EP1180915A2 - Heizelement - Google Patents

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EP1180915A2
EP1180915A2 EP01103783A EP01103783A EP1180915A2 EP 1180915 A2 EP1180915 A2 EP 1180915A2 EP 01103783 A EP01103783 A EP 01103783A EP 01103783 A EP01103783 A EP 01103783A EP 1180915 A2 EP1180915 A2 EP 1180915A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating element
layer
conductive layer
element according
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01103783A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1180915B1 (de
EP1180915A3 (de
Inventor
Michael Weiss
Markus Dr. Hugenschmidt
Ferdinand Schuller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WET Automotive Systems AG
Original Assignee
WET Automotive Systems AG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19939174A external-priority patent/DE19939174A1/de
Application filed by WET Automotive Systems AG filed Critical WET Automotive Systems AG
Publication of EP1180915A2 publication Critical patent/EP1180915A2/de
Publication of EP1180915A3 publication Critical patent/EP1180915A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1180915B1 publication Critical patent/EP1180915B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/286—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an organic material, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements

Definitions

  • the present invention relates to a heating element according to the preamble of Claim 1. It has a heating film, which has a carrier layer and Has conductive layer. Under the carrier layer, a flat structure becomes one understood electrically non-conductive material. This can be woven, knitted and nonwovens - but especially films. Under heating element subsequently understood a heating foil with electrical connections. It can however also additional components such as Cushions and / or Sensors included.
  • Heating elements with heatable fabrics made of graphite fibers are known. These have good functionality. However, the disadvantage is the relative complex production and therefore its high price.
  • the conductive layer of the heating foil be on the Carrier layer is deposited metal layer.
  • Such a heating element has a high one Fire and short circuit safety. Should be unintentional at any point If short circuits occur, the extreme thinness of the conductive layer leads to one local burning of the conductive layer. This causes self-healing because on this way a short circuit is immediately canceled.
  • the carrier layer made of plastic, especially polyester, Pl, PA, PP or PC, or paper, and that the conductive layer on the Backing layer is evaporated, sputtered or galvanized. This serves the Ensuring sufficient resistance to various Media, e.g. Sweat or lemonade, as well as UV light and ensuring a low production price.
  • the leading layer should also be off Price reasons to be made of copper. However, it can also be made, for example Aluminum, silver or nickel can be made.
  • High stability and functionality result especially when the thickness of the Heating foil between 10 and 300 microns, in particular between 20 and 150 microns, and the thickness of the conductive layer between 0.05 microns and 10 microns, in particular between 0.05 ⁇ m and 1 ⁇ m.
  • the stretchability of the heating foil is relatively large, and therefore greater than the ductility of a metal foil of the same thickness - and if that Is covered by a cover layer.
  • the conductive layer of the heating foil to form at least an interconnect has at least one recess to the flow of a Direct current through the conductive layer. It is also advantageous that at least one interconnect has at least one slot around the river to direct a current through the interconnect.
  • This structuring allows the temperature distribution and the Influence the power density in the heating foil. If the stream in several Conductors and / or guiding strips flows, a current concentration and thus avoiding overheating on the inside of bends. At the same time, the reliability of the heating element is reduced by the redundancy the guideways and / or guiding strips increased. For example, if the slide is in used the seat of a vehicle seat, the film does not wrinkle, but folds along the slits in a controlled manner. This results in a higher one Seating comfort. The film can also grow larger without overstretching Adjust loads by spreading the slots. Allow at the same time the recesses and slots allow moisture to pass through the Foil. This is useful, for example, for air conditioning the seat.
  • At least two guiding strips each approximately the same total length exhibit. If several interconnects are provided, it is advisable that at least two interconnects each approximately the same total length exhibit.
  • the width and / or the thickness of at least one guiding strip or a guideway over its Longitudinal course varies. This allows areas with higher or Set lower temperatures specifically.
  • the heating foil in the seat and / or Backrest surface of a vehicle seat is integrated. Because of their simple Processability, the film is well suited for these purposes.
  • Connection point (14) is provided, at least two of them together arranged guide strips (12) at their respective ends (15) spaced areas are electrically connected to each other and on which the connected guide strips (12) also without electrical connection have essentially the same potential during operation of the heating element would. This increases the mechanical strength and manageability of the Heating element.
  • the heating element it is advantageous if at least part of the conductive layer is not used or not only for heating but the power supply of other electrical functional elements, especially sensors.
  • the carrier layer and the top layer at the edges at least one slot or recess integrally with one another are connected. This prevents corrosion of the conductive layer.
  • the backing layer and / or the Cover layer also completely at least one slot or a recess cover.
  • a connection point (14) is provided at which at least two guide strips (12) arranged next to one another at their respective ends (15) spaced areas are electrically connected to each other, and on which the connected guide strips (12) also without electrical connection have essentially the same potential during operation of the heating element would. This simplifies the handling of the cut heating element assembly.
  • Fig. 1 shows a cross section of a preferred embodiment of a Heating foil 1 of a heating element.
  • the heating film 1 has a carrier layer 2.
  • This carrier layer 2 is made of an electrically non-conductive, elastic, smooth, tensile and kink-resistant material.
  • plastic - namely polyester - is used for this.
  • a thin, electrically conductive conductive layer 3 is on the carrier layer 2 deposited.
  • This conductive layer 3 preferably consists of a metal, especially copper. It is expediently vapor-deposited. Your thickness is 0.1 ⁇ m in the exemplary embodiment.
  • the cover layer 4 On the side of the conductive layer 3 facing away from the carrier layer 2, there is a cover layer 4 applied.
  • the cover layer 4 consists in the embodiment the same material as the carrier layer 2. It is by pressing with the Conductor layer 3 connected.
  • the function of the cover layer 4 is to protect the conductive layer 3 from corrosion protect. At the same time, it should kink and scratch the conductive layer 3 prevent. This is ensured, among other things, by the fact that larger film thickness the radius of curvature is limited.
  • FIG. 2 shows a heating element in which a heating film 1 on two opposite edge regions has contact regions 16. These are via connections 17 to a current source, not shown connected.
  • metallic bands are provided, which over their entire length electrically conductive with the conductive layer 3 of the heating foil 1 are connected.
  • the current from one connection 17 is fed into the heating foil 1 over the entire length of the one contact area 16. It then flows over the entire width of the heating film 1 to the opposite contact area 16.
  • the length and width of the heating film 1 and the thickness of the conductive layer 3 determine the performance of the heating element.
  • length is understood to mean the distance between the two contact areas 16, and width is the extent of the film lying perpendicularly in the film plane.
  • the power density of the present exemplary embodiment is between 1 and 10 W / dm 2 .
  • Figure 3 shows a second embodiment of a heating element.
  • the heating element has a heating foil 1. This points to one of its side Edge areas two contact areas 16.
  • the two contact areas 16 are spaced from each other and by a recess 11 separated from each other.
  • the conductive layer 3 is located at each of these contact regions 16 connected to a power source, not shown.
  • the guiding layer 3 is divided by recesses 11 around a guideway 10 to build. This connects the two contact areas 16 in a tortuous, continuous loop electrically conductive with each other.
  • the interconnect 10 can Thereby, as in the exemplary embodiment, essentially the entire area of the Cover the heating foil.
  • the guideway 10 is in turn subdivided into several guiding strips 12.
  • the Guiding strips 12 run essentially parallel to the guideway 10 and thus parallel to the direction of current flow. They are separated by slots 13 Cut.
  • the subdivision of the interconnect 10 into a plurality of conductive strips 12 causes the Current evenly distributed over changes in direction of the interconnect 10 the entire width of the interconnect 10 flows. Otherwise, there would be a bend the conductor 10 a current concentration and thus overheating at the Occur inside the bend.
  • An approximately equal total length of the guide strips 12 causes the same size Resistances of the individual guiding strips 12. This also serves to ensure uniformity Current distribution on the individual guiding strips and an even one Temperature distribution.
  • FIG. 4 corresponds essentially to the design of Fig. 3.
  • junctions 14 provided. These connect guiding strips 12 arranged together Junctions 14 are arranged at positions where the interconnected guiding strips 12 a similar one without connection would have electrical potential.
  • the connection points are in Embodiment made so that at these points on a Cutting the conductive layer 3 as in the recesses 11 and Slits 13 was dispensed with.
  • connection points 14 are spaced in the course of the guide strips 12 and arranged to the ends 15 of the guide strips 12.
  • the heating foil is also suitable for use in particular in car seats.
  • it can be integrated into the seat surface and / or backrest surface. This can, for example, below the seat cover or in the upholstery of the Seat. However, it is also conceivable to cover them with the seat cover combine or replace the seat cover with the film itself.
  • Sensors can also be provided in the seat.
  • the leading layer can in this case can be used to supply the sensors with power and forward their signals.
  • Either the heating conductor can be used for this or separate interconnects are created.
  • These sensors can serve, for example, temperature measurement or pressure detection.
  • the conductive layer 3 can also be done by electroplating or by vapor deposition Similar chemical or physical processes on the carrier layer 2 be deposited.
  • connection between the conductive layer 3 and the carrier layer 2 can also be achieved by Glue or the like can be produced.
  • the cover layer 4 can be made of a different material than the carrier layer 2 e.g. consist of a lacquer coating. It would also be conceivable for the cover layer 4 omit.
  • the film can be perforated or the Width of the slots can be increased.
  • interconnect 10 instead of one interconnect 10, several interconnects could also be provided.
  • the guiding strips 12 could in turn be further subdivided. The principle the same size resistances due to the same total lengths can also be found here apply.
  • the slots 11 could take the form of larger recesses. Thereby the area coverage of the conductive layer 3 can be significantly less and than Area used heating area, for example, only 50% of the heating foil area be.
  • the recesses 11 and slots 13 can the heating film 1 in their penetrate the entire thickness.
  • the carrier layer 2 and / or the cover layer 4 can However, recesses 11 and slots 13 also completely cover. In in these areas the carrier layer 2 and the top layer 4 could e.g. by Gluing can also be bonded together.
  • the structuring of the conductive layer 3 can be carried out using conventional methods, such as Cutting, done.

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement mit einer Heizfolie (1), welche eine elektrisch nicht leitfähige Trägerschicht (2) und eine Leitschicht (3) aufweist, wobei die Leitschicht (3) eine auf der Trägerschicht (2) abgeschiedene Metallschicht ist, und die Leitschicht (3) der Heizfolie (1) zur Bildung mindestens einer Leitbahn (12) mindestens eine Ausnehmung (11) aufweist, um den Fluß eines Stromes durch die Leitschicht (3) gezielt zu lenken, und mindestens eine Leitbahn (10) mindestens einen Schlitz (13) aufweist, um den Fluß eines Stromes durch die Leitbahn (10) gezielt zu lenken.
Es ist vorgesehen, daß an mindestens einem Schlitz (13) mindestens eine Verbindungsstelle (14) vorgesehen ist, an der mindestens zwei beieinander angeordnete Leitstreifen (12) an von ihren jeweiligen Enden (15) beabstandeten Bereichen elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen, und an der die verbundenen Leitstreifen (12) auch ohne elektrische Verbindung bei Betrieb des Heizelementes im wesentlichen dasselbe Potential aufweisen würden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie besitzt eine Heizfolie, welche eine Trägerschicht und eine Leitschicht aufweist. Unter Trägerschicht wird ein flächiges Gebilde aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material verstanden. Dies kann Gewebe, Gewirke und Vliese - insbesondere aber Folien - beinhalten. Unter Heizelement wird nachfolgend eine Heizfolie mit elektrischen Anschlüssen verstanden. Es kann jedoch auch zusätzliche Komponenten wie z.B. Polsterauflagen und / oder Sensoren enthalten.
Stand der Technik
Bekannt sind Heizelemente mit beheizbaren Geweben aus Graphit-Fasern. Diese weisen eine gute Funktionalität auf. Nachteilig ist allerdings die relativ aufwendige Produktion und somit ihr hoher Preis.
Weiterhin sind Heizdecken bekannt, bei denen als Heizelement eine Aluminiumfolie benutzt wird. Problematisch ist hierbei, daß diese Folie mechanisch nur gering belastbar und somit für viele Einsatzzwecke nicht geeignet ist. Dies gilt selbst dann, wenn die Aluminiumfolie mit einer Kunststoffolie bekebt wird.
Gegenstand der Erfindung
Es wird vorgeschlagen, daß die Leitschicht der Heizfolie eine auf der Trägerschicht abgeschiedene Metallschicht ist.
Dies bewirkt eine Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit und eine Kostenreduzierung. Weiterhin besitzt ein solches Heizelement eine hohe Brand- und Kurzschlußsicherheit. Sollten an irgendeiner Stelle unbeabsichtigt Kurzschlüsse auftreten, so führt die extreme Dünnheit der Leitschicht zu einem lokalen Abbrennen der Leitschicht. Dies bewirkt eine Selbstheilung, da auf diese Weise ein Kurzschluß sofort wieder aufgehoben ist.
Es ist sinnvoll, wenn die Trägerschicht aus Kunststoff, insbesondere Polyester, Pl, PA, PP oder PC, oder Papier ist, und daß die Leitschicht auf die Trägerschicht aufgedampft, gesputtert oder galvanisiert ist. Dies dient der Gewährleistung einer ausreichenden Beständigkeit gegen verschiedene Medien, z.B. Schweiß oder Limonade, sowie UV-Licht und der Sicherstellung eines niedrigen Produktionspreises. Auch sollte die Leitschicht aus Preisgründen aus Kupfer sein. Sie kann jedoch auch beispielsweise aus Aluminium, Silber oder Nickel gefertigt sein.
Hohe Stabilität und Funktionalität ergeben sich besonders, wenn die Dicke der Heizfolie zwischen 10 und 300 µm, insbesondere zwischen 20 und 150 µm, und die Dicke der Leitschicht zwischen 0,05 µm und 10 µm, insbesondere zwischen 0,05 µm und 1 µm, liegt.
Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit auch unter starken Belastungen ist es zweckmäßig, wenn die Dehnbarkeit der Heizfolie relativ groß -also größer als die Dehnbarkeit einer Metallfolie gleicher Dicke- ist und wenn die Leitschicht durch eine Deckschicht abgedeckt ist.
Es ist vorgesehen, daß die Leitschicht der Heizfolie zur Bildung mindestens einer Leitbahn mindestens eine Ausnehmung aufweist, um den Fluß eines Stromes durch die Leitschicht gezielt zu lenken. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß mindestens eine Leitbahn mindestens einen Schlitz aufweist, um den Fluß eines Stromes durch die Leitbahn gezielt zu lenken.
Durch diese Strukturierung läßt sich die Temperaturverteilung und die Leistungsdichte in der Heizfolie beeinflussen. Wenn der Strom in mehreren Leitbahnen und / oder Leitstreifen fließt, wird eine Stromkonzentration und somit eine Überhitzung an den Innenseiten von Biegungen vermieden. Gleichzeitig wird die Ausfallsicherheit des Heizelementes durch die Redundanz der Leitbahnen und / oder Leitstreifen erhöht. Wird die Folie beispielsweise in der Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes benutzt, knittert die Folie nicht, sondern faltet sich kontrolliert längs der Schlitze. Dadurch ergibt sich ein höherer Sitzkomfort. Die Folie kann sich zudem ohne Überdehnung an größere Belastungen durch Aufspreizen der Schlitze anpassen. Gleichzeitig gestatten die Ausnehmungen und Schlitze einen Durchtritt von Feuchtigkeit durch die Folie. Dies ist beispielsweise zur Klimatisierung der Sitzfläche zweckmäßig.
Zur gleichmäßigen Stromverteilung in der Heizfolie ist vorgesehen, daß mindestens zwei Leitstreifen jeweils in etwa die gleiche Gesamtlänge aufweisen. Sind meherer Leitbahnen vorgesehen, so ist zweckmäßig, daß mindestens zwei Leitbahnen jeweils in etwa die gleiche Gesamtlänge aufweisen.
Zur Verbesserung der Belastbarkeit der Heizfolie ist es nützlich, wenn Schlitze bzw. Ausnehmungen senkrecht zu mechanischen Dehn-Belastungsrichtungen verlaufen.
Um eine lokale Anpassung der Flächenleistung und somit der Temperaturverteilung zu bewirken, ist es zweckmäßig, daß die Breite und / oder die Dicke zumindest eines Leitstreifens bzw. einer Leitbahn über deren Längsverlauf variiert. Dadurch lassen sich Bereiche mit höheren oder niedrigeren Temperaturen gezielt einstellen.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Heizfolie in die Sitzfläche und / oder Lehnenfläche eines Fahrzeugsitzes integriert ist. Wegen ihrer einfachen Verarbeitbarkeit ist die Folie für diese Zwecke gut geeignet.
Es ist vorteilhaft, wenn an mindestens einem Schlitz (13) mindestens eine Verbindungsstelle (14) vorgesehen ist, an der mindestens zwei beieinander angeordnete Leitstreifen (12) an von ihren jeweiligen Enden (15) beabstandeten Bereichen elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen und an der die verbundenen Leitstreifen (12) auch ohne elektrische Verbindung bei Betrieb des Heizelementes im wesentlichen dasselbe Potential aufweisen würden. Dies erhöht die mechanische Belastbarkeit und Handhabbarkeit des Heizelements.
Zur Erhöhung der Funktionalität des Heizelementes ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Leitschicht nicht oder nicht nur dem Heizen dient sondern der Stromversorgung weiterer elektrischer Funktionselemente, insbesondere von Sensoren.
Es ist zweckmäßig, daß die Trägerschicht und die Deckschicht an den Rändern zumindest eines Schlitzes bzw. einer Ausnehmung stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Korrosion der Leitschicht wird so vorgebeugt.
Aus dem gleichen Grund ist es nützlich, wenn die Trägerschicht und / oder die Deckschicht auch mindestens einen Schlitz bzw. eine Ausnehmung vollständig überdecken.
Besonders vorteilhaft ist, wenn an mindestens einem Schlitz (13) mindestens eine Verbindungsstelle (14) vorgesehen ist, an der mindestens zwei beieinander angeordnete Leitstreifen (12) an von ihren jeweiligen Enden (15) beabstandeten Bereichen elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen, und an der die verbundenen Leitstreifen (12) auch ohne elektrische Verbindung bei Betrieb des Heizelementes im wesentlichen dasselbe Potential aufweisen würden. Dies vereinfacht die Handhabung des zerschnittenen Heizelements bei der Montage.
Figuren
Die nachfolgende Beschreibung behandelt Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Erfindung. Diese Erläuterungen sind nur beispielhaft zu verstehen und erfolgen unter Bezug auf:
Fig. 1
Vergrößerter Querschnitt durch eine Heizfolie
Fig. 2
Verkleinerte Draufsicht auf ein erstes Heizelement unter Benutzung der Heizfolie von Figur 1.
Fig. 3
Draufsicht auf ein zweites Heizelement
Fig. 4
Draufsicht auf ein drittes Heizelement.
Beschreibung der Erfindung
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer Heizfolie 1 eines Heizelementes. Die Heizfolie 1 besitzt eine Trägerschicht 2. Diese Trägerschicht 2 ist aus einem elektrisch nicht leitenden, elastischen, glatten, zugbelastbaren und knickfesten Material. Im Ausführungsbeispiel wird dafür Kunststoff - nämlich Polyester - verwendet.
Auf die Trägerschicht 2 ist eine dünne, elektrisch leitfähige Leitschicht 3 abgeschieden. Diese Leitschicht 3 besteht vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere Kupfer. Sie ist zweckmäßigerweise aufgedampft. Ihre Dicke beträgt im Ausführungsbeispiel 0,1 µm.
Auf der der Trägerschicht 2 abgewandten Seite der Leitschicht 3, ist eine Deckschicht 4 aufgebracht. Die Deckschicht 4 besteht im Ausführungsbeispiel aus dem gleichen Material wie die Trägerschicht 2. Sie ist durch Verpressen mit der Leitschicht 3 verbunden.
Die Funktion der Deckschicht 4 besteht darin, die Leitschicht 3 vor Korrosion zu schützen. Gleichzeitig soll sie ein Knicken und Verkratzen der Leitschicht 3 verhindern. Dies wird unter anderem dadurch sichergestellt, daß durch die größere Foliendicke der Knickradius begrenzt ist.
Figur 2 stellt ein Heizelement dar, bei welchem eine Heizfolie 1 an zwei einander gegenüberliegenden Randbereichen Kontaktbereiche 16 aufweist. Diese sind über Anschlüsse 17 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden.
An den Kontaktbereichen 16 sind metallische Bänder vorgesehen, die über ihre gesamte Länge elektrisch leitend mit der Leitschicht 3 der Heizfolie 1 verbunden sind.
Im Betrieb wird der Strom vom einen Anschluß 17 über die gesamte Länge des einen Kontaktbereiches 16 in die Heizfolie 1 eingespeist. Er fließt dann über die gesamte Breite der Heizfolie 1 zum gegenüberliegenden Kontaktbereich 16. Die Länge und Breite der Heizfolie 1 sowie die Dicke der Leitschicht 3 bestimmt die Leistung des Heizelementes. Unter Länge wird hier der Abstand zwischen den beiden Kontaktbereichen 16 verstanden, unter Breite die hierzu senkrecht in Folienebene liegende Ausdehnung der Folie. Die Leistungsdichte des vorliegenden Ausführungsbeispiels liegt zwischen 1 und 10 W/dm2.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Heizelementes. Das Heizelement weist eine Heizfolie 1 auf. Diese weist an einem ihrer seitlichen Randbereiche zwei Kontaktbereiche 16 auf. Die beiden Kontaktbereiche 16 sind dabei gegeneinander beabstandet und durch eine Ausnehmung 11 voneinander getrennt. An jedem dieser Kontaktbereiche 16 ist die Leitschicht 3 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden.
Die Leitschicht 3 ist durch Ausnehmungen 11 gegliedert, um eine Leitbahn 10 zu bilden. Diese verbindet die zwei Kontaktbereiche 16 in einer gewundenen, ununterbrochenen Schleife elektrisch leitend miteinander. Die Leitbahn 10 kann dabei wie im Ausführungsbeispel im wesentlichen die gesamte Fläche der Heizfolie überdecken.
Die Leitbahn 10 ist ihrerseits in mehrere Leitstreifen 12 untergliedert. Die Leitstreifen 12 verlaufen im wesentlichen parallel zur Leitbahn 10 und somit parallel zur Stromflußrichtung. Sie sind durch durch Schlitze 13 voneinander getrennt.
Bei Betrieb dieser Heizfolie fließt der Strom vom einen Kontaktbereich 16 durch die Leitbahn 10 in zum anderen Kontaktbereich 16 und erwärmt dabei die Heizfolie 1.
Die Unterteilung der Leitbahn 10 in mehrere Leitstreifen 12 bewirkt, daß der Strom auch bei Richtungswechseln der Leitbahn 10 gleichmäßig verteilt über die gesamte Breite der Leitbahn 10 fließt. Anderenfalls würde an einer Biegung der Leitbahn 10 eine Stromkonzentration und somit eine Überhitzung an der Innenseite der Biegung auftreten.
Eine etwa gleiche Gesamtlänge der Leitstreifen 12 bewirkt gleich große Widerstände der einzelnen Leitstreifen 12. Auch dies dient einer gleichmäßigen Stromverteilung auf die einzelnen Leitstreifen und einer gleichmäßigen Temperaturverteilung.
Die Ausführungsform von Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Bauform von Fig. 3. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch Verbindungsstellen 14 vorgesehen. Diese verbinden beieinander angeordnete Leitstreifen 12. Die Verbindungsstellen 14 sind an solchen Positionen angeordnet, an denen die miteinander verbundenen Leitstreifen 12 auch ohne Verbindung ein ähnliches elektrisches Potential aufweisen würden. Die Verbindungsstellen sind im Ausführungsbeispiel so hergestellt, daß an diesen Stellen auf eine Durchtrennung der Leitschicht 3 wie bei den Ausnehmungen 11 und den Schlitzen 13 verzichtet wurde.
Die Verbindungsstellen 14 sind im Verlauf der Leitstreifen 12 und beabstandet zu den Enden 15 der Leitstreifen 12 angeordnet.
Die Heizfolie eignet sich auch für einen Einsatz insbesondere in KFZ-Sitzen. Dazu kann sie in die Sitzfläche und / oder Lehnenfläche integriert sein. Dies kann beispielswiese unterhalb des Sitzbezuges oder in der Polsterung des Sitzes erfolgen. Es ist jedoch auch denkbar, sie mit dem Sitzbezug zu kombinieren oder den Sitzbezug durch die Folie selbst zu ersetzen.
Es ist dabei sinnvoll, die Temperaturverteilung in der Folie der Anatomie des Sitzbenutzers anzupassen und bestimmte Bereiche verstärkt zu beheizen oder andere Bereiche von einer Erwärmung auszunehmen.
Auch können Sensoren in der Sitzfläche vorgesehen sein. Die Leitschicht kann in diesem Fall dazu genutzt werden, die Sensoren mit Strom zu versorgen und deren Signale weiterzuleiten. Dazu können entweder die Heizleiter genutzt oder separate Leitbahnen geschaffen werden. Diese Sensoren können beispielsweise der Temperaturmessung oder der Druckerfassung dienen.
Die Leitschicht 3 kann statt durch Bedampfung auch durch Galvanisieren oder ähnliche chemische oder pysikalische Verfahren auf der Trägerschicht 2 abgeschieden werden.
Die Verbindung zwischen Leitschicht 3 und Trägerschicht 2 kann auch durch Kleben oder ähnliches hergestellt werden.
Die Deckschicht 4 kann aus einem andere Material als die Trägerschicht 2 z.B. aus einem Lack-Überzug bestehen. Es wäre auch denkbar, die Deckschicht 4 wegzulassen.
Zur Erhöhung der Luftdurchlässigkeit kann die Folie perforiert sein, oder die Breite der Schlitze vergrößert werden.
Statt einer Leitbahn 10 könnten auch mehrere Leitbahnen vorgesehen sein. Auch könnten die Leitstreifen 12 ihrerseits weiter untergliedert sein. Das Prinzip der gleich große Widerstände durch gleiche Gesamtlängen läßt sich auch hier anwenden.
Es wäre auch möglich, die Ausnehmungen 11 und Schlitze 13 zu verbreitern. Die Schlitze 11 könnten die Form größerer Aussparungen annehmen. Dadurch kann die Flächendeckung der Leitschicht 3 deutlich geringer sein und der als Heizfläche genutzte Bereich beispielsweise nur 50% der Heizfolienfläche betragen.
Die Ausnehmungen 11 und Schlitze 13 können die Heizfolie 1 in ihrer gesamten Dicke durchdringen. Zur Erhöhung der Stabilität und Vereinfachung der Handhabung können die Trägerschicht 2 und / oder die Deckschicht 4 die Ausnehmungen 11 und Schlitze 13 jedoch auch vollständig überdecken. In diesen Bereichen könnten die Trägerschicht 2 und die Deckschicht 4 z.B. durch Verkleben auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein.
Die Strukturierung der Leitschicht 3 kann mit gängigen Verfahren, wie z.B. Schneiden, erfolgen.

Claims (12)

  1. Heizelement mit einer Heizfolie (1), welche eine elektrisch nicht leitfähige Trägerschicht (2) und eine Leitschicht (3) aufweist, wobei die Leitschicht (3) eine auf der Trägerschicht (2) abgeschiedene Metallschicht ist, und die Leitschicht (3) der Heizfolie (1) zur Bildung mindestens einer Leitbahn (12) mindestens eine Ausnehmung (11) aufweist, um den Fluß eines Stromes durch die Leitschicht (3) gezielt zu lenken, und mindestens eine Leitbahn (10) mindestens einen Schlitz (13) aufweist, um den Fluß eines Stromes durch die Leitbahn (10) gezielt zu lenken, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem Schlitz (13) mindestens eine Verbindungsstelle (14) vorgesehen ist, an der mindestens zwei beieinander angeordnete Leitstreifen (12) an von ihren jeweiligen Enden (15) beabstandeten Bereichen elektrisch leitend miteinander in Verbindung stehen, und an der die verbundenen Leitstreifen (12) auch ohne elektrische Verbindung bei Betrieb des Heizelementes im wesentlichen dasselbe Potential aufweisen würden.
  2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Leitbahnen (10) in etwa die gleiche Gesamtlänge aufweisen und / oder daß mindestens zwei Leitstreifen (12) jeweils in etwa die gleiche Gesamtlänge aufweisen.
  3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (2) aus Kunststoff, insbesondere Polyester, Pl, PA, PP oder PC, oder Papier ist, und daß die Leitschicht (3) auf die Trägerschicht (2) aufgedampft, gesputtert oder galvanisiert ist.
  4. Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschicht (3) aus Kupfer, Aluminium, Silber, Gold oder Nickel ist.
  5. Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Heizfolie (1) zwischen 10 und 300 µm, insbesondere zwischen 20 und 150 µm, und die Dicke der Leitschicht (3) zwischen 0,05 µm und 10 µm, insbesondere zwischen 0,05 µm und 1 µm, liegt.
  6. Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbarkeit der Heizfolie (1) größer als die Dehnbarkeit einer Metallfolie gleicher Dicke ist und daß die Leitschicht (3) durch eine Deckschicht (4) abgedeckt ist.
  7. Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (13) bzw. die Ausnehmungen (11) senkrecht zu mechanischen Dehn-Belastungsrichtungen verlaufen.
  8. Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite und / oder die Dicke zumindest eines Leitstreifens (12) bzw. einer Leitbahn (10) über deren Längsverlauf variiert, um eine lokale Anpassung der Flächenleistung zu bewirken.
  9. Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (2) und die Deckschicht (4) an den Rändern zumindest eines Schlitzes (13) bzw. einer Ausnehmung (11) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  10. Heizelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (2) und / oder die Deckschicht (4) auch mindestens einen Schlitz (13) bzw. eine Ausnehmung (11) vollständig überdecken.
  11. Heizelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Leitschicht (3) der Stromversorgung weiterer elektrischer Funktionselemente, insbesondere von Sensoren, dient.
  12. Fahrzeugsitz mit einer Sitzfläche und / oder einer Lehnenfläche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sitzfläche und / oder in die Lehnenfläche ein Heizelement nach einem der voranstehenden Ansprüche integriert ist.
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