstandes angeordnet ist. Vorstellbar sind zum Beispiel luftundurchlässige oder luftdurchlässige Schichten, die gelochtes oder ungelochtes Leder und/oder Textilen beinhalten und auf einem Polster angeordnet sind, oder Häute, die mindestens einen Teil einer Oberfläche eines schaumartigen Materials überziehen.

Ratsamer Weise besitzt mindestens eine Temperier-Einrichtung 22 mindestens eine Heizeinrichtung 25. Die Bezeichnung "Heizeinrichtung" bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung, die zur gezielten Erwärmung ihrer Umgebung thermische Energie bereitstellt und konduktiv, konvektiv und/oder durch Wärmestrahlung an ihre Umgebung abgibt. Das erlaubt eine schnell wirkende oder lang anhaltende Wärmung eines Benutzers oder die Wärmung eines zu beheizenden Gegenstandes, insbesondere eines Gehäuseinnenraumes. Als Beispiel genannt seien Vorrichtungen mit mindestens einem elektrischen Heizwiderstand, einem flexiblen textilen Flächenheizelement, einer Wärmepumpe, einem Peltierelement, einem Radiator, einem Konvektor und/ oder einer Heizwendel.

Sinnvollerweise hat mindestens eine Heizeinrichtung 25 zumindest teilweise eine Position, die eine geringe thermische Isolierung gegenüber einer zu temperierenden Zone mit sich bringt. Dies ermöglicht einen geringen Energieverbrauch und eine schnelle Wirksamkeit der Beheizung. Vorstellbar sind zum Beispiel Positionen unmittelbar auf der Unterseite eines Bezuges, vorzugsweise ohne zwischenliegende Polster- oder Trimmschichten, unter einer Deckschicht und unterhalb eines Futters an einer Innenseite einer Gehäusewandung, sowie in Kanälen oder in Einlegern, die in eine Polsterung eingelegt sind.

Günstigerweise besitzt mindestens eine Heizeinrichtung 25 mindestens einen Heiz- widerstandsträger 26. "Heizwiderstandsträger" umfasst insbesondere eine Einrichtung zur mechanischen Entlastung eines Heizwiderstandes und/oder zur Fixierung seiner räumlichen Lage. Besonders geeignet sind flexible Flächengebilde, vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Textil, Gewirke, Gestrick, Gewebe, Vlies, biegsamen Thermoplasten, gestanzte oder genoppte Folie, luftdurchlässiges Material oder die Regelstrecke selbst. Vorzugsweise ist der Heizwiderstandsträger 26 vollständig oder teilweise aus einem Textil gefertigt. Zumindest ein Teil des Textils und/oder seiner Fäden ist vorzugsweise aus Polyester. Vorzugsweise hat das Textil und/oder seine Fäden eine Stärke von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,2 mm. Vorzugsweise wird ein Gewebe benutzt.

Darunter wird insbesondere ein Textil verstanden, bei dem:

a) eine erste Gruppe einer Vielzahl von Fäden in einer ersten Verlaufsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander in der Ebene des Textils angeordnet ist, b) eine zweite Gruppe einer Vielzahl von Fäden in einer zweiten Verlaufsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet ist,

c) die Verlaufsrichtung der ersten Gruppe die Verlaufsrichtung der zweiten Gruppe innerhalb der Ebene des Textils kreuzt, und/oder

d) ein oder mehrere Fäden der ersten Gruppe entlang ihres Verlaufes abwechselnd unter und dann wieder über ein oder mehreren Fäden der zweiten Gruppe verlaufen.

Vorteilhafterweise besitzt mindestens eine Heizeinrichtung 25 mindestens einen Heizwiderstand 27. Der Begriff "Heizwiderstand" meint insbesondere einen elektrischen Widerstand, dessen bei Stromdurchfluss abgegebene thermische Energie direkt oder indirekt der Erwärmung einer Klima-Regelstrecke 2 dient. Ein Heizwiderstand ist vorzugsweise als flache, leitfähige Leiterbahn ausgeführt. Sie ist vorzugsweise aus einer Drucktinte oder Druckpaste hergestellt, und auf den Heizwiderstandsträger 26 aufgedruckt.

Vorteilhafterweise besitzt mindestens eine Heizeinrichtung 25 mindestens eine Stabilisierungsschicht 28 auf. Der Begriff "Stabilisierungsschicht " meint insbesondere eine Schicht, die zusätzlich zum Heizwiderstandsträger 26 vorgesehen ist. Sie dient der Stabilisierung des Heizwiderstandes 26, insbesondere gegen Einreißen und Bruch. Vorzugsweise ist sie aus einem flexiblen Lack, einer Druckpaste und/oder einer Drucktinte hergestellt. Sie ist vorzugsweise eine gedruckte oder aufgesprühte

Schicht. Vorzugsweise sind mehrere Stabilisierungsschichten 28 oder Stabilisierungsschicht-Abschnitte vorgesehen. Vorzugsweise ist eine erste Stabilisierungsschicht 28' unmittelbar auf den Heizwider- standsträger 26 aufgebracht, um dessen Unebenheiten auszugleichen und um zu verhindern, dass dessen Fasern oder Fäden das Material der Heizwiderstände 27 aufsaugen. Dieser Auftrag geschieht vorzugsweise zumindest im Wesentlichen vollflächig. Die erste Stabilisierungsschicht 28' fungiert somit auch als Ausgleichsschicht und als Trennschicht. Denn mindestens ein Heizwiderstand 27 ist durch eine Stabilisierungsschicht 28' vom Heizwiderstandsträger 26 beabstandet.

Vorzugsweise ist mindestens eine zweite Stabilisierungsschicht 28" auf mindestens einen Heizwiderstand 27 und/oder eine diesen Heizwiderstand 27 kontaktierende Elektrode 44 aufgedruckt. Sie dient dem Schutz dieser beiden Komponenten vor Korrosion. Der Auftrag der zweiten Stabilisierungsschicht/en 28" erfolgt vorzugsweise nicht vollflächig, sondern nur unmittelbar auf oder in angrenzenden Bereichen von elektrisch leitfähigen Schichten. Mindestens ein Heizwiderstand 27 ist vorzugsweise vollständig abgedeckt. Größere elektrisch leitfähige Schichten wie die Elektrode 44 sind vorzugsweise nur teilweise von der oder den zweiten Stabilisierungsschicht/en 28" bedeckt, wenn zusätzliche elektrische Leiter 55 darauf angeordnet sind. Dadurch kann die zweite Stabilisierungsschicht 28" so wie die erste Stabilisierungsschicht 28' als Knickschutz und Zugentlastung wirken, ohne elektrisch notwendige Stromflüsse zu unterbinden.

Vorteilhafterweise besitzt mindestens eine Heizeinrichtung 25 mindestens eine Elektrode 44, um einen oder mehrere Heizwiderstände 27 zu kontaktieren. Der Begriff "Elektrode" meint insbesondere einen elektrischen Leiter, der der elektrischen Versorgung eines Heizwiderstands 27 dient. Dafür liegt ihre absolute elektrische Leitfähigkeit um mindestens das Doppelte über der eines Heizwiderstands 27. Mindestens eine Elektrode ist vorzugsweise als flache, leitfähige Leiterbahn 37geführt. Sie ist vorzugsweise aus einer Drucktinte oder Druckpaste hergestellt, und auf den Heizwiderstandsträger 26 aufgedruckt. Sie ist vorzugsweise aus dem gleichen Material und in gleicher Materialstärke ausgeführt wie mindestens ein Heizleiter 37. Die bessere Leitfähigkeit ergibt sich vorzugsweise aus der größeren Breite der Leiterbahnen.

Vorzugsweise ist mindestens ein elektrischer Zusatz-Leiter 55 an einer Elektrode 44 angeordnet, um deren mechanische Stabilität und Stromtragfestigkeit zu erhöhen. Außerdem kann ein solcher Zusatz-Leiter 55 dicker sein als die Elektrode 44. Es ist somit zweckmäßig, wenn der Zusatz-Leiter 55 über eine Versorgungsleitung mit einer Stromquelle verbunden ist, damit ein Heizstrom über mindestens einen Zusatz- Leiter 55 in mindestens eine Elektrode 44 in die Heizeinrichtung 25 eingespeist wird. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Kupferband. Um einen ausreichenden elektrischen Kontakt zwischen dem Zusatzleiter 55 und der Elektrode 44 zu gewährleisten, dürfen zwischen den beiden Komponenten befindliche Stabilisierungsschichten 28 nicht die ganze Elektrode bedecken. Deshalb sind in oder zwischen zwei Stabilisierungsschichten 28" Durchbrüche vorgesehen, an denen die Elektrode 44 zum Zusatzleiter 55 hin frei liegt. Die Stabilisierungsschicht ist außerdem vorzugsweise flacher als 1 mm, vorzugsweise flacher als 0,5 mm. Dies erlaubt, dass ein mechanischer und elektrischer Kontakt auch tatsächlich stattfinden kann und keine der beteiligten Komponenten Falten wirft.

Vorzugsweise hat die Heizeinrichtung 25 im Bereich mindestens einer Elektrode 44 folgenden Schichtaufbau: Heizwiderstandsträger 26, erste Stabilisierungsschicht 28', Elektrode 44, zweite Stabilisierungsschicht 28" mit Durchbrüchen, Kupferkontaktband. Vorzugsweise hat die Heizeinrichtung 25 im Bereich mindestens eines zu beheizenden Bereiches folgenden Aufbau: Heizwiderstandsträger 26, erste Stabilisierungsschicht 28', Heizwiderstand 27. Beide Bereiche können durch eine weitere Schutzschicht, z. B. aus Lack oder eine weitere Stabilisierungsschicht zusätzlich nach oben hin bedeckt sein.

Mindestens ein Heizwiderstand 27 verläuft vorzugsweise abweichend von der ersten und der zweiten Verlaufsrichtung der ersten und zweiten Fadengruppe des Gewebes des Heizwiderstandsträger 26. Vorzugsweise verläuft mindestens ein Heizwiderstand 27 diagonal zu diesen Verlaufsrichtungen, also diagonal zur Webrichtung und zur Wickelrichtung des Gewebes, um eine Vorzugsrichtung für den Stromfluss zu vermeiden und die mechanische Stabilität des Heizwiderstands 27 zu erhöhen.

Von besonderem Vorteil ist, wenn unmittelbar auf und/oder unter dem Heizwiderstand eine Lackschicht aufgebracht ist. Dazu kann ein textiler Träger z. B. mit einem Sprühlack beschichtet sein. Die Lackschicht schützt einen gedruckten Heizwider- stand zusätzlich vor mechanischer Dehnung. Eine Lackschicht kann eine der Stabilisierungsschichten sein. Sie kann aber auch zusätzlich vorgesehen sein.

Besonders vorteilhaft ist, wenn mindestens eine Stabilisierungsschicht eine Farbe aufweist, und diese sich vorzugsweise von der Farbe eines Heizwiderstandsträgers, eines Heizwiderstandes, einer weiteren Stabilisierungsschicht und/oder einer Elektrode unterscheidet.

Besonders vorteilhaft ist, wenn mindestens ein Heizwiderstand eine Farbe aufweist, und diese sich vorzugsweise von der Farbe eines Heizwiderstandsträgers, einer oder mehrerer Stabilisierungsschichten und/oder einer Elektrode unterscheidet.