DE202011105275U1

DE202011105275U1 - heater

Info

Publication number: DE202011105275U1
Application number: DE201120105275
Authority: DE
Original assignee: WET Automotive Systems AG
Current assignee: Gentherm GmbH
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2021-09-03
Also published as: DE102011112112A1

Abstract

Heizvorrichtung (110) mit mindestens einem elektrischen Leiter (2) dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (2) mindestens einen ersten Materialanteil (3) und einen in seiner chemischen Zusammensetzung vom ersten verschiedenen zweiten Materialanteil (4) aufweist.Heating device (110) with at least one electrical conductor (2), characterized in that the conductor (2) has at least a first material portion (3) and a chemical material composition that is different from the first second material portion (4).

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung, insbesondere zum Beheizen von Oberflächen.The present invention relates to a heating device, in particular for heating surfaces.

Stand der TechnikState of the art

Flächige, textile Heizelemente werden häufig mit Litzen aus Kupferdraht hergestellt, die als Heizleiter oder als Elektrodenleiter dienen. Diese Kupferdrähte besitzen jedoch nur eine eingeschränkte mechanische Festigkeit. Deshalb benutzt man für Heizleiter auch Litzen aus Edelstahldrähten, um ihre mechanische Belastbarkeit zu erhöhen. Allerdings sind Edelstahldrähte häufig sehr steif und besitzen eine geringere elektrische Leitfähigkeit.Flat, textile heating elements are often produced with strands of copper wire, which serve as a heating conductor or as an electrode conductor. However, these copper wires have only limited mechanical strength. Therefore, wires for heating conductors are also made of stainless steel wires in order to increase their mechanical strength. However, stainless steel wires are often very stiff and have lower electrical conductivity.

Für manche Anwendungen besteht Bedarf an Heizvorrichtungen, deren Leiter mechanisch und chemisch möglichst haltbar und gleichzeitig gut elektrisch leitfähig sind.For some applications, there is a need for heaters whose conductors are mechanically and chemically as durable as possible and at the same time well electrically conductive.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

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.Against this background, a technical concept with the features of claim 1 is proposed. Further advantageous embodiments are the further claims and the following description can be removed.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für eine Verwendung für alte gepolsterten Gegenstände, insbesondere Fahrzeugsitze, Sitzauflagen, Verkleidungselemente von Fahrgasträumen, Sessel oder Büroausstattung.The invention is particularly suitable for use for old upholstered objects, in particular vehicle seats, seat covers, trim elements of passenger compartments, armchairs or office equipment.

Figurencharacters

Im Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Ausführungen sollen die Erfindung verständlich machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Selbstverständlich lassen sich im Rahmen der durch die unabhängigen Ansprüche definierten Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene Merkmale auch weglassen, abwandeln oder ergänzen. Auch können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen selbstverständlich untereinander kombiniert werden. Nachfolgend wird Bezug genommen auf:In the following, details of the invention are explained. These embodiments are intended to make the invention understandable. However, they have only exemplary character. Of course, within the scope of the invention as defined by the independent claims, one or more features described may also be omitted, modified or supplemented. Of course, the features of different embodiments can of course be combined with each other. Hereinafter, reference will be made to:

1 Seitenansicht eines Fahrzeuges im teilweisen Aufriss 1 Side view of a vehicle in partial elevation

2 Draufsicht auf ein textiles elektrisches Heizelement mit elektrischen Leitern 2 Top view of a textile electrical heating element with electrical conductors

3 Perspektivische Ansicht eines Leiters im teilweisen Querschnitt 3 Perspective view of a ladder in partial cross section

4 Perspektivische Ansicht eines verseilten Bündels von Leitern gemäß 3 4 Perspective view of a stranded bundle of conductors according to 3

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

1 zeigt ein Fahrzeug 1000. Dabei kann es sich z. B. um ein Flugzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Schiff oder wie hier um ein Kraftfahrzeug handeln. 1 shows a vehicle 1000 , It may be z. As an aircraft, a rail vehicle, a ship or act as here to a motor vehicle.

Das Fahrzeug 1000 weist mindestens einen zu beheizenden Gegenstand 1100 auf. Darunter werden im Zweifel alle Bauteile verstanden, mit denen ein Benutzer der Fahrgastzelle in Kontakt kommen kann, wie z. B. eine Lenkeinrichtung für Fahrzeuge 1120, ein Armaturenbrett 1130, eine Armauflage 1140, eine Türverkleidung 1150, eine Sitzauflage 1160, eine Wärmedecke, ein Fahrzeughimmel 1180, ein Polster 400, ein Bezug 500 oder wie hier ein Sitz 100.The vehicle 1000 has at least one object to be heated 1100 on. These are understood in doubt all components with which a user of the passenger compartment can come into contact, such. B. a steering device for vehicles 1120 , a dashboard 1130 , an armrest 1140 , a door panel 1150 , a seat pad 1160 , a blanket, a vehicle roof 1180 , a cushion 400 , a reference 500 or like a seat here 100 ,

Der zu beheizende Gegenstand 1100 weist vorzugsweise mindestens ein Polster 400 und/oder mindestens einen Bezug 500 auf.The object to be heated 1100 preferably has at least one pad 400 and / or at least one reference 500 on.

2 zeigt eine Heizvorrichtung 110 zur Beheizung von benutzerberührten Flächen im Fahrgastraum eines Fahrzeuges. Sie ist hier als ein flächiges, flexibles, im Wesentlichen textiles Heizelement gestaltet. Ein Textil ist ein Flächengebilde aus Fäden oder Fasern. Sie kann z. B. als Einleger in die Polsterung eines zu beheizenden Gegenstandes 1100, z. B. eines Sitzes 100 integriert sein. 2 shows a heater 110 for heating user-guided areas in the passenger compartment of a vehicle. It is designed here as a flat, flexible, substantially textile heating element. A textile is a fabric of threads or fibers. You can z. B. as a depositor in the padding of a heated object 1100 , z. B. a seat 100 be integrated.

Die Heizvorrichtung 110 und/oder der zu beheizenden Gegenstand 1100 weist mindestens einen Träger 102 auf, um elektrische Heizleiter 114 zu tragen. Er ist vorzugsweise flächig und zumindest teilweise aus einem Textil, Gewirke, Gestrick, Gewebe, Vlies, biegsamen Thermoplasten, luftdurchlässigem Material und/oder einer gestanzten oder genoppten Folie gebildet ist. Er kann aber z. B. auch durch den zu beheizenden Gegenstand 1100, oder zumindest einen Teil dessen Oberfläche gebildet sein.The heater 110 and / or the object to be heated 1100 has at least one carrier 102 on to electrical heating conductors 114 to wear. It is preferably flat and at least partially made of a textile, knitted fabric, knitted fabric, woven fabric, non-woven, flexible thermoplastics, air-permeable material and / or a stamped or studded film is formed. He can but z. B. also by the object to be heated 1100 , or at least part of its surface be formed.

Die Heizvorrichtung 110 weist insbesondere mindestens einen Heizleiter 114 auf, der bei, an und/oder im Träger 102 angeordnet ist. Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Heizleitern 114 vorgesehen, die vorzugsweise mäandernd nebeneinander und elektrisch parallel zueinander angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel ist je ein Heizleiter 114 in einem mittleren Abstand von ca. 2 cm zum jeweils nächsten Heizleiter 114 und ungefähr parallel dazu angeordnet. Die Fixierung mindestens eines Heizleiters 114 am Träger 102 geschieht z. B. durch Aufnähen. Der Heizleiter 114 weist einen elektrischen Widerstand auf zwischen 100 und 1000 Ω/m, besser 100 und 800 Ω/m, besser 300 und 500 Ω/m. Vorliegend haben alle Heizleiter 114 einen Widerstand von etwa 300 Ω/m.The heater 110 in particular has at least one heating conductor 114 on, at, on and / or in the vehicle 102 is arranged. Preferably, a plurality of heating conductors 114 provided, which are preferably arranged meandering side by side and electrically parallel to each other. In the embodiment, a heating conductor is ever 114 at an average distance of approx. 2 cm to the next heating conductor 114 and arranged approximately parallel thereto. The fixation of at least one heat conductor 114 on the carrier 102 happens z. B. by sewing. The heating conductor 114 has an electrical resistance between 100 and 1000 Ω / m, better 100 and 800 Ω / m, better 300 and 500 Ω / m. In the present case all heating conductors have 114 a resistance of about 300 Ω / m.

Die Heizvorrichtung 110 weist vorzugsweise mindestens eine Elektrode 116 auf, um Strom in mindestens einen Heizleiter 114 einzuspeisen. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Elektroden 116 vorgesehen, die randnah entlang des Trägers 102 und voneinander beabstandet verlaufen. Sie können im Wesentlichen mäandernd und/oder wie hier geradlinig verlaufen. Die Elektrode 116 kann aus einem oder mehreren zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Kontaktsträngen und/oder einem elektrisch leitfähigen Textil gebildet sein, z. B. aus Gewirke, Gewebe, Gestrick und/oder Vlies.The heater 110 preferably has at least one electrode 116 to turn on electricity in at least one heat conductor 114 feed. In the exemplary embodiment are two electrodes 116 provided, close to the edge along the carrier 102 and spaced apart. They can be meandering and / or straightforward. The electrode 116 may be formed from one or more at least partially electrically conductive contact strands and / or an electrically conductive textile, for. B. knitted fabric, fabric, knitted fabric and / or non-woven.

Die Heizvorrichtung 110 weist gemäß 3 mindestens einem elektrischen Leiter 2 auf, der zumindest teilweise aus einem Verbundmaterial gefertigt ist. Unter Verbundmaterial wird ein Material verstanden, dass aus zwei chemisch oder strukturell unterschiedlichen Komponenten im Wesentlichen ohne chemische Reaktion oder Auflösung zusammengesetzt ist. Dieser Leiter 2 ist vorzugsweise strangförmig. Vorzugsweise ist der Strang 10 biegeelastisch, fest und weist in beiden Querschnittsdimensionen ähnliche Abmessungen auf. Er kann ein Monofil oder ein Multifilament sein. Der Leiterstrang 10 kann z. B. ein Heizleiter 114, ein Kontaktstrang 15, eine Elektrode 116, eine elektrische Sicherung und/oder ein Verbindungsleiter 119 sein. Er kann als Bestandteil einer Elektrode 116 aber auch eines Heizleiters 114 eingesetzt sein.The heater 110 according to 3 at least one electrical conductor 2 on, which is at least partially made of a composite material. By composite material is meant a material that is composed of two chemically or structurally different components substantially without chemical reaction or dissolution. This leader 2 is preferably strand-shaped. Preferably, the strand is 10 flexurally elastic, strong and has similar dimensions in both cross-sectional dimensions. It can be a monofilament or a multifilament. The ladder strand 10 can z. B. a heating conductor 114 , a contact strand 15 , an electrode 116 , an electrical fuse and / or a connection conductor 119 be. He can as part of an electrode 116 but also a heating conductor 114 be used.

Das Verbundmaterial hat mindestens einem ersten und einem zweiten Materialanteil 3, 4, wobei diese vorzugsweise in ihrer chemischen Zusammensetzung voneinander verschiedenen sind.The composite material has at least a first and a second material portion 3 . 4 These are preferably different in their chemical composition from each other.

Der erste Materialanteil 3 besteht vorzugsweise zumindest anteilig aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung. Sein Material ist vorzugsweise weichgeglüht, also mittels Wärmebehandlung durch Rekristallisation von internen Spannungen und Gefügestörungen weitgehend befreit.The first material share 3 preferably consists at least proportionally of copper or a copper-containing alloy. Its material is preferably annealed, so largely freed by internal heat treatment by recrystallization of internal stresses and microstructural defects.

Der zweite Materialanteil 4 besteht vorzugsweise zumindest anteilig aus Eisen oder einer eisenhaltigen Legierung wie Stahl. Sein Material ist vorzugsweise nicht weichgeglüht bzw. nicht rekristallisiert, sondern durch mechanische Umformung mit internen Spannungen und Gefügestörungen beaufschlagt und dadurch verfestigt und verhärtet.The second material share 4 preferably consists at least proportionally of iron or an iron-containing alloy such as steel. His material is preferably not annealed or not recrystallized, but applied by mechanical deformation with internal stresses and structural disorders and thereby solidified and hardened.

Vorzugsweise ist der erste Materialanteil 3 strangförmig ausgeführt, also z. B. in Form eines Kupferdrahtes. Der zweite Materialanteil 4 ist vorzugsweise als den ersten Materialanteil 3 zumindest abschnittsweise bedeckende, vorzugsweise gleichmäßige Schicht vorgesehen. Ein solcher Leiter 2 wird z. B. hergestellt, indem ein Kupferdraht durch eine Ummantelung mit einer Eisen- oder Stahlschicht versehen wird. Anschließend wird der so als Manteldraht ausgebildete Leiter 2 auf den gewünschten Durchmesser gezogen. Die dabei in den Leiter 2 eingebrachten Strukturdefekte werden danach z. B. durch Weichglühen zumindest im ersten Materialanteil 3 beseitigt. Das Verhältnis der Querschnittsflächen zueinander beträgt vorzugsweise etwa 2/3 des ersten Materialanteils 3 zu 1/3 des zweiten Materialanteils 4.Preferably, the first material portion 3 executed strand-shaped, ie z. B. in the form of a copper wire. The second material share 4 is preferably as the first material portion 3 at least partially covering, preferably uniform layer provided. Such a leader 2 is z. B. prepared by a copper wire is provided by a sheath with an iron or steel layer. Subsequently, the trained as a jacket wire conductor 2 pulled to the desired diameter. The case in the ladder 2 introduced structural defects are then z. B. by annealing at least in the first proportion of material 3 eliminated. The ratio of the cross-sectional areas to each other is preferably about 2/3 of the first material portion 3 to 1/3 of the second material content 4 ,

Die Wärmebehandlung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur, bei der sich das Kupfer rekristallisiert, der Stahl jedoch nicht. Dazu weist der erste Materialanteil 3 vorzugsweise eine andere Rekristallisierungstemperatur oder Schmelztemperatur auf als der zweite Materialanteil 4. Die Rekristallisierungs-Temperatur beträgt in aller Regel etwa 30–60%, meist 40–50% der absoluten Schmelztemperatur des Materials. Vorzugsweise liegt sie um mindestens 100°C, besser 300°C tiefer als die des zweiten Materials. Wird ein solches Verbundmaterial mit einer Temperatur beaufschlagt, die über der Rekristallisierungstemperatur des einen aber unterhalb der Rekristallisierungstemperatur des anderen Materialanteiles liegt, wird der erste Materialanteil 3 weichgeglüht, während der zweite 4 seine mechanischen Eigenschaften unverändert beibehält.The heat treatment is preferably carried out at a temperature at which the copper recrystallizes but the steel does not. This is indicated by the first material content 3 preferably a different recrystallization temperature or melting temperature than the second material portion 4 , The recrystallization temperature is usually about 30-60%, usually 40-50% of the absolute melting temperature of the material. Preferably, it is at least 100 ° C, better 300 ° C lower than that of the second material. If such a composite material is subjected to a temperature which is above the recrystallization temperature of one but below the recrystallization temperature of the other material fraction, the first material fraction 3 soft annealed, while the second 4 retains its mechanical properties unchanged.

Vorzugsweise ist mindestens ein Leiter 2 zumindest teilweise durch eine elektrisch nicht leitfähige Isolation 5 abgedeckt. Die Isolation 5 kann bspw. durch eine Ummantelung aus einem polymerhaltigen Lack gebildet sein, bspw. auf Polyurethan-Basis. Vorzugsweise sind bei einer Litze 62 bzw. einem Leiterbündel 61 mehrere einzelne Leiter 2 durch eine Isolierung 5 elektrisch zumindest abschnittsweise voneinander getrennt.Preferably, at least one conductor 2 at least partially by an electrically non-conductive insulation 5 covered. The isolation 5 For example, be formed by a sheath of a polymer-containing paint, for example. Based on polyurethane. Preferably, in a stranded wire 62 or a conductor bundle 61 several individual conductors 2 through insulation 5 electrically at least partially separated from each other.

Vorzugsweise sind gemäß 4 mehrere einzelne Leiter 2 zu einem Leiterbündel 61 bzw. einer Litze 62 zusammen gefasst. Sie können miteinander verdrillt bzw. verseilt und durch eine vorzugsweise flexible Ummantelung nach außen isoliert sein.Preferably, according to 4 several individual conductors 2 to a ladder bundle 61 or a stranded wire 62 summarized. They can be twisted together or stranded and insulated by a preferably flexible sheath to the outside.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Elektrischer LeiterElectrical conductor
33: Erster MaterialanteilFirst material share
44: Zweiter MaterialanteilSecond material share
55: Isolationisolation
1010: Leiterstrangconductor lane
1515: Kontaktierungcontact
6161: Leiterbündelconductor bundle
6262: Litzebraid
100100: SitzSeat
102102: Trägercarrier
110110: Heizvorrichtungheater
114114: Heizleiterheating conductor
116116: Elektrodeelectrode
119119: Verbindungsleiterconnecting conductors
400400: Polsterpad
500500: Bezugreference
10001000: Fahrzeugvehicle
11001100: Zu beheizender GegenstandObject to be heated
11201120: Lenkeinrichtungsteering device
11301130: Armaturenbrettdashboard
11401140: Armauflagearmrest
11501150: Türverkleidungdoor trim
11601160: Sitzauflageseat cushion
11801180: Fahrzeughimmelheadlining

Claims

Heating device ( 110 ) with at least one electrical conductor ( 2 ) characterized in that the conductor ( 2 ) at least a first proportion of material ( 3 ) and in its chemical composition of the first different second material portion ( 4 ) having.

Heating device ( 110 ) according to claim 1, characterized in that the first material portion ( 3 ) in its recrystallization temperature and / or melting temperature of the second material portion ( 4 ) is different.

Heating device ( 110 ) according to claim 1, characterized in that the first material portion ( 3 ) and the second material portion ( 4 ) are joined together to form a composite material.

Heating device ( 110 ) according to claim 1, characterized in that the first material portion ( 3 ) at least in sections of the second material portion ( 4 ) and both are pulled together to a sheath wire.

Heating device ( 110 ) according to claim 1, characterized in that the first material portion ( 3 ) has a low-stress microstructure, as produced by soft annealing, and that the second material fraction ( 4 ) has a microstructure with internal stresses and impurities, as they occur as a result of mechanical deformation and / or doping with foreign material.

Heating device ( 110 ) according to claim 1, characterized in that the electrical conductor ( 2 ) with insulation ( 5 ), with other electrical conductors ( 2 ) to a multifilament strand ( 10 ) and of at least one of these other leaders ( 2 ) by its isolation ( 5 ) is at least partially electrically isolated.

Seat ( 100 ), characterized in that it comprises at least one heating device ( 110 ) according to claim 1.

Vehicle ( 1000 ), characterized in that it comprises at least one heating device ( 110 ) according to claim 1.