CN111919508A - 集成在织物中的柔性电加热器和用于制造集成在织物中的柔性电加热器的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种集成在织物中的柔性电加热器，该柔性电加热器的表面基本在二维平面中延伸，包括至少一个加热条带(1)，该至少一个加热条带(1)大致平行于纬线并电连接到导电丝(4)的条带，这些导电丝(4)的条带在织物的不同部分(2)、(3)旁边大致平行于经线布置。这样的至少一个加热条带(1)由与织物交织的多条电加热纬线(11)构成，并且导电丝(4)的每个条带由与织物交织的多条导电经线(41)构成，该多条电加热纬线(11)与该多条导电经线(41)交织。此外，描述了一种用于制造集成在织物中的柔性电加热器的方法。

Description

集成在织物中的柔性电加热器和用于制造集成在织物中的柔 性电加热器的方法

技术领域

本发明涉及一种集成在织物中的柔性电加热器，并且涉及一种用于制造集成在织物中的柔性电加热器的方法。

一般地，本发明涉及一种加热器，所述加热器包括与织物交织的加热元件，所述加热元件的表面基本在二维平面中延伸，例如在纺织领域中使用的柔性加热板或网型加热器。

特别地，本发明涉及加热器，所述加热器使用电阻材料或电阻元件的特定布局，所述电阻材料或电阻元件带有多个电阻元件或相互绝缘的电阻区域。

背景技术

专利EP-B1-1835786给出了现有技术，该专利涉及一种表面加热元件，该表面加热元件由交织的纬线和经线的织物支撑，包括至少两个加热条带，每个加热条带由一组导电线构成，这些导电线相互隔开并且通过由薄的平面片材构成的连接装置而电连接到起始部分和末端部分，该平面片材在织物上沿着丝带(ribbon)隔开地布置并电连接到导电线。改变在相邻的导电线和加热条带之间的距离以影响加热效果。导电线设计为铜线。连接装置通过焊接连接到加热条带，并且设计为柔性印刷电路。细导电线的使用允许获得非常柔性的表面。

EP-B1-1835786通过与加热丝带并联连接的多个细导电线解决了在高电压和低电压下的由于高电阻而引起的细导电线的过度加热和随之而来的熔化的问题。以此方式，表面加热元件的绝对电阻相对于单个导体中的一个减小。较低的绝对电阻和较低的产热这两者都在很大程度上允许避免熔化导体的危险。

此外，现有技术也由涉及导电织物的专利IT-B-0001263333给出，该导电织物包括非导电纱的区域，该非导电纱的区域插入有带有金属或碳导电纤维的纱的区域，所述金属或碳导电纤维通过供应有低压电流的互连部被串联和/或并联连接。

IT-B-0001263333通过以某种纬线/经线的方式适当地将导电纱和非导电纱交织，解决了制造导电织物的问题，以允许达到稳态温度而无需使用存在热量的压力焊接技术来结合导电线。

此外，现有技术也由专利IT-B-0001397028给出，该专利涉及一种获得加热织物的方法，该方法包括以下步骤：放置相互平行地布置的很多不同的碳线，随后在织物上放置至少一层在预设温度下重新活化类型的胶水；因此，在重新屈曲并热挤压织物的纵向边缘之前，在织物上进行屈曲，随后放置第一层镀镍碳线和第二层由镀锡铜制成的线。

从该技术水平出发，感到需要进一步改善用于工业用途的加热织物的操作，尤其是涉及生产热毯那些。

第一个问题由移除组装步骤的需要给出，该组装步骤用于将加热元件胶合/焊接在非导电织物的基质上。

进一步的问题由在符合现行标准的情况下简化热毯的构建和操作架构的需要给出。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种被集成在缺少焊接丝带的织物中的柔性电加热器来解决以上现有技术问题。

进一步的目的是提供一种柔性电加热器，所述柔性电加热器被集成在配备有非导电纱的织物中，所述非导电纱例如是聚酯、棉或任何其它天然、人造或合成的纺织纤维，并与不同性质的导电纱如镀锡铜、镀银铜、红铜、银、镍、不锈钢、涂覆织物的导体、金属丝(tinsel)、用于供应电的导体或半导电体，和用于加热织物的由碳纤维制成的细丝(filaments)交织在一起。

进一步的目的是提供一种被集成在织物中的柔性电加热器，所述柔性电加热器被设计成遵守以下标准，所述标准涉及用于加热床和人体的毯子、加热垫、衣物和其它家用等柔性加热电气装置的电安全性。

进一步的目的是仅通过编织来制造被集成在织物中的柔性电加热器，其中，所述织物的非导电纱是载体结构。

本发明的如将从随后的描述中出现的以上与其它目的和优点将利用根据权利要求1中所述的一种被集成在织物中的柔性电加热器而获得。

此外，本发明的如将从以下描述中产生的以上与其它目的和优点将利用根据权利要求11中所述的一种用于制造被集成在织物中的柔性电加热器的方法而获得。

本发明的优选实施例和有用的(non-trivial)变型是从属权利要求的主题。

意图使全部所附权利要求都是本说明书的一体部分。

将显而易见的是，在不脱离本发明的如从所附权利要求出现的范围的情况下，能够对所描述的内容作出多种变型和改型(例如，与形状、尺寸、布置和带有等效功能性的部件有关)。

附图说明

将参考附图通过本发明的作为非限制性示例而提供的一些优选实施例来更好地描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的集成在织物中的柔性电加热器的第一实施例的概略视图；

图2示出了先前的图的概略详细视图；

图3示出了根据本发明的集成在织物中的柔性电加热器的第二实施例的概略视图；

图4示出了先前的图的概略详细视图；

图5示出了集成在图1、2的织物中的柔性电加热器的示例性实施例；和

图6示出了集成在图3、4的织物中的柔性电加热器的示例性实施例。

具体实施方式

参考图1，可以注意到，带有基本在二维平面中延伸的平面的、集成在织物中的柔性电加热器包括至少一个加热条带1，该至少一个加热条带1大致平行于纬线并电连接到导电丝4的条带，这些导电丝4的条带在织物的不同部分2、3旁边大致平行于经线布置。

有利地，参考图2，这样的至少一个加热条带1由与织物交织的多条电加热纬线11构成。

此外，导电丝4的每个条带由与织物交织的多条导电经线41构成。

特别地，该多条电加热纬线11与该多条导电经线41交织。

参考图3、图4，根据集成在织物中的柔性电加热器的变型，相对于纬线大致平行的另外的导电丝5的条带由多条导电纬线51构成，该多条导电纬线51与织物并且与该多条导电经线41交织，以允许将导电体4的条带相互连接。

电加热纬线11以间距P11相互隔开，间距P11根据设计规格大致在4mm(毫米)和45mm之间。

准确地限定在两个相邻的加热纬线之间的间距使得允许准确地确定获得均匀并且恒定的加热所需要的功率，并且还允许遵守由关于产品安全性的当前法规所设定的温度。

导电经线41和导电纬线51中的每一个由股线构成；根据设计规格，股线的形成能够包括从最少2个到最多46个毛细管，这些毛细管的截面在0.03mm和2mm之间。

股线形成的示例可以是20×0.05mm。

每个导电丝带4的导电经线41的数量以及另外的导电体5的每个条带的导电纬线51的数量取决于设计规格。

根据优选的构造，每个导电丝带4由包括在3个和48个导电经线41之间的数目形成。以相同的方式，另外的导电体5的每个条带由包括在3个和48个导电纬线51之间的数目形成。

电加热纬线11是碳基材料，而导电经线(41)和导电纬线(51)是以下材料中的至少一种材料：薄铜、镀锡铜、镀银铜、红铜、银、镍、不锈钢、涂覆织物的导体、金属丝。

参考图2，集成在织物中的柔性电加热器能够包括用于电气布线的至少一个连接器，该至少一个连接器被紧固到织物的表面上，从而能够在经线42的至少一个导电部分旁边供应导电体4的条带。

参考图4，集成在织物中的柔性电加热器能够包括用于电气布线的至少一个连接器，该至少一个连接器被紧固到织物的表面上，从而能够在经线42和纬线52的至少一个导电部分旁边供应导电丝4的条带和另外的导电丝5的条带。

这样的至少一个电连接器由接收器构成，该接收器适于通过卷边或通过焊接来容纳导电经线和/或纬线41、51的供应线、压力结合装置。优选地，电连接器以直流电或交流电连接到电源的线缆，以向电加热器供应在2伏和48伏之间的低电压。

一种用于制造被集成在织物中的柔性电加热器的方法，包括通过织机取决于由至少一个筒架13、53供应的纬线的形状和横向尺寸、分别将电加热纬线11和导电纬线51与织物的纱P相组合地进行编织的步骤。

此外，用于制造集成在织物中的柔性电加热器的方法包括根据沿着纬线Lwe和沿着经线Lwa的预设的线切割织物的表面以允许获得织物的多个部分的步骤，每个部分是电气独立的。

本发明的集成在织物中的柔性电加热器主要适用于制造包括碳基材料的电加热纬线的阵列的、用于加热床或人体的毯子、加热垫、衣物和其它家用等的柔性加热电气装置。

碳基材料允许利用柔性和延展性的内在特征，以有效地链接并且扭曲纬线和经线，从而在必要的交织中优化低电阻热桥，以确保在由碳纤维制成的加热纬线和由薄铜制成的导电经线之间的电连接。

使用碳纤维的进一步的优点是能够利用诸如以下的特征：抗氧化性和抗湿性；没有热惯性和热膨胀；储存和扩散热量的能力强；抗氧化性；时间的持久性；结构灵活性；有效的加热瞬变，以允许快速达到稳态温度。

通常，这种电加热纬线是碳纱1K、3K、6K、12K，其粗纱或纱由1000、3000、6000、12000个细丝构成。

由碳纤维制成的每个电加热纬纱从分别的筒架解缠，并经由多纬线织机的纬纱的相同插入装置(例如钳子)而通过织物的经线插入。这样，确保了相对于由碳纤维制成的纬线交织的导电经线的接触，而没有蚀刻或切割碳纤维的风险。同时，由此获得的、在导线和碳纱之间的交叉通过织机的适当抵靠作用确保了电连接。在每个导电带的侧面上，以更高的值获得经线密度，以稳定并保证在不同使用情况下的良好连接和良好的导电性。此外，所述经线的更高密度允许避免产生所谓的热点，即其中温度比在周围区域中的温度更高的点。

为了符合稳态热条件而加以考虑的另外的参数由纬线和经线的铜线和由碳纤维制成的加热线的相互距离给出。

根据优选的构造，通过编织获得集成在织物中的柔性电加热器，所述编织是通过取决于设计规格而适当地布置的其高度范围从1200mm到3200mm的聚酯纱或其它纺织纤维的束、其数目范围从2到28的导电经线的纱的卷布辊而实现的。

补片(patch)的最终切割确保了电连续性，并且通过电气布线和紧固到织物并连接到铜线的连接器确保了电力供应。

根据另外的实施例，柔性电加热器可以与一个或多个其它的织物层组合。

可以根据前述组合或实施例中的一个或多个来实现所述柔性电加热器。

所述柔性电加热器被设置为夹在两个或更多个外层之间的中间层。

根据另外的实施例，柔性加热元件由两个层提供，该两个层在相同的编织过程期间产生并相互链接。

特别地，所述柔性加热元件包括三维织物，该三维织物包括通过横向线相互连接的两个织物层，该两个层在它们之间形成室。

在一个变型实施例中，导电线和加热线，即导电纱或纤维和/或电加热纱或纤维只是被容纳在形成三维织物的该两个层内部，提供横向纱以将加热线保持在位，从而避免了由于两个加热线形成接触而引起的短路。

在另外的变型实施例中，所述导电线和加热线，即，导电纱或纤维和/或电加热纱或纤维以与图1到图6的实施例中类似的方式与该两个层和三维织物的横向纱交织。

最后的实施例允许在一步编织过程中生产加热垫或盖，这些加热垫或盖当前需要将柔性加热毯层叠或固定到其它织物层，诸如夹心垫或类似物。

在所述最后一个实施例的情况下，在三维织物的编织期间生产垫或加热盖。

根据一个实施例，通过使用提花编织设备获得所述三维织物。

根据能够与以上公开的实施例或变型中的任何一个组合而提供的又另外的实施例，通过一种平行于加热线的延伸部延伸并为所述加热线产生容纳室的管，加热线受到保护。

根据以上总体实施例的实施例，通过将织物分离一定时间来获得容纳室。

由于该技术，在织物的厚度内产生管，这些管具有约2mm的直径。

详细地，该方法提供以下步骤：

-在编织期间产生两个层；

-在专门为一个或一组加热线设置的室中插入所述两个层内部的加热纱。

为了生产这种织物，需要将经线分成两个相等的部分并且使每厘米(pro cm)的纬线数目加倍，从而产生两个新的层，该两个新的层用于为加热线提供容纳室。每个容纳室将加热线和/或导电线与环境并且与其它纱隔离，从而避免由于加热线或导电线的硫醇化而引起的短路。

最终结果在于以下事实，即加热线被固定在容纳室内部，该容纳室在编织阶段期间自动地形成，并且同时针对机械应力加强织物。

所获得的效果是在容纳通道中保护由碳制成的加热线。

根据一个示例，织物的结构由每厘米64个经线和16.5个纬线构成。在容纳通道处，形成两层织物，每一层具有32个线和16.5个纬线。

Claims (16)

1.一种被集成在织物中的柔性电加热器，所述柔性电加热器的表面基本在二维平面中延伸，所述柔性电加热器包括与纬线大致平行的至少一个加热条带(1)，所述至少一个加热条带(1)被电连接到导电丝(4)的多个条带，所述导电丝(4)的多个条带与经线大致平行地被布置在织物的不同部分(2)、(3)旁边，

其特征在于，所述至少一个加热条带(1)由与所述织物交织的多条电加热纬线(11)构成，导电丝(4)的每个条带由与所述织物交织的多条导电经线(41)构成，所述多条电加热纬线(11)与所述多条导电经线(41)交织。

2.根据权利要求1所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其中，所述导电丝(4)的多个条带形成导电带，经线密度在每个导电带的侧部上并且在所述导电带和加热纬线(11)的交叉部处比在所述柔性加热器的其余部分中设置有较高的值。

3.根据前述权利要求所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，所述柔性电加热器包括相对于所述纬线大致平行的另外的导电丝(5)的至少一个条带，所述另外的导电丝(5)的至少一个条带由多条导电纬线(51)构成，所述多条导电纬线(51)与所述织物并且与所述多条导电经线(41)交织，以允许将所述导电体(4)的多个条带相互连接。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，所述电加热纬线(11)以间距(P11)相互隔开，所述间距(P11)大致在4mm和45mm之间。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，所述导电经线(41)和所述导电纬线(51)中的每一条线由股线构成，所述股线的数量在最少2个和最多46个毛细管之间，所述毛细管的截面在0.03mm和2mm之间。

6.根据前述权利要求所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，导电体(4)的每个条带的所述导电经线(41)的数量等于3条和48条线之间的数目。

7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，另外的导电丝(5)的每个条带的所述导电纬线(51)的数量等于3条和48条线之间的数目。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，所述电加热纬线(11)由碳基材料构成，而所述导电经线(41)和导电纬线(51)由以下材料中的至少一种材料构成：薄铜、镀锡铜、镀银铜、红铜、银、镍、不锈钢、涂覆织物的导体、金属丝。

9.根据权利要求1所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，所述柔性电加热器包括至少一个电连接器，所述至少一个电连接器被紧固到所述织物的表面上，从而能够在经线(42)的至少一个导电部分旁边连接并且供应所述导电丝(4)的多个条带。

10.根据权利要求2所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，所述柔性电加热器包括至少一个电连接器，所述至少一个电连接器被紧固到所述织物的表面上，从而能够在经线(42)和纬线(52)的至少一个导电部分旁边连接并且供应所述导电丝(4)的多个条带和所述另外的导电丝(5)的多个条带。

11.根据权利要求7、8所述的被集成在织物中的柔性电加热器，其特征在于，所述电连接器包括接收器，所述接收器适于通过卷边或通过焊接来容纳所述导电经线(41)和/或所述导电纬线(51)的供应线、压力结合装置，所述电连接器以直流电或交流电被连接到电源的线缆，以向所述电加热器供应2伏和48伏之间的低电压。

12.一种用于制造根据前述权利要求中的任一项所述的被集成在织物中的柔性电加热器的方法，其特征在于，所述方法包括通过织机取决于由至少一个筒架(13、53)供应的纬线的形状和横向尺寸，分别将所述电加热纬线(11)、所述导电纬线(51)与所述织物的纱(P)相组合地进行编织的步骤。

13.根据前述权利要求所述的用于制造被集成在织物中的柔性电加热器的方法，其特征在于，所述方法包括根据沿着所述纬线(Lwe)和沿着所述经线(Lwa)的预设的线切割织物的表面以获得织物的多个部分的步骤，每个部分是电气独立的。

14.根据前述权利要求1到11中的一项或多项所述的柔性电加热器，其中，所述织物被构造成形成纵向室，所述纵向室在纬线方向上延伸并且每个室是加热纬线的外罩。

15.根据前述权利要求中的一项或多项所述的柔性电加热器，其中，所述织物是三维织物，所述多条电加热纬线(11)与所述织物的多个层中的一个层交织，导电丝(4)的每个条带由与所述织物的至少一个层交织的多条导电经线(41)构成，所述多条电加热纬线(11)与所述多条导电经线(41)交织。

16.根据前述权利要求中的一项或多项所述的柔性电加热器，其中，通过编织通过高度范围从1200mm到3200mm的聚酯纱或其它纺织纤维的束来获得所述织物。

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