EP1705957B1 - Elektrischer Heizleiter - Google Patents

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EP1705957B1
EP1705957B1 EP20050006168 EP05006168A EP1705957B1 EP 1705957 B1 EP1705957 B1 EP 1705957B1 EP 20050006168 EP20050006168 EP 20050006168 EP 05006168 A EP05006168 A EP 05006168A EP 1705957 B1 EP1705957 B1 EP 1705957B1
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EP
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strand
heating conductor
electrical heating
inner strand
conductor according
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EP20050006168
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Reiner Berger
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WET Automotive Systems AG
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WET Automotive Systems AG
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    • H05B3/342—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heaters used in textiles
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B2203/033—Heater including particular mechanical reinforcing means

Definitions

  • the invention relates to an electrical heating conductor, in particular for a seat heating, according to the preamble of patent claim 1,
  • a known electrical heating conductor comprises an inner strand of glass fiber, around which a resistance wire is wound with a specific resistance temperature coefficient. This arrangement is covered by an insulating layer of silicone. By means of this construction, an improvement of the temperature increase and a lower energy consumption should be achieved.
  • an electrical heating conductor which comprises an inner strand of three twisted filament yarns of stainless steel fibers.
  • an outer strand which is formed by a core and an outer layer, which consists of copper.
  • the outer layer is in electrical contact with the inner strand and has a lower resistivity than the stainless steel fibers.
  • the US 2005/0040158 A1 describes a heating conductor with a polyamide inner strand around which a metallic conductor with a plurality of conductor strands is wound.
  • the invention has for its object to provide a structurally simple means an electrical heating conductor with high reliability.
  • the inner strand of the heating element By the inner strand of the heating element according to the invention a high mechanical stability is ensured.
  • the outer strand ensures good electrical conductivity.
  • the only slightly conductive inner strand can maintain at least a limited functionality of the heating element in case of failure of the outer strand.
  • the occurrence of sparks at a possibly occurring breakage is excluded. Due to the insulation in sections, both the temperature distribution can be controlled and wear on particularly stressed areas can be prevented.
  • the inner strand is preferably made of stainless steel and the outer strand of copper.
  • the inner strand and / or the outer strand may be formed from one or more filaments. If they are formed from a plurality of filaments, it is preferable to isolate them at least in sections against each other.
  • the individual insulation of the filaments against each other increases the safety against sparking, since the electric currents do not have to force punctually by a narrowing at a breaking point, but the remaining conductor filaments are uniformly applied over their entire length and with a lower current.
  • the insulation can be formed by a lacquer, in particular a polyurethane lacquer, or by a lacquer layer.
  • a sufficient electrical connection between the inner strand and the outer strand is made possible if they are in contact with each other at least at their ends.
  • FIG. 1 schematically shows an electrical heating conductor according to the invention.
  • the heating conductor 10 comprises an inner strand 12, which consists of a plurality of individual fibers 13 made of stainless steel.
  • the outer strands 14, 16 are spirally wound in opposite directions.
  • the outer strands 14, 16 each consist of copper filaments which are coated with a lacquer layer (ICU wire filaments).
  • the outer strands 14, 16 are loosely wound around the inner strand 12, so that the individual filaments of the outer strands 14, 16 can move slightly around the inner strand 12.
  • the ends of the inner strand 12 and the outer strands 14, 16 are contacted with each other (not shown). Since the outer strands 14, 16 are formed of copper, they have a much higher electrical conductivity, as the stainless steel formed inner strand 12.
  • the inner strand 12 however, has a much higher tensile strength and bending fatigue strength than the outer strands 14, 16.
  • the inner strand 12 can thus absorb higher forces, while the outer strands 14, 16 are responsible for the heating effect.
  • the heating conductor 10 therefore has overall high fatigue strength and is functional even if one or more outer strands 14, 16 break, since the flow of current through the poorly conductive inner strands 12 can be maintained.

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  • Textile Engineering (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizleiter, insbesondere für eine Sitzheizung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1,
  • Ein aus der japanischen Patentanmeldung 2000077172 A bekannter elektrischer Heizleiter umfasst einen Innenstrang aus Glasfaser, um den ein Widerstandsdraht mit einem speziellen Widerstandstemperaturkoeffizienten gewickelt ist. Diese Anordnung wird von einer Isolierschicht aus Silikon abgedeckt. Mittels dieses Aufbaus soll eine Verbesserung des Temperaturanstiegs und ein geringerer Energieverbrauch erreicht werden.
  • Wenn ein solches Heizelement beispielsweise in einer Sitzheizung verwendet werden würde, wäre es zahlreichen Wechselbelastungen ausgesetzt, die zu einem Bruch des Außenstranges und somit zu einem Versagen des Heizelements führen können. An der auftretenden Bruchstelle kann es zu einer Funkenentstehung kommen, die zu einer Beschädigung des umgebenden Materials führen kann. Die Isolierschicht fixiert die Außenstränge auf dem Innenstrang, so dass sich die Außenstränge bei einer Biegung des Heizelements nicht bewegen können und somit einer erhöhten Zugkraft ausgesetzt werden, die ebenfalls zu einer Beschädigung führen kann. Schließlich ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Heizelements wegen der erforderlichen Außenisolierung aufwendig.
  • Aus der EP 1507 905 B1 ist ein elektrischer Heizleiter bekannt, der einen Innenstrang aus drei verdrehten Filamentgarnen aus Edelstahlfasern umfasst. Um den Innenstrang ist ein Außenstrang gewickelt, der von einem Kern und einer Außenschicht gebildet wird, die aus Kupfer besteht. Die Außenschicht steht in elektrischem Kontakt mit dem Innenstrang und hat einen niedrigeren spezifischen Widerstand als die Edelstahlfasern. Die US 2005/0040158 A1 beschreibt einen Heizleiter mit einem Innenstrang aus Polyamid um den ein metallischer Leiter mit einer Vielzahl von Leitersträngen gewickelt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln einen elektrischen Heizleiter mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrischen Heizleiter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Durch den Innenstrang des erfindungsgemäßen Heizleiters wird eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet. Der Außenstrang sorgt für eine gute elektrische Leitfähigkeit. Der nur gering leitfähige Innenstrang kann im Falle eines Versagens des Außenstranges zumindest eine beschränkte Funktionsfähigkeit des Heizleiters aufrechterhalten. Darüber hinaus wird ein Auftreten von Funken an einer möglicherweise auftretenden Bruchstelle ausgeschlossen. Durch die abschnittsweise Isolierung kann sowohl die Temperaturverteilung gesteuert als auch eine Abnutzung an besonders beanspruchten Stellen verhindert werden.
  • Der Innenstrang ist vorzugsweise aus Edelstahl und der Außenstrang aus Kupfer gebildet.
  • Der Innenstrang und/oder der Außenstrang können aus einem oder mehreren Filamenten gebildet sein. Wenn sie aus mehreren Filamenten gebildet sind, ist es bevorzugt, diese wenigstens abschnittsweise gegeneinander zu isolieren.
  • Die Einzelisolierung der Filamente gegeneinander erhöht die Sicherheit gegen Funkenbildung, da sich die elektrischen Ströme nicht punktuell durch eine Verengung an einer Bruchstelle zwängen müssen, sondern die verbleibenden Leiterfilamente über ihre gesamte Länge gleichmäßig und mit einem geringeren Strom beaufschlagt werden.
  • Die Isolierung kann von einem Lack, insbesondere einem Polyurethanlack, oder von einer Lackschicht gebildet werden.
  • Eine ausreichende elektrische Verbindung zwischen dem Innenstrang und dem Außenstrang wird ermöglicht, wenn diese wenigstens an ihren Enden miteinander in Kontakt stehen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Fig. 1 erläutert, die schematisch einen erfindungsgemäßen elektrischen Heizleiter zeigt.
  • Der Heizleiter 10 umfasst einen Innenstrang 12, der aus mehreren Einzelfasern 13 aus Edelstahl besteht. Um den Innenstrang 12 sind zwei Außenstränge 14, 16 gegenläufig spiralförmig gewunden. Die Außenstränge 14, 16 bestehen jeweils aus Kupferfilamenten, die mit einer Lackschicht beschichtet sind (ICU-Wire-Filamente). Die Außenstränge 14, 16 sind lose um den Innenstrang 12 gewunden, damit sich die Einzelfilamente der Außenstränge 14, 16 etwas um den Innenstrang 12 bewegen können. Die Enden des Innenstrangs 12 und der Außenstränge 14, 16 sind miteinander kontaktiert (nicht gezeigt). Da die Außenstränge 14, 16 aus Kupfer gebildet sind, haben sie eine wesentlich höhere elektrische Leitfähigkeit, als der aus Edelstahl gebildete Innenstrang 12. Der Innenstrang 12 hat dahingegen eine wesentlich höhere Zugfestigkeit und Biegewechselfestigkeit, als die Außenstränge 14, 16. Der Innenstrang 12 kann somit höhere Kräfte aufnehmen, während die Außenstränge 14, 16 für den Heizeffekt zuständig sind. Der Heizleiter 10 weist deshalb insgesamt eine hohe Dauerfestigkeit auf und ist auch bei einem Bruch eines oder mehrerer Außenstränge 14, 16 funktionsfähig, da der Stromfluss über den schlecht leitfähigen Innenstrang 12 aufrechterhalten werden kann.

Claims (7)

  1. Elektrischer Heizleiter mit wenigstens einem Innenstrang (12) und wenigstens einem elektrisch leitfähigen Außenstrang (14, 16), der um den Innenstrang (12) gewunden ist, wobei
    - der Innenstrang (12) elektrisch leitfähig ist, wobei er eine geringere spezifische Leitfähigkeit aufweist als der Außenstrang (14, 16), und
    - der Innenstrang (12) aus einem Material gebildet ist, das eine höhere Zugfestigkeit und/oder höhere Biegewechselfestigkeit aufweist als das Material aus dem der Außenstrang (14, 16) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstrang (12) gegenüber dem Außenstrang (14, 16) wenigstens abschnittsweise isoliert ist.
  2. Heizleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstrang (12) aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl, und der Außenstrang (14, 16) aus Kupfer gebildet ist.
  3. Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstrang (12) und/oder der Außenstrang (14, 16) aus einem Filament gebildet ist.
  4. Heizleiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstrang (12) und/oder der Außenstrang (14, 16) aus mehreren Filamenten gebildet ist.
  5. Heizleiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Filamente des Innenstrangs (12) und/oder des Außenstrangs (14, 16) wenigstens abschnittsweise gegeneinander isoliert sind.
  6. Heizleiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung von einem Lack, insbesondere einem Polyurethanlack, oder von einer Oxidschicht gebildet ist.
  7. Heizleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstrang (12) und der Außenstrang (14, 16) wenigstens an ihren Enden miteinander in Kontakt stehen.
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