[0001] Die Erfindung betrifft eine Heizungsvorrichtung mit elektrischen Heizelementen für
Wasserbetten, die zwischen einem Bettgestell und einer Sicherheitsfolie angeordnet
ist und die Temperatur einer Metallplatte regelt, die unter der Sicherheitsfolie eines
darauf liegenden Wasserbettkerns angebracht ist, wobei die Heizelemente mit der Unterseite
der Metallplatte in einem flachen Gehäuse über eine gut wärmeleitende Schicht wärmeleitend
verbunden sind.
[0002] Bei einer Heizvorrichtung dieser Art gemäß der DE 195 08 315 C1 bestehen die elektrischen
Heizelemente aus elektrischen Leitern aus einem pastösen Gemisch aus Partikeln von
Edelmetallen, wie Gold, Silber oder Ruthenium, sowie aus keramischen Bestandteilen,
wie Glas und Aluminiumoxyden, die in Form einer hybriden Leiterschleife auf einer
Keramikplatte aus einem Aluminiumoxydsubstrat eingebrannt sind. Diese elektrischen
Leiter erzeugen bei Stromdurchfluß eine Wärme, welche über die Keramikplatten als
Wärmeübertrager sowie über die gut wärmeleitende Schicht auf die Metallplatte des
Gehäuses dieser Heizvorrichtung übertragen wird. Die Keramikplatten fungieren dabei
nicht als Wärmeerzeuger, sondern nur als reine Wärmeübertrager der von den elektrisch
eingebrannten Widerstands-Leiterschleifen bei Stromdurchfluß erzeugten Wärme. Zu diesem
Zweck besteht die wärmeleitende Schicht, mit welcher die Keramikplatten auf die Unterseite
der Metallplatte geklebt sind, aus einem Klebstoff hoher Wärmeleitfähigkeit. An der
Unterseite der biegesteifen Metallplatte ist ein NTC-Sensor angeordnet, während die
zu den eingebrannten Widerstandsdrahtleitern führenden Stromleiter mit einem TRIAC
verbunden sind, welches gleichfalls an der Unterseite der Metallplatte befestigt ist.
Sowohl der NTC-Sensor als auch der TRIAC sind mit einer Regeleinrichtung verbunden.
[0003] Nach der DIN-EN 60335-2-66 von Februar 1996 darf die Temperatur an der Oberfläche
einer Wasserbettheizung 60 °C und die Temperatur der Oberfläche der Wasserbettmatratze
37 °C nicht übersteigen. Ferner darf die Temperaturerhöhung der Oberfläche der Wasserbettheizung
125 °C nicht überschreiten.
[0004] Diesen Anforderungen kann die vorbeschriebene Wasserbettheizung gemäß der DE 195
08 315 C1 nicht genügen, da einerseits der NTC-Sensor an der Metallplatte befestigt
und demzufolge auch nur die Temperatur der Metallplatte mißt und somit auch nur die
Temperatur der Metallplatte regeln kann. Ein derartiger NTC-Sensor verfährt nach dem
Prinzip, daß sein elektrischer Widerstand um so kleiner ist, je größer die Temperatur
wird und umgekehrt. Beim Kabelbruch steigt demzufolge der Widerstand auf unendlich
an und täuscht eine niedrige Temperatur vor, die dem Regler den Befehl zum Aufheizen
erteilt.
[0005] Ferner kann diese Heizungsvorrichtung keinen unterschiedlichen Wasserbettkernen,
d.h. Wasserbettkernen mit unterschiedlichen Wasservolumina, mit unterschiedlicher
Beschaffenheit des Rahmens aus Metall, Schaumstoff oder Holz sowie unterschiedlichen
Abdeckungen, beispielsweise einem abgedeckten und nicht abgedeckten Wasserbettkern
Rechnung tragen, weil die jeweils unterschiedlichen Wärmeabstrahlungsverluste bei
den unterschiedlichen vorgenannten Gegebenheiten vom NTC-Sensor nicht erfaßt werden
können. Dabei hat die Erfahrung gezeigt, daß die Temperatur des Wasserbettkerns erheblich
von seiner gewünschten Regeltemperatur abweicht. Da ferner die Metallplatte an ihrer
Unterseite mit relativ kleinen Keramikplatten als Wärmeübertrager bestückt ist, die
nur eine kleine Fläche der Metallplatte einnehmen, sind in Aufheizphase auf der Metallplatte
Zonen höchst unterschiedlicher Temperaturen vorhanden. Infolgedessen weist sie an
ihrer Strahlungsfläche eine erhebliche Temperatur-Welligkeit auf. Unter dieser Temperatur-Welligkeit
versteht man Abweichungen der Temperatur auf der Oberfläche der Metallplatte in Form
von Temperaturspitzen direkt oberhalb der Keramikleiter und Temperaturabsenkungen
zwischen den einzelnen Keramikleitern, was sich in der Aufheizphase bemerkbar macht.
[0006] Dies wiederum hat zur Folge, daß der NTC-Sensor eine Temperatur an den Regler weiterleitet,
die mit der tatsächlichen mittleren Temperatur der Aufheizphase nicht übereinstimmt,
sondern allenfalls im stationären Zustand.
[0007] In der WO 98/36664 ist eine Wasserbettenheizung offenbart worden, bei welcher unterhalb
der Metallplatte eine Schicht mit hohem elektrischem Widerstand angebracht und darauf
eine elektrische Widerstandsdrahtheizung angeordnet ist, die wiederum durch eine Schicht
mit einem hohen elektrischen Widerstand gegenüber dem Gehäuse abgeschirmt ist. Diese
Heizung ist mit ähnlichen Nachteilen behaftet wie die eingangs genannte, nämlich daß
beispielsweise bei einer ungewollt hohen Belastung und Durchbiegung der Metallplatte
die Leiterschleifen ganz oder teilweise reißen können, wodurch die Stromführung unterbrochen
ist. Dies gilt um so mehr, zumal sich zwischen den elektrischen Leiterschleifen und
dem darunter befindlichen Gehäuseboden häufig zur Wärmedämmung eines Luftschicht oder
eine sonstige Dämmschicht aus weichem Material befindet, die eine Durchbiegung der
Metallplatte begünstigt. Eine Schutzvorrichtung, die beim Ausfall einer zu ihr führenden
Regelleitung eine Überhitzung der Metallplatte selbsttätig und damit automatisch unter
allen Umständen ausschließt, ist auch bei dieser Wasserbettenheizung nicht anzutreffen.
Es handelt sich um nicht mehr und nicht weniger als eine in vielfältigen Variationen
bekannte übliche Widerstandsdrahtheizung mit allen hierzu bekannten Nachteilen.
[0008] Von diesem nächstkommenden Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Heizungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die
unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile einerseits eine Überhitzung der Metallplatte
sicher ausschließt und andererseits eine zuverlässige Regelung der Temperaturen des
Wasserbettkerns bei unterschiedlichen Wasservolumina und unterschiedlicher Beschaffenheit
des Rahmens, sei er aus Metall, Schaumstoff oder Holz, sowie bei unterschiedlichen
Raumtemperaturen und Abdeckungen und damit bei unterschiedlichen Wärmeübertragungsverhältnissen
gewährleistet.
[0009] Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Heizelemente aus mehreren kraft- und/oder formschlüssig durch
stromleitende Koppelelemente zusammengehaltenen, strom- und wärmeleitenden Metallelementen
und dazwischen geklemmten, bei Stromdurchfluß wärmeerzeugenden PTC-Heizelementen bestehen,
und daß die gut wärmeleitende Schicht zwischen der Unterseite der Metallplatte und
den Heizelementen als doppelseitig klebende Folienschicht mit guten stromisolierenden
Eigenschaften ausgebildet ist.
[0010] Durch diese Ausbildung wird erstmalig eine Wasserbettheizung mit echten keramischen
Heizelementen gechaffen, d.h. mit solchen PTC-Heizelementen, die bei Stromdurchfluß
direkt die gewünschte Wärme erzeugen und nicht wie beim Stand der Technik lediglich
als Wärmeübertrager einer eingebrannten hybriden Widerstands-Leiterschleife fungieren.
Da nunmehr die Heizelemente aus mehreren kraft- und/oder formschlüssig durch stromleitende
Koppelelemente zusammengehaltenen strom- und wärmeleitenden Metallelementen bestehen,
kann die gesamte Unterseitenfläche der Metallplatte völlig gleichmäßig und ohne eine
erwähnenswerte Welligkeit aufgeheizt werden.
[0011] Darüber hinaus bieten die PTC-Heizelemente eine automatische und damit selbsttätig
eintretende Sicherheitsfunktion, weil nämlich ihr elektrischer Widerstand bei einer
Temperatur von z.B. 90 °C steil ansteigt und bei einer Temperatur von 100 °C gegen
unendlich geht, so daß damit der Stromfluß durch die Metallelemente unterbrochen ist
und demzufolge eine Überhitzung ausgeschlossen wird.
[0012] In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung bestehen die Metallelemente aus Aluminium-
oder Kupferprofilen großer Masse und damit auch großer Speicherfähigkeit. Das PTC-Heizelement
ist vorteilhaft aus Bariumcarbonat, Titanoxid und weiteren Zusätzen hergestellt, während
die Folienschicht aus einer dauerelastischen, mit einem Acrylatklebstoff gefüllten
Wärmeleitfolie besteht.
[0013] Das Koppelelement wird vorteilhaft von einer federnden Kontaktklammer gebildet, die
jeweils zwei phasengleiche Metallelemente mit den dazwischen angeordneten PTC-Heizelementen
kraft-, strom- und formschlüssig miteinander koppelt. Auf diese Weise wird mit einfachen
Mitteln ein äußerst kompaktes Gesamtheizelement geschaffen, welches auf jedwede dazwischen
angeordnete Klebeschichten verzichten kann. Um die Kopplung der Kontaktklammern zu
vereinfachen, sind die Metallelemente an ihrer von der stromisolierenden und wärmeleitenden
Folie abgewandten Seite mit schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen zum formschlüssigen
Eingriff der Kontaktklammern versehen.
[0014] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Heizungsvorrichtung
insgesamt vier parallel zueinander verlaufende Metallelemente mit insgesamt sechs
dazwischen angeordneten PTC-Heizelementen unterhalb der Metallplatte und der Folienschicht
als Gesamtheizung auf.
[0015] Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Heizungsvorrichtung
von zwei NTC-Sensoren geregelt, von denen ein erster außerhalb des Bereiches der Metallplatte
in einem Außenbereich des Gehäuses derart angeordnet ist, daß er mit dem Wasserbettkern
in direktem Meßkontakt steht und von denen ein zweiter in an sich bekannter Weise
unterhalb der Metallplatte angeordnet ist. Dadurch mißt der zweite NTC-Sensor stets
die Temperatur der Metallplatte und der erste NTC-Sensor stets die Temperatur des
Wasserbettkerns. Beide NTC-Sensoren sind mit einem Mikro-Computer verbunden, der beide
Temperaturen stetig auswertet und die Temperatur der Metallplatte derart regelt, daß
die Wassertemperatur des Wasserbettkerns auf die gewünschte an einem Regler einstellbare
Temperatur ansteigt. Dadurch wird sichergestellt, daß völlig unabhängig von der Größe
des Wasservolumens, der völlig unterschiedlichen Beschaffenheit des Wasserbettrahmens,
sei es, daß er aus Metall, Schaumstoff oder Holz besteht und völlig unabhängig von
der Raumtemperatur und den Abdeckzuständen des Wasserbettkerns stets die gewünschte
Wasserbettkerntemperatur nicht nur erreicht, sondern auch konstant gehalten wird.
Dabei ist der Mikro-Computer derart eingestellt, daß die Oberflächentemperatur der
Metallplatte 60 °C nicht überschreitet. Ferner ist bei einem Bruch eines oder beider
NTC-Sensoren oder einer dazu führenden Leitung vom Mikro-Computer durch eine Plausibilitätserkennung
der Ausschluß einer Fehlfunktion sichergestellt und damit sowohl die Temperatur der
Oberfläche der Metallplatte als auch die Temperatur des Wasserbettkerns auf die nach
der DIN-Norm zulässigen Werte begrenzt.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht auf ein Wasserbett mit einer zwischen
einer Polsterung des Bettgestells und der Sicherheitsfolie angeordneten Heizungsvorrichtung,
Fig. 2 die Querschnittansicht durch ein Wasserbett mit einer zwischen der Polsterung
des Bettgestells und der Sicherheitsfolie angeordneten Heizungsvorrichtung gemäß Fig.
1,
Fig. 3 die Ausschnittvergrößerung III von Fig. 2 eines Seitenbereiches der Wasserbettheizung.
Fig. 4 eine Explosionsansicht der aus der Metallplatte, mit Metallelementen mit dazwischen
angeordneten PTC-Heizelementen und Koppelelementen bestehenden Heizungsvorrichtung,
Fig. 5 die Unteransicht der Heizungsvorrichtung bei abgenommenem Gehäuse,
Fig. 6 die Schnittansicht entlang der Linie VI - VI von Fig. 5,
Fig. 7 die Ausschnittvergrößerung VII von Fig. 6,
Fig. 8 ein Ersatzschaltbild der Heizungsvorrichtung von Fig. 4 und 5,
Fig. 9 ein Diagramm des elektrischen Widerstandes eines PTC-Heizelementes in Abhängigkeit
von seiner Temperatur,
Fig. 10 die Ansicht in Richtung des Pfeils X von Fig. 11 auf ein Reglergehäuse mit
dem Mikro-Computer und
Fig. 11 die Seitenansicht in Richtung des Pfeiles XI von Fig. 10.
[0017] Die neue Heizungsvorrichtung 1 für ein Wasserbett 2 wird gemäß den Figuren 1 und
2 zwischen einer Auspolsterung 3 eines Bettgestells 4, welches aus Metall, Kunststoff
oder Holz bestehen kann, und einer Sicherheitsfolie 5 angeordnet. Der Regler der Wasserbettheizung
ist mit 6, die flexiblen Leitungskabel sind mit 7 und 7a und der Stecker ist mit 8
bezeichnet. Auf die in Wannenform ausgelegte Sicherheitsfolie 5 wird der Wasserbettkern
9 gelegt. Die wannenförmige Sicherheitsfolie 5 ist dazu bestimmt, bei Undichtwerden
des Wasserbettkerns 9 dessen gesamten Wasserinhalt aufzufangen. Der Wasserbettkern
9, die Sicherheitsfolie 5 und die Auspolsterung 3 werden eingehüllt von einem Abdeck-Oberteil
10, welches mit einem Abdeck-Unterteil 10a der Abdeckung 10, 10a mittels eines nicht
dargestellten sowie umlaufenden Reißverschlusses bei 10b verbunden ist (s. Fig. 2).
[0018] In Fig. 2 sind mit Fig. 1 übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Von der Wasserbettheizung 1 soll das im Wasserbettkern 9 befindliche Wasser 9a auf
die gewünschte Temperatur erwärmt werden. Dieses Wasser 9a unterliegt völlig unterschiedlichen
Wärmeverlusten durch Abstrahlung und durch Wärmeleitung, je nachdem, ob beispielsweise
auf dem Abdeck-Oberteil 10 ein Oberbett vorhanden ist oder nicht oder je nachdem,
ob das Gestell 4 aus Holz, Metall oder Schaumstoff besteht. Sämtliche bisher bekannten
Wasserbettheizungen messen lediglich mit einem NTC-Sensor 13, der an einer Metallplatte
11 befestigt ist, die Temperatur dieser Metallplatte 11. Demzufolge kann ein solcher
NTC-Sensor 13 auch nur die Temperatur dieser Metallplatte 11 regeln. Auf die unterschiedlichen
Abstrahlung- und Wärmeableitungsverluste des Wassers 9a innerhalb des Wasserbettkerns
9 kann dieser NTC-Sensor 13 keinen Einfluß nehmen.
[0019] Gemäß Fig. 4 besteht die erfindungsgemäße Heizungsvorrichtung 1 von unten nach oben
aus einem gut wärmedämmenden und möglichst die nach unten gerichtete Wärme nach oben
hin mittels einer Beschichtung 14b, z.B. aus Aluminium oder einer aufgedampften Chromschicht
reflektierenden Gehäuse 14 aus Kunststoff, aus vier Metallelementen 15-18 aus stranggepreßten
Aluminium- oder Kupferprofilen aus insgesamt sechs bei Stromdurchfluß wärmeerzeugenden
PTC-Heizelementen 19-24, die von stromleitenden Koppelelementen 25, 26 kraft- und
formschlüssig sowie stromleitend zusammengehalten werden. Ferner gehört zu der Heizungsvorrichtung
1 eine gut wärmeleitende sowie stromisolierende Schicht 27, die zwischen der Unterseite
11a der Metallplatte 11 und den Metallelementen 15-18 sowie den PTC-Heizelementen
19-24 angeordnet ist. Die Koppelelemente 25, 26 sind entweder teilweise oder vollständig
in ihrem Mittenbereich von einer stromisolierenden Schicht 28, 28a umhüllt, so daß
von den beiden Koppelelementen 25, 26 zur Vermeidung eines Kurzschlusses das jeweils
zwischen den Enden 25a, 25b des Koppelelementes 25 und den Enden 26a, 26b des Koppelelementes
26 liegende Metallelement 16 bzw. 17 in diesem Bereich keinen Stromkontakt zu den
Koppelelementen 25, 26 aufweist, sondern nur die phasengleichen Metallelemente 15
und 17 einerseits sowie 16 und 18 andererseits.
[0020] Gemäß den Figuren 3 und 4 wird die Heizungsvorrichtung 1 von zwei NTC-Sensoren 12,
13 geregelt, von denen ein erster 12 außerhalb des Bereiches der Metallplatte 11 an
einem Außenbereich 14a des Gehäuses 14 derart angeordnet ist, daß er über die Sicherheitsfolie
5 mit dem Wasserbettkern 9 in direktem Meßkontakt steht, wohingegen ein zweiter NTC-Sensor
13 in an sich bekannter Weise mit der Unterseite 11a der Metallplatte 11 über die
Folie 27 in Meßkontakt steht. Mit den mindestens an ihren Enden 25a, 25b bzw. 26a,
26b blattfederartig ausgebildeten Koppelelementen 25, 26 werden sowohl die Metallelemente
15-18 als auch die sechs PTC-Heizelemente 19-24 kraft- und formschlüssig sowie stromleitend
zusammengehalten. Zu diesem Zweck greifen die Enden 25a, 26b bzw. 26a, 26b in im Querschnitt
schwalbenschwanzförmige Nuten 29 der Metallelemente 15-18 form- und kraftschlüssig
ein. Dadurch kann auf Klebemittel oder sonstige Verbindungsmittel verzichtet werden,
um einen ausgezeichneten Wärmeübergang von den bei Stromstoßdurchfluß wärmeerzeugenden
PTC-Heizelementen 19-24 auf die Metallelemente 15-18 zu gewährleisten.
[0021] Die Figuren 5 und 6 zeigen die Heizungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 4 in zusammengebautem
Zustand bei abgenommenem Gehäuse 14. Dabei sind mit Fig. 4 übereinstimmende Teile
mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Dabei zeigen die Figuren 5 und 6 unterhalb
der Metallplatte 11 einen Zugentlastungsbereich 14c und Stromkabel 7a sowie den Erdungsanschluß
11b für die Metallplatte 11. Mit Fig. 4 übereinstimmende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet. Das gilt auch für die Fig. 7.
[0022] Aus dieser Fig. 7 geht der blattfederartige Charakter der Enden 25a, 25b sowie entsprechend
auch der Enden 26a, 26b der Koppelelemente 25, 26 hervor sowie die Tatsache, daß nach
einem einmaligen Hinterklipsen dieser Enden 25a, 25b, 26a, 26b in die schwalbenschwanzförmigen
Nuten 29 der Metallelemente 15-18 ein selbsttätiges Lösen nicht mehr möglich ist.
Bei der Federvorspannung der Enden 25a, 25b des Koppelelementes 25 und der entsprechenden
Vorspannung der Enden 26a, 26b des Koppelelementes 26 werden sowohl die Metallelemente
15-18 als auch die PTC-Heizelemente 19-24 mit entsprechender Kraft und damit sowohl
gut wärme- als auch stromleitend verbunden.
[0023] In Fig. 8 ist ein Ersatzschaltbild der Heizungsvorrichtung 1 der Figuren 4 und 5
dargestellt. Die in diesen Figuren übereinstimmenden Teile sind mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet. Ein Strompfad 30 ist mit dem Koppelelement 26 und ein weiterer Strompfad
31 mit dem Koppelelement 25 elektrisch leitend verbunden.
[0024] Über den Strompfad 30 fließt der Wechselstrom in beiden Richtungen über das Ende
26a des Koppelelementes 26 in das Metallelement 16 durch die beiden PTC-Heizelemente
19, 20 in das Metallelement 15 und von dort über das Ende 25a des Koppelementes 25
in den Strompfad 31.
[0025] Ein weiteres Mal fließt der Wechselstrom über den Strompfad 30 und das Koppelement
26 über sein Ende 26b in das Metallelement 18, von diesem durch die beiden PTC-Heizelemente
23, 24 in das Metallelement 17 und von dort über das Ende 25b des Koppelelementes
25 in den Strompfad 31.
[0026] Und schließlich erfolgt ein Stromfluß über den Strompfad 30, das Ende 26a des Koppelelementes
26 in das Metallelement 16, von dort durch die beiden PTC-Heizelemente 21, 22 in das
Metallelement 17 und von dort über das Ende 25b des Koppelelementes 25 in den Strompfad
31.
[0027] Dadurch werden bei Anlegung eines Wechselstromes an die Enden 32 der Strompfade 30,
31 sämtliche PTC-Heizelemente 19-24 über die Koppelelemente 25, 26 sowie die Metallelemente
15-18 in beiden Richtungen der beschriebenen Stromdurchgänge von dem Wechselstrom
durchflossen, wodurch sie Wärme erzeugen. Der Grad der Wärmeerzeugung und der erreichbaren
Temperatur hängt von der Zusammensetzung der PTC-Heizelemente 19-24 ab, die aus Bariumcarbonat,
Titanoxid und weiteren Zusätzen bestehen. Je nach Zusammensetzung kann ab einer bestimmten
Temperatur das PTC-Heizelement 19-24 seinen elektrischen Widerstand gegenüber dem
Stromfluß erhöhen.
[0028] Für ein bestimmtes PTC-Heizelement 19-24, welches seinen elektrischen Widerstand
R ab etwa einer Temperatur - hier von etwa 90 °C - erhöht, ist in Fig. 9 dargestellt.
Wie dieses Diagramm ausweist, steigt ab etwa einer Temperatur von 90 °C der elektrische
Widerstand R des PTC-Heizelementes von 10
3 Ω stetig an und erreicht bei 150 °C einen Widerstand von 10
8 Ω. Mit steigendem Widerstand vermindert sich automatisch der Stromdurchfluß und damit
auch die Wärmererzeugung der PTC-Heizelemente 19-24.
[0029] Da nach der eingangs genannten DIN-EN 60335-2-66 vom Febr. 1996 die Temperatur der
Oberfläche - hier der Metallplatte 11 - 150 °C nicht überschreiten darf, wird aufgrund
des Automatismus der PTC-Heizelemente 19-24 eine selbsttätige und in jedem Fall funktionierende
sowie nicht mehr von irgendwelchen Regelelementen abhängige Temperaturbegrenzung mit
garantierter Sicherheit geschaffen.
[0030] Da ferner die Metallelemente 15-18 entweder aus Aluminium- oder Kupferprofilen großer
Masse und damit großer Wärmespeicherfähigkeit bestehen, wird einerseits der stationäre
Zustand der Wärmeübertragung der Metallplatte 11 nicht nur sehr rasch und gleichmäßig
erreicht, sondern auch ein Stromfluß bei geringem elektrischen Widerstand der Metallelemente
15-18 sichergestellt, wodurch die Wärmeerzeugung ausschließlich den PTC-Heizelementen
19-24 überlassen bleibt.
[0031] Die gut wärmeleitende Schicht 27 zwischen der Unterseite 11a der Metallplatte 11
und den PTC-Heizelementen 19-24 und den Metallelementen 15-18 ist mit guten stromisolierenden
Eigenschaften versehen und besteht vorteilhaft aus einer dauerelastischen, mit einem
Acrylatklebstoff gefüllten Wärmeleitfolie. Die Dauerelastizität ist vorliegend besonders
wichtig, damit nicht über eine Versprödung ein die Wärmeübertragung verschlechternder
Luftspalt zwischen den PTC-Heizelementen 19-24 bzw. Metallelementen 15-18 einerseits
und der Unterseite 11a der Metallplatte 11 andererseits entstehen kann.
[0032] Die als federnde Kontaktklammern ausgebildeten Koppelelemente 25, 26 koppeln jeweils
zwei phasengleiche Metallelemente 15-18 mit den dazwischen angeordneten PTC-Heizelementen
19-24 sowohl kraft-, strom- als auch formschlüssig miteinander. Dadurch werden andernfalls
erforderliche Klebeschichten mit den entsprechenden Problemen einer schlechteren Stromleitung
aufgrund des elektrischen Widerstandes solcher Klebeschichten entbehrlich. Da zudem
die federnden Kontaktklammern 25a, 25b; 26a, 26b der Koppelelemente 25, 26 keinen
dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, ist eine dauerhafte Haltbarkeit gewährleistet.
[0033] Der erste, zur Messung der Temperatur des Wasserbettkerns 9 verwendete NTC-Sensor
12 (s. Fig. 3) und der zweite zur Messung der Temperatur der Metallplatte 11 verwendete
NTC-Sensor 13 sind gemäß den Figuren 10 und 11 mit einem Mikro-Computer 33 verbunden,
der sich im Reglergehäuse 6 befindet. Dieser Mikro-Computer 33 wertet stetig beide
Temperaturen aus und regelt die Temperatur der Metallplatte 11 derart, daß die Wassertemperatur
des Wasserbettkerns 9 auf die gewünschte, an dem Reglergehäuse 6 eingestellte Temperaratur
ansteigt. Dabei sorgt der Mikro-Computer 33 auch dafür, daß die Oberflächentemperatur
der Metallplatte 11 auf 60 °C begrenzt ist. Die jeweils gewünschte Temperatur kann
über einen Plus-Minus-Schalter 34 am Reglergehäuse 6 auf der entsprechenden Temperaturskala
35 per Diodenleuchtband 36 und damit ohne einen bislang üblichen Schieber eingestellt
werden.
[0034] Von diesem Mikro-Computer 33 wird bei Ausfall eines der beiden oder beider NTC-Sensoren
12, 13 oder bei einem Bruch einer zu ihnen führenden Leitung durch eine Plausibilitätserkennung
der Ausschluß einer Fehlfunktion sichergestellt und sowohl die Temperatur der Oberfläche
der Metallplatte 11 als auch die Temperatur des Wasserbettkerns 9 begrenzt.
[0035] Dabei sind die PTC-Elemente 19-24 ohnehin so beschaffen, daß im Fehlerfall, z.B.
bei Ausfall der Elektronik oder eines der beiden NTC-Sensoren 12, 13, aufgrund des
ansteigenden elektrischen Widerstandes ab einer bestimmten Temperatur eine Temperaturbegrenzung
unterhalb der maximal zulässigen Temperatur von 125 °C automatisch gegeben ist.
[0036] Da diese PTC-Heizelemente 19-24 aus bestimmten Keramikelementen bestehen, wird somit
auch erstmals eine echte Keramik-Wasserbettheizung geschaffen.
Bezugszeichenliste:
[0037]
- Heizungsvorrichtung
- 1
- Wasserbett
- 2
- Unterteil
- 3
- Bettgestell
- 4
- Sicherheistfolie
- 5
- Regeleinrichtung
- 6
- flexible Leitungskabel
- 7, 7a
- Stecker
- 8
- Wasserbettkern
- 9
- Wasser
- 9a
- Abdeck-Oberteil
- 10
- Abdeck-Unterteil
- 10a
- Metallplatte
- 11
- Unterseite der Metallplatte 11
- 11a
- NTC-Sensoren
- 12, 13
- Kunststoffgehäuse
- 14
- Außenbereich des Gehäuses 14
- 14a
- wärmereflektierende Schicht
- 14b
- Metallelemente
- 15, 16, 17, 18
- PTC-Heizelemente
- 19, 20, 21, 22, 23, 24
- Koppelemente
- 25, 26
- Enden der Koppelelemente 25, 26
- 25a, 25b, 26a, 26b
- stromisolierende Schicht
- 28, 28a
- schwalbenschwanzförmige Nuten der Metallelemente 15-18
- 29
- Strompfade
- 30, 31
- Enden der Strompfade 30, 31
- 32
- Mikro-Computer
- 33
- Plus-Minus-Schalter
- 34
- Temperaturskala
- 35
- Diodenleuchtband
- 36
- elektrischer Widerstand
- R
1. Heizungsvorrichtung mit elektrischen Heizelementen für Wasserbetten, die zwischen
einem Bettgestell und einer Sicherheitsfolie angeordnet ist und die Temperatur einer
Metallplatte regelt, die unter der Sicherheitsfolie eines darauf liegenden Wasserbettkerns
angebracht ist, wobei die Heizelemente mit der Unterseite der Metallplatte in einem
flachen Gehäuse über eine gut wärmeleitende Schicht wärmeleitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente aus mehreren kraft- und/oder formschlüssig durch stromleitende Koppelelemente
(25, 26) zusammengehaltenen, strom- und wärmeleitenden Metallelementen (15-18) und
dazwischen geklemmten, bei Stromdurchfluß wärmeerzeugenden PTC-Heizelementen (19-24)
bestehen, und daß die gut wärmeleitende Schicht zwischen der Unterseite (11a) der
Metallplatte (11) und den Heizelementen (15-24) als doppelseitig klebende Folienschicht
(27) mit guten stromisolierenden Eigenschaften ausgebildet ist.
2. Heizungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (15-18) aus Aluminium- oder Kupferprofilen großer Masse und damit
großer Wärmespeicherfähigkeit bestehen.
3. Heizungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die PTC-Heizelemente (19-24) aus Bariumcarbonat, Titanoxid und weiteren Zusätzen
bestehen.
4. Heizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienschicht (27) aus einer dauerelastischen, mit einem Acrylatklebstoff gefüllten
Wärmeleitfolie hergestellt ist.
5. Heizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (25, 26) von einer federnden Kontaktklammer gebildet ist, die jeweils
zwei phasengleiche Metallelemente (15, 17; 16, 18) mit den dazwischen angeordneten
PTC-Heizelementen (19-24) kraft-, strom- und formschlüssig miteinander koppelt.
6. Heizungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (15-18) an ihrer von der stromisolierenden und wärmeleitenden
Folienschicht (27) abgewandten Seite mit schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen (29)
zum formschlüssigen Eingriff der Kontaktklammern (25, 26) versehen sind.
7. Heizungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nahezu über die gesamte Fläche der Metallplatte (11) mehrere Metallelemente (15-18)
mit jeweils dazwischen befindlichen PTC-Heizelementen (19-24) angeordnet sind.
8. Heizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt vier parallel zueinander verlaufende Metallelemente (15-18) mit insgesamt
sechs dazwischen angeordneten PTC-Heizelementen (19-24) unterhalb der Metallplatte
(11) und der Folienschicht (27) aufweist.
9. Heizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungsvorrichtung (1) von zwei NTC-Sensoren (12, 13) geregelt ist, von denen
ein erster (12) außerhalb des Bereiches der Metallplatte (11) in einem Außenbereich
(14a) des Gehäuses (14) derart angeordnet ist, daß er mit dem Wasserbettkern (9) in
direktem Meßkontakt steht und von denen ein zweiter (13) in an sich bekannter Weise
unterhalb der Metallplatte (11) angeordnet ist.
10. Heizungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zur Messung der Temperatur des Wasserbettkerns (9) verwendete NTC-Sensor
(12) und der zweite zur Messung der Temperatur der Metallplatte (11) verwendete NTC-Sensor
(13) mit einem Mikro-Computer (33) verbunden sind, der beide Temperaturen stetig auswertet
und die Temperatur der Metallplatte (11) derart regelt, daß die Wassertemperatur des
Wasserbettkerns (9) auf die gewünschte, an einem Regler (6) einstellbare Temperatur
ansteigt.
11. Heizungsvorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro-Computer (33) die Oberflächentemperatur der Metallplatte (11) auf 60 °C
begrenzt.
12. Heizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die PTC-Heizelemente (19-24) so beschaffen sind, daß im Fehlerfall, z.B. bei Ausfall
der Elektronik und/oder eines der NTC-Sensoren (12, 13) selbsttätig aufgrund des ansteigenden
elektrischen Widerstandes eine Temperaturbegrenzung unterhalb der maximal zulässigen
Temperatur von 125 °C gegeben ist.
13. Heizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausfall eines NTC-Sensors (12, 13) oder beim Bruch einer dazu führenden Leitung
vom Mikro-Computer (33) durch eine Plausibilitätserkennung der Ausschluß einer Fehlfunktion
sichergestellt ist und sowohl die Temperatur der Oberfläche der Metallplatte (11)
als auch die Temperatur (9) des Wasserbettkerns begrenzt sind.
14. Heizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro-Computer (33) und der Regler (6) in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht
sind.