片型欧姆加热元件的制作方法
【专利摘要】一种片型欧姆加热元件(10)包括具有施加在其上的PTC材料层(14)的基片(12)和放置在所述PTC材料层上面的保护性覆盖片(16)。保护性覆盖片延伸超过PTC材料层的边界，并且围绕PTC材料层的边界沿周边附着到基片上。保护性覆盖片和PTC材料层被彼此非粘合性接触地布置。
【专利说明】片型欧姆加热元件
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及片型欧姆加热元件，具体地说是包括正温度系数(PTC)材料层的类型。
【背景技术】
[0002]片型欧姆加热元件具有呈柔性从而可以被安装在几乎任何形状的表面上的优点。
[0003]PTC材料是其电阻率随温度升高而升高的材料。温度系数表示每单位温度的升高而增加的阻力。具有这种PTC特性的加热元件自我调节其发出的热量。当使电流流过加热元件时，加热元件的温度升高。由于电阻增加，电流被减小直至达到平衡。
[0004]现有技术的片型欧姆加热元件在文献US2010/0038356中进行了描述。该加热元件包括基片，其承载着具有正温度系数的印刷聚合物电阻器以及接触该电阻器的电极。覆盖片布置在附着于基片上的聚合物电阻器和电极的上方，以便保护它们。覆盖片通过热熔性树脂层固定到基片上，该热熔性树脂层被施加遍布与基片、聚合物电阻器和电极建立接触的覆盖片的表面。
[0005]这种欧姆加热元件的缺点在于，PTC材料和热熔性树脂的紧密接触可改变(降低)PTC材料的电特性。
[0006]目前解决这个问题的方案是在设计阶段考虑电特性的变化。前期以如下方式调节PTC材料的特性，即，使得这些特性由于施加粘合剂而经历的劣化产生正确的目标值。经验表明，准确地选择生产参数是关键的，以保持批与批之间的差异在容许极限内。
[0007]另一个解决方案是仅仅使用先前已被归类为彼此相容的成对的PTC材料和粘合齐U。然而在实践中，在PTC材料和/或粘合剂的组成或生产参数的组成中的微小变化可能产生不理想的结果。
[0008]所有这些解决方案都给产品开发和生产带来重要制约，从而导致相对高的生产成本。
[0009]技术问题
[0010]本发明的目的在于减少上文提到的问题。该目的是利用总体上根据权利要求1所述的片型欧姆加热元件来实现的。
[0011]本发明的总体描述
[0012]一种片型欧姆加热元件包括具有施加在其上的PTC材料层(当被电流穿过时产生热量)的基片和放置在所述PTC材料层上面的保护性覆盖片。所述保护性覆盖片延伸超过所述PTC材料层的边界并围绕所述PTC材料层的边界沿周边附着到所述基片上。根据本发明，所述保护性覆盖片和所述PTC材料层被彼此非粘合性接触地布置。具体地说，所述PTC材料和所述覆盖片不利用任何粘合剂直接结合到彼此上。
[0013]本领域技术人员将认识到，覆盖片和基部的周边固定形成紧密的密封，使得对PTC材料的保护得以保证。
[0014]还将认识到，PTC材料和覆盖片彼此处于机械(虽然不是粘合剂)接触，从而允许足够的热流量。
[0015]本发明的优点在于，PTC材料的特性不会由于PTC材料层和保护性覆盖片之间的粘合或化学结合而劣化。因此，本发明也适用于PTC材料和固定类型的几乎任意组合，从而降低在材料相容性方面的限制。
[0016]优选地，所述保护性覆盖片和所述基片经由粘合剂层附着到彼此上。另外或可选地，所述保护性覆盖片和所述基片可以经由一个或多个焊接点附着到彼此上。然而，另一种可能是通过机械固定(使用例如来自Gottlieb Binder GmbH&Co KG公司的Gecko?带)连接所述保护性覆盖片和所述基片。
[0017]优选地，所述基片和所述保护性盖中的至少一个由选自(聚氨酯)，PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PEN(聚萘二甲酸)，PI (聚酰亚胺)，PEI (聚醚酰亚胺)，PES(聚醚砜)，PS(聚砜)，PE(聚乙烯)，PP(聚丙烯)等的材料制成。更优选地，所述基片和所述保护性盖中两者都由选自PU，PET，PEN, PI, PEI，PES, PS, PE, PP等的材料制成。
[0018]根据本发明的优选实施例，所述PTC材料层印刷在所述基片上。
[0019]所述基片和/或所述保护性覆盖片可以是膜、纺织片材或非织造片材。
[0020]所述基片和/或所述保护性覆盖片中的每个可由单层片材构成或具有多个层(相同或不同材料的多个层)。
[0021]有利的是，所述PTC材料层包括没有PTC材料的一个或多个间隙(开口或空隙)，其中，所述保护性覆盖片面对所述基片并附着到所述基片上。以如下方式选择间隙的尺寸，即，使得所述保护性覆盖片和所述基片之间的粘合剂或焊接点不接触PTC材料。
[0022]本领域技术人员将认识到，片型欧姆加热元件具有许多应用，例如在汽车行业。根据本发明的片型欧姆加热元件可以例如用在座椅加热器中或作为组合的加热器和电容传感系统中的电容传感电极。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]现在将参考附图，通过实例描述本发明的优选实施例，其中:
[0024]图1是根据本发明的片型欧姆加热元件的第一优选实施例的示意性剖视图；
[0025]图2是图1所示加热元件的不同层的示意图；
[0026]图3是根据本发明的片型欧姆加热元件的第二优选实施例的示意性剖视图；
[0027]图4是车辆座椅的示意图，该车辆座椅配备有包括根据本发明的柔性片型欧姆加热元件的组合的座椅加热器和电容式占用传感系统。
【具体实施方式】
[0028]根据本发明的片型欧姆加热元件10的第一优选实施例在图1和2中示出。加热元件10包括基片12 (例如纺织片材、非织造片材或承载膜)，优选地由PU，PET, PEN, PI, PEI,PES, PS, PE或PP制成。基片12承载PTC材料层14，PTC材料层14在电流流过它时产生热量。PTC材料层14优选由PTC墨的印刷层和固化层构成。保护性覆盖片16(例如，纺织片材或膜)布置在PTC材料层14的上方。保护性覆盖片16可以由与基片12相同的材料制成。保护性覆盖片延伸超过PTC材料层的边界，并且围绕PTC材料层的边界沿周边附着到基片上。在所示实施例中，保护性覆盖片16和基片12之间的固定通过粘合剂层18(例如热熔树脂，举例来说聚酰胺和/或共聚酰胺，或丙烯酸类施放器比如转印带，或单面间隔件或双面间隔件)得以实现。保护性覆盖片16和PTC材料层14被彼此非粘合性接触地布置。换句话说，PTC材料和粘合剂的层不重叠。
[0029]保护性覆盖片16和基片12之间的固定一直围绕PTC材料层14延伸，以便形成紧密的密封。本领域技术人员将会理解，由于保护性覆盖片不与PTC层固定地接触的事实，PTC材料的热-电特性保持基本不变。
[0030]如图2所示，PTC材料层14被导电电极20接触。这些电极20优选地由导电材料(如银或石墨墨水)的印刷层构成。
[0031]图2还示出PTC材料层14包围几个空隙22 (没有PTC材料)。在这些空隙22中，保护性覆盖片16面对基片12。粘合剂层18包括布置在空隙中以便将保护性覆盖片16和基片12彼此固定的孤立的粘合剂点24。这些空隙的尺寸选择为使得粘合剂点24不接触PTC材料。通过提供基片12和保护性覆盖片16之间的局部连接，稳定了加热元件10的层结构。局部连接分布在PTC材料层的外边界以内，从而防止保护性覆盖片16相对于基片12过大的侧向和法向位移。
[0032]图3示出根据本发明的片型欧姆加热元件10’的另一优选实施例。加热元件10’与关于图1和2讨论的加热元件的不同之处仅在于基片12’包括一个以上的层。具体地说，基片12’包括第一层12’a和第二层12’b。第一层12’a由与保护性覆盖片16相同的材料制成。第二层12’b是使PTC材料14的印刷层具有提高的附着性的层。第一层和第二层12’ a, 12’ b优选地例如利用它们之间的粘合剂(未示出)层压在一起。保护性覆盖片16和基片的第一层12’a通过粘合剂层18以如上所述相同的方式附接到彼此上，以便形成空穴(pocket)。图3所示实施例的任何其它方面与图1和2所示实施例对应,从而读者为了知道更详细情况可以参考上面提供的描述。
[0033]图4是车辆座椅26的图示，该车辆座椅配备有包括根据本发明的片型欧姆加热元件10或10’的组合的加热器和电容传感系统28。片型欧姆加热元件10或10’用作电容传感电路的天线电极。组合的加热器和电容传感系统28包括:加热器控制电路30，其供应并调节DC加热电流给加热元件10或10’ ；和与加热元件10或10’相连的电容传感电路32，其用于施加AC电压到加热元件10或10’上并用于测量加热元件10或10’与地面之间的电容耦合(表示为电容34)。电容耦合量表示座椅是空的(即真正为空或由物体或儿童安全座椅占用)还是被占用(即由第5百分位数的女性或较重的人所占用)。在操作时，电容传感电路32确定座椅26是空的还是被占用，并发出对应的输出信号，其可以被气囊控制单兀用于当座椅为空时抑制与座椅26相关联的一个或多个气囊膨胀。组合的加热器和电容传感系统28还包括AC去耦装置36 (例如，共模扼流圈)，其基本上防止由电容传感电路32产生的AC电流经由加热器控制电路30流到地面。
[0034]虽然已经详细描述了具体实施例，但是本领域技术人员将会理解，可根据本申请公开内容的总体教导来对那些细节进行各种修改和替换。相应地，所公开的具体布置仅仅用来举例说明并且不对本发明范围进行限制，本发明的范围由所附权利要求以及其任何和全部等同形式的整个范围给出。
[0035]具体地说，虽然在所示实施例中基片和保护性覆盖片通过粘合剂层固定于彼此上，但是本领域技术人员将会理解，这种固定可以同样通过局部焊接基片和保护性覆盖片或通过提供机械固定元件(例如，Velcro?型或相似的固定元件)来实现。
[0036]附图标记
[0037]10 片型欧姆加热元件
[0038]10，
[0039]12 基片
[0040]12，
[0041]12’ a基片12’的第一层
[0042]12’ b基片12’的第二层
[0043]14 PTC 材料层
[0044]16 保护性覆盖片
[0045]18 粘合剂层
[0046]20 导电电极
[0047]22 空隙
[0048]24 粘合剂点
[0049]26 汽车座椅
[0050]28 组合的加热器和电容传感系统
[0051]30 加热器控制电路
[0052]32 电容传感电路
[0053]34 表示电容耦合的电容
[0054]36 AC去耦装置
【权利要求】
1.一种片型欧姆加热元件(10，10’)，其包括具有施加在其上的PTC材料层(14)的基片(12，12’)和放置在所述PTC材料层(14)上面的保护性覆盖片(16)，所述保护性覆盖片(16)延伸超过所述PTC材料层(14)的边界并围绕所述PTC材料层(14)的边界沿周边附着到所述基片(12)上，其特征在于，所述保护性覆盖片(16)和所述PTC材料层(14)被彼此非粘合性接触地布置。
2.根据权利要求1所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述基片(12，12’)和所述保护性盖(16)中的至少一个由选自PU，PET, PEN和PI的材料制成。
3.根据权利要求1所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述基片(12，12’)和所述保护性盖(16)两者都由选自TO，PET，PEN和PI的材料制成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述PTC材料层(14)被印刷在所述基片(12，12’)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述基片(12，12’)和所述保护性盖(16)中的至少一个是膜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述基片(12，12’)和所述保护性盖(16)中的至少一个是纺织片材或非织造片材。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述PTC材料层(14)具有形成于其中的至少一个间隙(22)，在所述间隙中所述保护性覆盖片(16)面对所述基片(12，12’)并附着到所述基片(12，12’)上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述保护性覆盖片(16)和所述基片(12，12’)经由粘合剂层附着到彼此上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述保护性覆盖片(16)和所述基片(12，12’)经由一个或多个焊接点附着到彼此上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10’)，其中，所述保护性覆盖片(16)和所述基片(12，12’)经由机械固定元件附着到彼此上。
11.一种座椅加热器，包括权利要求1至10中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10，)。
12.—种组合的加热器和电容传感系统(28)，包括作为电容传感电极的根据权利要求1至10中任一项所述的片型欧姆加热元件(10，10’)。
【文档编号】H05B3/34GK103999546SQ201280061550
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月6日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】D·沙巴赫, R·贝纳, C·利耶, J·迪斯特尔, A·舒马克 申请人:Iee国际电子工程股份公司