专利名称：表面加热元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前言的表面加热元件。这种型式的表面加热元件包括具有在纬向和经向的线的织物，其中线的至少一部分设计成导电的线。
此外，本发明涉及根据权利要求9的前言生产表面加热元件的方法，其中织物为由线织造而成，该线的至少一部分是导电的线。
背景技术：
表面加热元件用于例如汽车中的座位取暖装置。这样，所谓绞合线的线束通常缝合在纺织品上。这些绞合线呈螺线地或螺旋地在载体材料上延伸且在大多数情况中包括单一的连续导体，然后该导体跨越导体材料的整个表面而安排。为了热的产生对该导体的末端施加一电压。通过绞合线的电阻和流经其的电流，产生的热用于加热座位。一方面线的缝合需要大量的工作而另一方面其结果是极难得到跨越整个载体材料的表面的均匀加热效果。
与使用绞合线相关联而产生的另一问题是可能出现最终表面加热元件的过热。这最经常地归因于彼此放得过于靠近的线束。部份地这也可能由于以下事实所造成，即缝合上的绞合线有滑动的倾向。因此绞合线对紧邻线的精确定位不能保持完全恒定。
此外，具有缝合的线束的载体材料具有低的柔顺性，因为该线具有较大直径。因此，放在座位内或座位的内装饰上是很困难。此外，在大多数情况中在载体材料上设置电绝缘层从而防止短路或热流的其它种类的泄漏。通过此绝缘层进一步恶化柔顺性。
产生座位取暖装置的另一可能性例如在DE 42 33 118 A1中描述。此处织物用作包括碳素纤维的加热毯，该碳素纤维具有较高的电阻。为了向此加热毯供给电流在末端的每一个设置引入或接触线。接触线的一根是接地的，而另一根施以电压，由于电位差电流经织物的碳素纤维流到接地的接触线并因而产生热。
理论上，这种加热毯在整个表面上可能达到均匀恒定的热辐射。但是，在特定位置热产生的集中对这种加热毯是不可能的，此外，为实现确定均匀的热分布存在这样一个问题，即对于碳素织物有关均匀性的要求是非常的高。
在DE 41 36 425 A1中公开了另一种表面加热元件。在针织纺织基材中设置正弦形纬线，该纬线起加热导线的作用。为了向这些加热导线供给电能设置电能供给导线，加热导线每一根引入到电能供给导线。正如所描述的。必须特别注意加热导线与电能供给导线的接触。这应该借助于长的接触通路来实现。加热导线与电能供给导线的机械连接不予认真考虑。
发明内容
根据上述目的，本发明提供表面加热元件和生产表面加热元件的方法，该元件特别有效且能以灵活的方式确定尺寸和使用。
通过具有权利要求1的特征的表面加热元件以及生产具有权利要求9的特征的表面加热元件的方法实现该目的。
在附属权利要求、描述以及在带其说明的图中说明优选实施例。
根据本发明的表面加热元件其特征在于至少设置两条加热带，该带子的每一根与一组导电的线结合到一起，该线以相间隔的方式延伸。此外，要采取措施为了通过一个平面连接装置在开始部分和末端部分电连接导电的线同时通过连接装置将加热带彼此电布线。
本发明的基本思想在于以下事实，即将许多导电的线结合成加热带，因而它们被结合地接触。通过将以相互隔开的方式延伸的几根相邻导电的线的结合，一方面提供这样的好处，如果出现线的脱开，这也不会导致电路的完全断开。这就是当在一个位置绞合线断开时在具有螺线形放置的绞合线的传统座位取暖装置中的一个例子。另一方面，即使在加热带的某些导电的线的损坏它也能实现有效的热生成。因此，如果例如加热带36根导电的线的一根被损伤，也不考虑加热的影响。
由使用加热带导致的另一优点是可以使用很细的单根线。如已知的，导体的电阻随直径的减少而增加。因而，当使用很细的导电的线时要产生一个问题，即可能发生即使在低电压时电阻要变得如此之高以致于导体或线过热和最终熔化。但是，因为使用较粗的导体要生产的织物的整个柔顺性很大地变小，所以使用很细的线作为导体证明对于柔顺性表面加热元件是有利的。如果以平行的方式将几根细导线结合，这种加热带的绝对电阻减小因此最终的加热带具有比单根的导电的线较低的电阻。因此，由于较低的电阻产生较少的热。因而，在很大程度上降低熔穿导体的危险。
由于当在加热带中设置例如40的数量级的导体的大数量时一或二根导体的损坏对加热带的电阻没有任何显著的影响，这一结构对有关总电阻的变化的损害也带来低的敏感性。
根据本发明的表面加热元件的又一个基本思想归因于这样的事实，即每组的导电的线通过平面的连接装置在起始端和末端部分被电连接。这些连接装置也能起机械连接的作用。借助施加到织物的连接装置加热带的单根导电的线的接触被很大地促进并且与引入织物的导线相比较以更可靠的方式实现。
通过根据本发明的表面加热元件实现的另一基本思想归于通过平面连接装置以不同形式为不同加热带接线的可能性。例如，有可能彼此平行将几个加热带接线以便得到抗损坏的增加的保护。此外，最终的表面加热元件的电阻和因此热的产生也因而可以被确定。如果几个加热带例如被串联，则电阻提高且增加整个加热效果。
原则上，没有必要具有导电的线的绝缘。但是，在根据本发明的表面加热元件的进一步处理过程中已经证明如果导电的线具有沿其外表面的绝缘是有利的。这可以例如以薄的绝缘漆涂层来实现，通过各根导电的线的绝缘有可能将这些线在加热带中彼此设置得更近而没有这些线彼此进入接触的危险期。几根导电的线的接触或者换言之擦伤仍是不希望的，由于这可能导致可能具有对加热带的电阻同时因此也对其加热效果影响的导电桥。此外，在接触的此点存在烧穿导电的线的增加的危险。
在导电的线的绝缘设计例子中如果绝缘材料例如放置在座位中则必需用羊毛或类似的阻尼材料或绝缘材料覆盖表面加热元件。因而，这一方面节约材料同时也减少重量而另一方面可能以较好的方式辐射由表面加热元件产生的热同时不被附加的绝缘材料削弱。
在有利的加热元件的实施例中跨越织物表面的网状物的宽度是恒定的。此外，采取措施以便相邻导电的线之间和/或加热带之间的距离是可变化的。因此，通过决定热量产生的导电的线的数量有可能影响每个单位表面的加热效应。同样，该加热效应可以变化并通过各个加热带彼此相对的距离来确定。
其中，跨越织物表面的恒定网状物宽度用以防止导电的线的相互位移。这样，提供例如大约0.1毫米范围的网格孔。因而，使用具有极小直径的金属丝线。为了确定加热效应例如仅仅每根第二或第三纬线可能是导电的线。此处导电的线之间的非导电的线的数量可以按要求变化。为了得到特别高的表面加热效应也可能使用专用的导电的线。
导电的和非导电的线的尺寸对根据本发明的表面加热元件的基本概念没有任何影响。但是，在生产过程中以及持续工作的寿命，已经证明如果导电的线和非导电的线是基本相同的直径是有利的。这样可以生产极均匀的织物，该织物不会受到由于厚度的变化的线产生的应力。
在另一实施例中线的直径处在特别是10微米与100微米之间的范围，特别优选处在从50微米到60微米，更特别在40微米左右的范围的直径。这样定的尺寸允许要生产的织物的极细度，同时线具有抵抗机械应力的足够稳定性。基本上，也可能采用较细的线，在该情况中为了吸收机械应力或许可能引入附加稳定的线。通过使用细的线实现了织物的极高的柔顺性。
导电的线的材料可包括任何选择的导电材料。例如，可以使用金属、合金、导电的塑料或碳素纤维制造。使用铜线作为导电的线是特别有利的。铜具有优点，其中，由铜生产的线的特定电阻在跨越整个长度上是非常恒定的，同时也可用高度精确的方法来确定，作为非导电的线的使用例如可用塑料或天然纤维制成。更优选地，可以使用如聚酯的聚合物。以此处提供的很小的直径这些材料对有关机械应力和由导电的线产生的热具有很高的稳定性。
原则上，可以借助于织入织物的附加行线连接单根导电的线或加热带。但是，由于是它们起电流供给和放电线的作用，所以它们应该具有比织物中的其余线更大的直径，这具有对织物的生产和承载能力的影响。进一步，当使用供给和放电线时出现接触的问题，该问题已经在现有技术中论述。
因此特别优选将平面连接装置与加热带连接，即经过挤压和热与导电的线连接。为此可以使用所谓的热压焊接，其中为了连接不需要另外的材料。连接装置与导电的线的这种焊接型式的连接具有良好的电传导能力同时可以用比较容易的方法整合到生产过程中。此外，这在连接装置与导电的线之间造成良好的电传导能力。但是，其它接触方法，诸如钎焊或用导电粘结剂的粘结，也基本上是可能的。
当设计平面连接装置时，已经证明将它们设计成柔性印刷电路板的薄导电部分是有利的。例如可以用金属材料制造导电部分，从而便于热压焊接。基本上，任何其它导电材料也适合于此。作为使用的薄柔性印刷电路板例如可以由Flexprint制成。它包括塑料的承载体层，该层具有导电涂层。为了确定个别的导电部分可以在某些部分蚀刻掉导电材料，但是也可能仅使用个别分开的导电薄层。通过印刷电路板的导电部分的定位单根加热带可以有选择地彼此布线。此外，在这些印刷电路板的上面可以额外地例如以粘结剂的形式放置覆盖层和/或绝缘胶带。这个胶带起机械地稳定和保护薄印刷电路板或其导电部分与导电的线之间的接触点的作用。覆盖胶带可以例如用塑料薄膜形式的塑料制成。此胶带可是自粘的以便易于附着。
平面连接装置例如也可以设置成薄金属带的形式，该金属带被断成几部分以形成印刷电路板。
在目前为止的描述中已经提到术语“线”。这些在纬向和经向引入的线可以是单根和多根的线二者。在优选实施例中特别使用单根的线作为导电的线，因为这样线的直径可以特别好地被确定同时因而可以更精确地确定由它们呈现的电阻。
在一个特别有利的实施例中使用表面加热元件以构成例如汽车中的座位取暖装置。与诸如有技术中使用的一个座位取暖装置相比较，该表面加热元件具有一个非常小的重量同时考虑其高的柔顺性和拉伸强度可以用特别容易的方法处理。同样，使用根据本发明的表面加热元件有可能以特别简单的方法按要求设定和实现不同的加热效果。
意想不到地，已经证明以相同的能量消耗根据本发明的表面加热元件差不多在45秒之后那么快地达到要求的热量，而传统的座位取暖装置为此至少需要3分钟。其中，这一点要归因于生成热的纤维在整个织物的表面的改进的分布。导电的线的良好的和精确的定位也能使加热作用的位置的很精确的确定以及加热的特别均匀性。同样，此处也很明显免除附加的绝缘织物。
此外，由于重量极轻和柔顺的表面加热元件降低了座位取暖装置的基本重量。由根据本发明的表面加热元件产生的功率可处于高达100千瓦/公斤，此功率远好于已知的座位取暖装置。
生产表面加热元件的根据本发明的方法其特征在于至少形成两个加热带，该二带子的每一个与一组导电的线结合在一起，该导电的线以相到隔开的方式延伸，此外，每一组导电的线的起始部分和末端部分通过平面连接装置导电地连接同时该加热带通过连接装置彼此电气地布置。
根据本发明的方法的基本思想是改进表面加热元件的损坏的安全性，因为彼此相邻放置的几根导电的线被结合成加热带。因此，单根导电的线可能被损坏而这对整个系统没有任何很大的影响。
从以下事实可以看到另一基本思想，即一方面外连接装置的使用能使各个导电的线特别良好地接触。另一方面连接装置使其有可能使各个加热带可按要求彼此布线。因此，通过选择的并联、串联或其它组合连接表面加热元件的总电阻并因而加热效应可以被准确地影响。
当生产表面加热元件时对于导电的线具有沿其外表面的电绝缘层是特别有利的。当加上连接装置时要除去在该连接装置的部分中的此绝缘层因此确保连接装置与导电的线之间的良好的电传输。虽然原则上，这种绝缘层不是必需要求的。该绝缘层具有使导电的线彼此绝缘的好处，因而防止或很大减少不需要的线的相互接触，该接触与对应的流动电流或蠕变电流同时发生的。因而，在很大程上防止由大量的热引起的线的不希望的烧坏。
基本上，平面连接装置在导电的线上的应用可以用任何选择的方法进行，只要造成导电的线的接触。但是，已经证明如果此连接通过挤压和热产生因而该平面连接装置被焊到线上。在此方法中对于线的绝缘层进行分步的措施，即可能要去除接触点的部分中的。这一点可以例如通过用于焊接的热来进行，因此该绝缘层逸散或分离。通常，例如借助于适当的酸或机械辅助方法，绝缘层的前期去除也是可能的，同时此处通过钎焊和粘结能实现导电的线的接触。
在另一个有利的实施例中，采取措施以便平面连接装置以沿胶带相互隔开的方式安排同时具有平面连接的此胶带要施加到织物上，在该情况中胶带处于平面连接装置的侧边，面对远离织物的方向。这一点例如在薄的、柔性印刷电路板，如Flexprint，的形式中实行。此处施加一层薄膜到载体材料。为了确定导电部分去除导电薄膜的一部分。通过附加地使用，例如以粘结的方式能够施加到织物的覆盖胶带，有可能保护平面连接装置本身以及或许还有整个薄的、柔顺的印刷电路板并增加在接触点区域中的表面加热元件的稳定性。
此外，防止导电的线在平面连接装置处的位移以及支撑在连接装置与导电的线之间的导电连接。如果将平面连接部分施加到胶带如Flexprint，上并由蚀刻方法限定导电部分是特别有利的。此后，平面连接装置到导电的线的连接可以通过热挤压焊接实施。例如，在此之前或之后将覆盖胶带放到准备的织物上并粘结地附着其上。
这样适调平面连接装置到要求的尺寸并实施不同加热带彼此要求的布线成为可能。
可以采用各种方法以确定要生产的表面加热元件的加热效应。例如可以使用由具有不同特定电阻的导电的线制造以便因而影响加热效果。同样，可能改变导电的线的直径从而影响电阻并因此热量的产生。另一优选方法在于相邻导电的线的距离的变化。因此，通过提供彼此直接紧接的几根导电的线可以得到高的表面加热效果，而如果在彼此邻近相处的几根导电的线之间提供许多非导电的线，则可以降低表面加热效果。
但是，同样可能采用交叉状态的导电的、绝缘的线，例如在纬向和经向。此处如所描述的进行布线，除去将形成可单独地控制的两个分隔开的加热元件外。因此，由于纬线与经线之间不存在连接，所以一个加热元件设置在纬向而第二个，独立的一个，在经向。
通过优选实施例的方式将进一步描述本发明，该实施例示意地表示在附图中，其中图1表示根据本发明的表面加热元件的极简化的结构例子的视图；以及图2表示为座位取暖装置安装的根据本发明的简化的表面加热元件的视图。
具体实施例方式
在图1中表示根据本发明的表面加热元件的极简化结构例子。该表面加热元件1具有由在说明的实施例中的纬线与经线形成的织物。为此使用导电的线2与非导电的线3。在此处表示的实施例中仅在纬向使用导电的线2。也可能仅在经向或在纬向和经向提供导电的线。
在所示的织物的切去部分中以例子的方式表示三种不同的加热带4。与其它两根加热带II 22和III 23相比较加热带I 21具有最高的加热效果。在加热带I 21中导电的线2彼此直接相邻定位所以它们基本上彼此平行走向。
通过比较，在加热带II 22中设置非导电的线3，每一根在导电的线2之间。因此，与加热带I 21相比较。降低了与表面有关的加热效果。由于在导电的线2之间引入另外的非导电的线3这一事实，甚至更降低了加热带III 23的表面加热效果。基本上，为了进一步降低加热带4的表面加热效果可以在导电的线2之间引入甚至比图1中所示的更多的非导电的线3。
加热带4的各根导电的线2通过平面连接装置7被彼此连接。此平面连接装置7也起到以希望的方式对单根加热带彼此布线的作用。在织物13的末端部分6中表示一个没有覆盖胶带9和印刷电路板8的平面连接装置7。可以将平面连接装置7设计成一块薄板，例如，设计成薄铜板。
在连接元件7或印刷电路板8的起始部分5由覆盖胶带9所覆盖。该平面连接装置在印刷电路板8上形成。该印刷电路板8的位置由实线表示而平面连接装置7的位置由虚线表示。该覆盖胶带9例如可粘粘被施加到印刷电路板8上，该印刷电路板已经被附加到织物13上。也可能首先将印刷电路板8放到覆盖胶带9上，然后将胶带9与印刷电路板8和连接装置7一起附加到织物13上。被覆盖胶带9可以例如附加地起印刷电路板8的绝缘层作用。但是，印刷电路板不是必须要求的。
连接装置7的附加到织物13且特别附加到导电的线2上可以借助于热挤压焊接进行。在这类连接中导电的连接是通过在导电的线2与连接装置7之间的挤压和热建立的，该连接装置设计成为印刷电路板8的导电部分。该结果是导电的线与导电部分的一个“微”焊接点。
如果该导电的线2由绝缘层屏蔽，在热带挤压焊接的过程中此绝缘层例如可以通过热的作用去除。导电的线2的绝缘层一方面可以起保护防止线的不希望的相互接触的作用，而另一方面有助于根据本发明的表面热元件的例如安装到座位供暖中，因为不再需要附加的绝缘层，诸如特定的绝缘织物。
图1中所示的根据本发明的表面加热元件1的切去部分是放大很多的视图。设置处在40微米范围中的线2、3的直径，大约0.1毫米的网孔。这种表面加热元件包括每厘米的10和200根之间的线。更优选15与60根之间，特别每厘米大约70根线。
在图2中表示简化的根据本发明的表面加热元件1，该元件设置成安装在汽车的座位中。该表面加热元件1具有两个不同的加热带A31和B32。由于用可变化的彼此邻近放置的导电的线2所以该两根加热带31、32具有不同的表面加热效果，在此处所示的表面加热元件1的例子中，织物13包括的线2、3的密度和数量对于汽车的座位处在从3000到4000线的范围，具有表面加热元件1的总长度仅处在40到50厘米的范围。例如在加热带A31中设置大约110线。
在各根加热带31、32间存在没有导电的线2。这些部分一方面起到加热带4彼此更好分开的作用，而另一方面它们被设置用于那些，例如，在其中固定内装饰的部分。这是在内装饰中有槽的情况，它不采用加热以避免不必要的能量浪费和过热。
在所示的表面加热元件1中各根加热带4彼此串联连接。印刷电路板8的各个连接装置7仍用虚线表示。该印刷电路板8本身以实线表示。在上覆盖胶带9的起始和末端分别设置连接点36用以连接到电源。此处以示意形式表示加热元件1设计成连到汽车车载的电源，优选地处在12伏的范围。但是，由于各个加热带4自身的尺寸和各个加热带4布线的灵活性，适调到其它电压也是十分容易可能的。
根据本发明的表面加热元件同样适合于不是座位取暖装置。也可以想到将该表面加热装置设置到衣服中从而温暖它们。同样，也可能将根据本发明的表面加热元件安装到例如滑雪靴中以便在使用前将它们加温到满意的温度。
根据本发明的表面加热元件能使容易、灵活和高效地使用表面元件，例如用于座位取暖装置。
权利要求
1.一种表面加热元件，包括具有纬向和经向的线的织物，其中所述线的至少一部分被设计成导电的线，其中设置至少两根加热带，该带子的每一根与一组导电的线结合在一起，该线以相互隔开的方式延伸，该导电的线的每一组在起始部分和末端部分通过平面连接装置电连接，以及该加热带通过所述连接装置被彼此电布线。
2.根据权利要求1的表面加热装置，其中该导电的线沿其外表面具有绝缘层。
3.根据地权利要求1的表面加热装置，其中跨越织物表面的网的宽度是恒定的，以及相邻导电线和/或加热带之间的距离是变化的以便影响加热效果。
4.根据权利要求1的表面加热元件，其中在织物中导电的线基本上具有与非导电的线的相同的直径，该线的直径特别处在10微米与100微米之间的范围，优选在40微米与50微米之间。
5.根据权利要求1的表面加热元件，其中该导电的线被设计成铜线以及该非导电的线被设计成聚合物的，特别是聚酯的。
6.根据权利要求1的表面加热元件，其中该平面装置通过挤压和热与加热带连接，特别被焊接其上。
7.根据权利要求1的表面加热元件，其中该平面连接装置被设计成平面薄板，该平面连接装置被安排成沿胶带相互隔开的方式，同时该平面薄板被设置在织物上并与导电的线电连接。
8.座位取暖装置，包括根据权利要求1的表面加热元件。
9.制造特别是根据权利要求1的表面加热元件的方法，其中织物是由线织造的，该线，至少是该线的一部分是导电的线，其中，至少形成两根加热带，该带子的每一根与一组导电的线结合在一起，该线以相互隔开的方式延伸，其中每一组导电的线以导电的方式在起始部分和末端部分通过平面连接装置被连接，以及其中加热带通过所述连接装置被彼此电布线。
10.根据权利要求9的方法，其中该导电的线具有沿其外表面的电绝缘层，在平面连接装置的部分中去除该绝缘层。
11.根据权利要求9的方法，其中所述平面连接装置施加到被绝缘的导电线，而再通过挤压和热焊接于其上，因而线在此部分的绝缘被去除。
12.根据权利要求9的方法，其中所述平面连接装置沿胶带以相互隔开的方式布置，以及具有平面连接装置的胶带施加到织物上，该胶带处于远离织物面对的平面连接装置的侧边。
13.根据权利要求9的方法，其中相邻导电的线之间的距离是变化的以调节加热效果。
全文摘要
本发明涉及包括织物的表面加热元件，该织物具有导电的和非电的线。几根导电的线结合在一起成加热带，在该情况中不同的加热带可以以任何选择的方法布线。此外，本发明涉及生产这种表面加热元件的方法。
文档编号H05B3/10GK101039538SQ20071008418
公开日2007年9月19日 申请日期2007年2月17日 优先权日2006年2月24日
发明者C·莫尔, P·卡特詹巴克, M·斯特罗茨 申请人:塞法尔股份公司