JP2014221634A - 複雑に成形された面を加熱する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強大な機械的負荷に耐え得ると同時に、迅速かつ容易に取り付け可能な温度調整装置を提供する。
【解決手段】温度調整装置１０に、温度調整すべき表面の少なくとも一部に覆いかぶさる少なくとも１つの熱分配器を備える。熱分配器は、アルミ箔、またはアルミ板などの金属を含む複層から構成される。電熱抵抗器の上側と下側にそれぞれ１つの熱分配器が配置される。これらの熱分配器は、０．０１〜０．５ｍｍ厚さで、部分的に熱良導性素材から作られている。
【選択図】図２

Description

本発明の対象は、請求項１の前段部に記載の温度調整装置である。

温度調整装置、特に電熱体や電熱導体は、強大な機械的負荷にしばしばさられ得る。同時に、これらは迅速かつ容易に取り付け可能でなければならない。そのため、これらの要件の１つ以上を適切に満たす技術的解決策が必要である。

よって、本発明の課題は、強大な機械的負荷に耐え得ると同時に、迅速かつ容易に取り付け可能な温度調整装置を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する技術的考案により解決される。更なる有利な形態は、更なる請求項と下記の説明から推知できる。

本発明は特に、複雑な表面を有する対象への温度調整装置の取り付けを容易にする。

本発明は、特に車両シート、ステアリングホイール、シートサポート、車室のライニングエレメント、アームチェア、オフィス備品、バッテリヒータ、航空機翼、タンク、液体ライン、ガスライン及びその他のフルード（流体）ライン（例えば食品用、薬品用）などの中高形状又は湾曲形状の面に使用するのに特に適している。

以下、本発明の詳細を説明する。この説明は本発明を理解し易くするためのものであるが、これは例示的性格を持つにすぎない。独立請求項により限定された本発明の枠内で、個々又は複数の特徴を省略、変更又は補完できることは自明である。また、様々な実施形態の特徴を互いに組み合わせることも当然可能である。本発明の考案がほぼ実用段階に達していることが決定的である。１つの特徴が少なくとも部分的に満たされていれば、これは、当該特徴が十全に満たされているかほぼ十全に満たされていることを含む。ここで、“ほぼ”は特に、所期の利益を知覚可能な程度で実用化できるようにすることを意味する。これは特に、相応の特徴が少なくとも５０％、９０％、９５％又は９９％満たされていることを意味する。最小数量が記されている場合、この最小数量より大きい数量を使用することもできるのは自明である。構造部分の数が少なくとも１個と記されている場合、特に２個、３個又はそれ以外の数の構造部分を持つ実施形態も含まれる。述べられている対象がどのようなものであるかは、他の同種のあらゆる対象の大部分にもその全体にも適用することができる。別様の記述が無い限り、範囲にはその境界点も含まれる。

自動車の部分縦断面図である。 電熱抵抗器と熱分配器を備えた平面的な電気温度調整装置の平面図である。 図２の温度調整装置を備えたステアリング装置の横断面図である。

図１は車両１００を示す。これは例えば航空機、鉄道車両、船舶であってよい。又は、これと同様に、自動車であってよい。

車両１００は、少なくとも１つの温度調整対象１１０を備える。この対象とは、ここで特に、車室の利用者が接触できるすべての構造部分、例えば自動車のステアリング装置、ステアリングホイール、インストルメントパネル、アームレスト、ドアトリムパネル、シートサポート、ヒートカバー、天井、クッション、シート又はシートカバーなどとすることができる。しかし、バッテリ、フルードライン、ミラー、タンク、アキュムレータなどであってもよい。

温度調整対象１１０は、好ましくは少なくとも１つの温度調整装置１０を備える。温度調整装置とは、自らの周囲の温度を所期の目標通りに変えるために利用可能な何らかの装置、例えば少なくとも１つの電熱抵抗器、ヒートポンプ、ペルチエエレメント及び／又は空気移動装置、例えばベンチレータと解する。

図２は、温度調整装置１０の一実施形態を示す。温度調整装置１０は、ここでは平面的な可撓性発熱体として形作られている。温度調整装置１０は、例えば内装対象、例えばシート又はステアリングホイールのクッションの中にインサートとして組み込まれていてよい。

温度調整装置１０及び／又は温度調整対象１１０は、好ましくは少なくとも１つのサポート１０２を有する。これは、好ましくは平面的構成を有し、少なくとも部分的にテキスタイル、編み布、織り布、布織物、フリース、可撓性サーモプラスト、通気性素材及び／又は例えば穴あきシート又はネップヤーン入りシートから作られている。テキスタイルとは、糸又は繊維から作られた平布のことである。

好ましくは、少なくとも１つのサポート１０２が、ベルト状のステム部１０３を有する。このステム部１０３には、多数のリーフ部１０４が配置されている。好ましくは、リーフ部はステム部と一体をなす形に作られているが、後から継ぎ合わせたものであってもよい。好ましくは、リーフ部１０４はステム部１０３と同じ平面の中に配置されているが、リーフ部はステム部と平行に走る平面の中に配置してあってもよい。これで、温度調整装置１０を中央安定板により簡単に取り扱うことが可能になる。これでまた、電熱抵抗器１１４が弓なりに反った形の輪郭を有している場合でも、電熱抵抗器１１４を支えることが可能になる。

リーフ部１０４は全て、ステム部１０３の同じ側に配置されていてもよい。これにより、全てのリーフ部１０４を同じ方向に外すことができるので、より単純な取り付けが可能になる。しかしながら、好ましくは、ステム部１０３の両側の縦縁に沿ってリーフ部１０４が配置される。また、好ましくは、複数のリーフ部１０４が少なくともサポート１０２の部分Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、互い違いの配置で設けられている。これは特に、ステム部１０３の縦軸を基準として非対称の配置であることを意味する。例えばリーフ部１０４の先端及び／又はリーフ部１０４の突起が互い違いに配置されていると特に好適である。

ステム部１０３は、少なくともリーフ部１０４の一部が対をなす形で配置された少なくとも１つの部分Ｄ、Ｅを有する。対をなす形での配置とは、特に、サポート１０２のステム部１０３にリーフ部１０４が少なくとも部分ごとに対称形に配置されていることを意味する。特に好適には、例えばリーフ部１０４の突起又は先端が対称に配置されている。これにより、例えばステアリングホイールのウェブ領域において部分同士をうまく重ね合わせることが可能になる。

好ましくは、少なくとも１つのリーフ部１０４が凹部１０５を有する。好ましくは、凹部がリーフ部１０４の中央領域に配置されている。これにより、ステム部１０３が１つの曲げ軸を中心として曲げられた場合でも、更なる曲げ軸を中心としてリーフ部１０４を皺形成なしに曲げることが可能になる。

好ましくは、サポート１０２が少なくとも部分的に、孔、メッシュ開口、穿孔などを有する素材から作られている。これで、サポート１０２の軽量化が可能になり、かつ、高い引張強さと同時に優れた熱伝導性も得られることになる。特に好適であるのは、穴あきシート又は網状テキスタイルである。

好ましくは、サポート１０２が少なくとも部分ごとに、電気絶縁性の素材から作られている。これで、絶縁されていない電熱抵抗器と低コストの素材の使用が可能になる。

温度調整装置１０は特に、サポート１０２の傍、縁及び／又は中に配置された少なくとも１つの電熱抵抗器１１４を有する。好ましくは、個々の線が互いに撚り合わされ、電気的に互いに並列に配置された発熱回路の形の多線式電熱抵抗器１１４が設けられている。少なくとも１つの電熱抵抗器１１４のサポート１０２への定着は、例えば接着剤を使って、部分的又は全面的に行うことができる。電熱抵抗器１１４は、１００Ω／ｍ〜１０００Ω／ｍ、好ましくは１００〜８００Ω／ｍ、更に好ましくは３００〜５００Ω／ｍの電気抵抗を有する。この電熱抵抗器は、好ましくは少なくとも相当分の割合がＰＴＣ特性を持つ素材、好ましくはリッツ線から作られている。電熱抵抗器が導体ループを形成する場合、または自らの端で短絡された送り導体と戻り導体を有するストランドである場合、電熱抵抗器は、唯一、ステアリングホイールポジションで接触するだけで足りる。

好ましくは、電熱抵抗器１１４は少なくとも部分ごとにサポート１０２の中心軸に沿って配置されている。これは、素材使用量を少なくすることと、機械的変形をできる限り少なく抑えることを目的としたものである。

好ましくは、電熱抵抗器１１４は、蛇行する形で配置されている。好ましくは、電熱抵抗器１１４が少なくとも部分ごとにリーフ部１０４の中にも入り込む。好ましくは、電熱抵抗器１１４が少なくとも部分ごとにサポート１０２の縁から同じ間隔をあけて配置されている。つまり、電熱抵抗器１１４は少なくとも部分ごとにサポート１０２の外側輪郭に従う。これは、例えばリーフ部１０４が互い違いに配置されている場合に効果的である。ここでは、電熱抵抗器１１４の蛇行配置をリーフ部１０４の互い違いの配置と調和する形で重ね合わせることができる。電熱抵抗器１１４は、少なくとも部分ごとにサポート１０２の外側輪郭に従わないように配置されていてもよい。これは、例えばリーフ部１０４が互い違いに配置されている場合、全部のリーフ部１０４の上に１つの発熱回路を覆いかぶせるために有用であり得る。

サポート１０２には、少なくとも２つの電熱抵抗器１１４が配置されていてもよい。これは、故障に対する安全性が高まる点と、固有の電熱抵抗器１１４を備えた温度調整エレメントの両端部分を片方ずつ給電してゾーンごとに発熱出力を個別に設定して各ゾーンを別々に温度調整する点で効果的である。

サポート１０２のステム部１０３に沿って、少なくとも２つの電熱抵抗器１１４が互いに平行に配置されていてもよい。

好ましくは、温度調整装置１０は少なくとも１つの平らな熱分配器６を備える。これには特に、例えばアルミ箔又はアルミ板などの金属分を含む複層が好適である。好ましくは、電熱抵抗器１１４の上側と下側にそれぞれ１つの熱分配器６、６’が配置され、例えば０．０１〜０．５ｍｍ厚、好ましくは０．１〜０．２ｍｍ厚の、例えばアルミ箔からなる熱伝導層の形の熱分配器が配置される。これらの熱分配器６は、電熱抵抗器１１４より上に突き出ており、その突き出ている領域において例えば接着剤又は接着テープで互いに固定される。これにより電熱抵抗器１１４から熱分配器６へ特に良好な熱伝達が得られる。

好ましくは、少なくとも１つの熱分配器６がベルト状のステム部を有する。このステム部に多数のリーフ部が配置されている。好ましくは、リーフ部がステム部と一体に作られているが、リーフ部は後から継ぎ合わせたものであってもよい。好ましくは、リーフ部はステム部と同じ平面の中に配置されているが、ステム部と平行に走る平面の中に配置してあってもよい。これにより、発熱体を中央安定板により簡単に取り扱うことが可能になる。

リーフ部は全部、ステム部の同じ側に配置してあってよい。しかしながら、好ましくは、ステム部の両側の縦縁に沿ってリーフ部が配置される。これで、電熱抵抗器１１４とリーフ部の先端の間の距離が短くなることにより、その分良好な熱分配が可能になる。

ちなみに、熱分配器６、６’の構造には、サポートについて述べたことが同様に当てはまる。

好ましくは、熱分配器６は、少なくとも部分的に熱良導性素材から作られている。特に好適であるのは穴あきシート又は網状テキスタイルである。

電磁界を遮蔽し、電流回路障害時に利用者を補助的に保護するために、好ましくは、少なくとも１つの熱分配器６が接地されている。

好ましくは、少なくとも１つの熱分配器６がサポート１０２と同一の形、又は、これと同様な形で配置されている。好ましくは全部の熱分配器６が互いに同様な形で配置されている。好ましくは、少なくとも１つの繊維製サポートと少なくとも１つの金属製熱分配器が、これらの間に埋め込まれた少なくとも１つの発熱導体と共に１つのサンドイッチを作り、ここで、クッション効果を上げるために、繊維製サポートが温度調整すべき表面に熱分配器より近くに配置されている。しかしながら、ステアリングホイール表面への熱伝達をより良くするために、繊維製サポートがステアリングホイール中心の方を向き、熱分配器がステアリングホイール表面の方を向くものであってもよい。触覚的な快適さを向上するために、２つのテキスタイル層の間または２つのサポート１０２の間に熱分配器を配置することも可能である。

熱分配器６’は、少なくとも１つのリーフ部を備える。熱分配器６’は、少なくとも自らの縦軸に関して熱分配器６’と同様な形で配置された第２の熱分配器６よりも、リーフ部の中心軸からの距離が短いことが見込んであってよい。これにより、電熱抵抗器１１４から間隔をあけた領域との間で十分な熱交換ができると同時に、材料使用量が節約できる。

温度調整装置１０は、例えば６０℃超の温度において電熱抵抗器１１４の少なくとも一部への給電を中断する温度センサを有すると有意である。この温度センサは例えばサーモスタットであってよい。電熱抵抗器１１４に加えて、又は、その代替として、熱分配器６の冷却に役立つ１つ以上のペルチエエレメントが設けられていてよい。

好ましくは、温度調整装置１０は、少なくとも部分ごとに電熱抵抗器１１４を少なくとも部分ごとに、かつ、少なくとも部分的に包囲する少なくとも１つの熱分配器６を有する。横断面で見た時、好ましくは、電熱抵抗器１１４の周囲の少なくとも５０％、好ましくは特に７０％、更に好ましくは９０％が熱分配器６により包囲されている。

好ましくは、電熱抵抗器１１４が少なくとも２つの熱分配器６、６’の間に配置されている。接触面が大きいことにより、電熱抵抗器１１４と熱分配器６、６’の間で高い熱伝達が得られる。好ましくは、電熱抵抗器１１４と少なくとも１つの熱分配器６の間に少なくとも１つの絶縁体が配置されている。これは、例えば電熱抵抗器１１４の表面の絶縁層として設けてあってよい。また、少なくとも１つの熱分配器６、６’が絶縁層で被覆されていてもよい。好ましくは、少なくとも２つの熱分配器６、６’が、これらの間に配置された少なくとも１つの接着性材料を介して互いに結合している。特に好適であるのは、両面接着テープ又は接着剤スプレーである。

少なくとも２つの熱分配器６、６’が少なくとも部分ごとに摩擦結合及び／又は噛み合いにより相互結合していることが見込んであってよい。これは、例えばネップヤーンや凹部の打ち出し又は圧し合わせにより行うことができる。そのような領域において、特にそこに高温が現れる場合には、接着剤を差し控えることが有利であり得る。

温度調整装置１０の製造は、好ましくは下記の工程に従って行われる。
ａ）平面的なサポート１０２及び／又は熱分配器６を設ける。
ｂ）サポート１０２／熱分配器６の表面に少なくとも部分的に接着性物質を適用する。
ｃ）サポート１０２の上に少なくとも１つの電熱抵抗器１１４を配置する。
ｄ）電熱抵抗器１１４を更なるサポート１０２及び／又は熱分配器６’で覆う。
ｅ）温度調整装置１０の外側輪郭を押し抜きする。

しかしながら、製造工程を入れ替え、例えばサポート１０２の外側輪郭を裁断した後、その上に電熱抵抗器１１４を置くといった手順も可能である。

その場合、温度調整装置１０は、加熱すべき面ができる限り均一に加温されるように配置することができる。ここでは、電熱抵抗器１１４と熱分配器と平面サポート又はより厚肉の他の構造部分が相応の深さの窪み１０７の中に沈められるように表面の輪郭を設計することにより、例えばカバー５０の表面の輪郭を均一にすることが好都合かもしれない。好ましくは、窪み１０７の深さと幅は、沈められる構造部分の対応する厚さと幅の寸法より極僅かながら大きめにされている。

加熱時又は冷却時、温度調整すべき表面全体に電熱抵抗器１１４又は冷却エレメントを覆いかぶせることは必要でない。むしろ、好適なポジションで相応の加熱／冷却を行うことにより、熱分配器６に供給された熱又はそこから排出された熱を、熱分配器６を介して均一に温度調整すべき表面へと適用することが可能である。

本願発明は以下の構成を有する。
［１］ 前記温度調整装置（１０）が、温度調整すべき表面の少なくとも一部に覆いかぶさる少なくとも１つの熱分配器（６）を備えることを特徴とする温度調整装置（１０）。

［２］ 少なくとも１つの電熱抵抗器（１１４）を備えることを特徴とする［１］に記載の温度調整装置（１０）。

［３］ 少なくとも１つの電気冷却エレメントを備えることを特徴とする［１］または［２］に記載の温度調整装置（１０）。

［４］ 少なくとも１つの電熱抵抗器（１１４）を備え、
前記熱分配器（６）が、前記電熱抵抗器（１１４）の基礎面より大きい面に覆いかぶさるように、少なくとも部分的に前記電熱抵抗器（１１４）の側面より上に突き出る２つの可撓性金属層の間に配置されることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の温度調整装置（１０）。

［５］ ａ）平面的なサポート（１０２）及び／又は熱分配器（６）を設ける工程と、
ｂ）前記サポート（１０２）／熱分配器（６）の表面に接着性物質を少なくとも部分的に適用する工程と、
ｃ）前記サポート（１０２）の上に少なくとも１つの電熱抵抗器（１１４）を配置する工程と、
ｄ）前記電熱抵抗器（１１４）を更なるサポート（１０２）及び／又は熱分配器（６’）で覆う工程と、
ｅ）前記温度調整装置（１０）の外側輪郭を押し抜きする工程と、を有する、温度調整装置（１０）を製造する方法。

６、６’ 熱分配器
１０ 温度調整装置
５０ カバー
１００ 車両
１０２ サポート
１０３ ステム部
１０４ リーフ部
１０５ 凹部
１０７ 窪み
１１０ 温度調整対象
１１４ 電熱抵抗器

Claims (1)

1. 表面を温度調整するための温度調整装置（１０）であって、
   前記温度調整装置（１０）が、温度調整すべき表面の少なくとも一部に覆いかぶさる少なくとも１つの熱分配器（６，６’）を備え、
   前記熱分配器（６）が、アルミ箔を含む金属層である熱伝導層の形であり、
   少なくとも１つの電熱抵抗器（１１４）を備え、
   前記熱分配器（６，６’）が前記電熱抵抗器（１１４）の基礎面より大きい面に覆いかぶさるように、前記電熱抵抗器（１１４）は少なくとも部分的に前記電熱抵抗器（１１４）の側面から突き出た２つの前記金属層の間に配置されることを特徴とする温度調整装置（１０）。
   
   

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