用於機動車輛的加熱器及其形成方法

2023-07-16 09:34:06 2

專利名稱：用於機動車輛的加熱器及其形成方法
技術領域：
本發明大體上涉及加熱器，並且尤其涉及在機動車輛、運輸車輛或其它製品中的座位、反射鏡、手柄中使用的加熱器。
背景技術：
多年以來，工業上就關心為製品例如機動車輛或其它運輸車輛的座位、反射鏡或手柄設計改良的加熱器。這種加熱器的實例公開於編號為6,084,217、5,451,747、5,045,673、4,931,627和4,857,711的美國專利中，這些專利全部在此明確地引入作為參考。然而，這些專利中公開的加熱器具有缺陷。未限制地舉例來說，在編號為6,084,217的美國專利中使用了「聚合厚膜」，而應用這種技術的缺陷顯示，使用這種薄膜的加熱器是相對不可彎曲的，這會導致存在由於身體在座位上移動而導致的潛在的噪聲問題。而且，這些加熱器在使用時僅具有一個傳統上提供的熱輸出水平。為了提高該領域中的現有技術，本發明提供了一種特別適用於在機動車輛的座位中使用的加熱器，不過它也可以適用於在其它運輸車輛或其它製品中。

發明內容
根據本發明的一個方面，本發明公開了一種加熱器及其形成方法。為形成加熱器，配設了柔性載體。載體優選由從包括聚合材料和織物材料的組中選取的材料形成。載體還優選包括與第二縱向邊緣相對的第一縱向邊緣，其中第一和第二縱向邊緣都具有帶有至少一個輪廓的凹口。第一導電介質通常置於載體之上。第一導電介質優選地由聚合材料形成並且優選地包括下列部分i)具有第一基部和多個從第一基部延伸出來的第一伸出部的負極部分，所述第一基部沿著載體的第一縱向邊緣沿著第一縱向邊緣的至少一個輪廓延伸；以及ii)具有第二基部和多個從第二基部延伸出來的第二伸出部的正極部分，所述第二基部沿著載體的第二縱向邊緣沿著第二縱向邊緣的至少一個輪廓延伸。第二導電介質也優選置於載體之上。第二導電介質通常包括多個帶，其中每個帶與多個第一伸出部中的至少一個和多個第二伸出部中的至少一個成重疊關係。通常情況下，第二導電介質具有正的導熱係數特性。
根據本發明的另一方面，第一導電介質至少包括第一部分、第二部分和第三部分，其中各個部分是隔開的。可選擇的是，每個部分均可以包括一或多個伸出部或組合。第二導電介質也被置於載體上並且插入隔開的部分之間(例如在部分的伸出部之間)。同本發明的上一個方面一樣，第二導電介質通常具有正的導熱係數特性。
根據本發明的另外一個優選方面，本發明的加熱器集成到一個製品中。作為一個實例，加熱器可以集成到機動車輛的座位中。座位通常包括用於車座的支撐部件的泡沫墊並且泡沫墊優選地包括形成於其中的空腔。裝飾層通常會大體上覆蓋泡沫墊。加熱器優選地置於泡沫墊和裝飾層之間。在一個優選實施例中，加熱器的至少一部分延伸到泡沫墊的空腔中，因此將彎曲第一導電介質的第一基部的至少一個輪廓和第一導電介質的第二基部的至少一個輪廓。


通過閱讀下面的詳細說明、權利要求書和附圖，本發明的特徵和發明方面將會更加顯而易見，其中附圖的簡要說明如下圖1是依照本發明的一個示例方面的示例的部分形成的加熱器的俯視圖；圖2是圖1中的示例加熱器在依照本發明的一個示例方面的加熱器進一步形成之後的俯視圖；圖2A是適用於本發明的加熱器的示例可選電連接件的俯視圖；圖3是具有依照本發明的一個示例方面的附加示例部件的圖1和圖2的示例加熱器的放大側剖視圖；圖4是依照本發明的一個示例方面形成的機動車輛座位的部分剖開透視圖；圖5是依照本發明的一個示例方面形成的機動車輛座位的一部分的俯視圖；圖6是用於依照本發明的一個示例方面的汽車反射鏡的示例加熱器的俯視圖；並且圖7是依照本發明的一個示例方面的反射鏡組件的剖視圖；圖8是依照本發明一個示例方面的另一個加熱器的一部分的俯視圖；
圖9是依照本發明一個示例方面的再一個加熱器的一部分的俯視圖。
具體實施例方式
本發明旨在提供一種適用於一種集成到多種製品中的改進的加熱器。例如，加熱器可以集成到多種製品例如建築物、家具、運輸車輛(例如船、火車、飛機、公共汽車)等的載體(例如構件、結構、板、地板、壁等)中或連接到它們之上。或者，加熱器可以集成到運輸車輛的多個部件例如座位、反射鏡或反射鏡裝置(例如後視鏡、側視鏡等)、變速撥叉、板、腳坑、腳踏墊、貨物或底座襯墊、窗或其它部件中或是連接到它們之上。加熱器特別適於集成到機動車輛的座位中。更特別地，加熱器適於與座部、背部、頭靠部或其組合結合。
在另一種汽車應用中，本發明可以用在轉向組件中。同樣，加熱器可以置於方向盤的多個區域上，包括方向盤組件的轂、輪、輻條、轉彎指示燈或撥叉，或是與這些區域結合。同樣，本發明的加熱器也可以放置在整個車輛的任何位置，並且最有利地是，放置在通常與車輛的駕駛者接觸的部件上，例如扶手、用戶控制接口等等。
除了汽車應用之外，可以預見，本發明可以包含在其它應用中，例如底座墊、輪椅、衣物或可以與人接觸的所有其它物品。
另外，除了個人舒適性應用之外，本發明可以用在下列方面，包括紅外線檢測技術、通過浸沒加熱器或應用於容器的外壁而加熱電或機械部件乃至加熱流體。而且，加熱器可能包括或是與下列物品結合用於接收或傳遞射頻的天線；傳感器，例如座位佔用者傳感器(例如，與氣囊等一起使用)或是用於兒童活動座位的傳感器；用於在車輛的溫度(內部溫度等)過高或過低時發出警報的報警裝置；其組合等。在一些或所有的上述應用中，加熱器可以配設有壓力傳感器以確定存在作用在加熱器或傳感器上的作用力。
同此前的加熱器相比，本發明的加熱器可以顯示出一或多個優點。作為一個實例，加熱器可以控制其熱輸出而不需要使用例如控制器、恆溫器、溫度傳感器、其組合等部件。當然，可以預期，加熱器可以帶有這些部件以助於控制或調節由加熱器輸出的熱量。作為另一個優點，加熱器及其部件的幾何結構、尺寸、材料和配置可以有助於在車座或其它製品中形成更高效的加熱系統。作為一個實例，優選的加熱器可以由向加熱器增加柔性的材料形成，從而有助於將可能由加熱器生成的噪聲最小化。作為另一個實例，優選的加熱器可以包括一或多個輪廓、開口或空腔以用於輔助加熱器的彎曲，因此允許加熱器與製品的輪廓相符，特別是有助於將加熱器連接到製品上。
在一或多個可選實施例中，本發明的加熱器也可以用於可選地啟用加熱器的一或多個區域以提供可選的加熱、操縱由加熱器生成的熱輸出或是兩者。在一或多個可選實施例中，使用者可以優選地控制由本發明的加熱器提供的熱量的位置和強度。
通常情況下，本發明的加熱器將包括下列部件之一或是其組合1)優選地配置為柔性板的載體；2)置於載體上的第一導電介質，第一導電介質優選地包括第一部分和第二部分，其中每個部分優選地包括基部和多個從基部延伸出來的伸出部；3)用於將第一部分與第二部分相互連接的第二導電介質，第二導電介質優選地包括多個電阻帶，電阻帶優選地將第一部分的多個伸出部與第二部分的多個伸出部相互連接，其中第二導電介質優選地顯示出正的導熱係數特性。
可選擇的是，第一導電介質可以包括第三部分，第三部分用於輔助加熱器提供多個熱輸出級或用於允許加熱器不同位置的可選加熱。
參照圖1、2和3，圖中顯示了依照本發明的示例加熱器10的形成。加熱器10包括置於載體18上的第一導電介質12和第二導電介質14。通常，加熱器10配置為柔性板(即具有相對的表面和在其中的厚度)，但是也可以使用其它的形狀或配置。
例如，儘管在一個實施例中載體18可以是柔性的，但是可以預見，載體也可以是剛性的或半剛性的或並非存在的(下文將詳細討論)。不管載體18的剛度特性如何，載體能夠以希望的多種形狀和配置形成，而這取決於應用(例如座位、座椅靠背、頭靠、反射鏡、方向盤或任何可以被加熱以增強用戶環境的製品)。此外，載體可以包括用於輔助應力消除的輪廓，應力特別出現在加熱器受到來自壓力、運動等的應力時。
如圖所示，載體18配置成具有相對表面26、28的板。如圖1、2和5的特定實施例中所示，載體18大體上為細長的並且通常為矩形，並且更優選地為沙漏形。如圖所示，載體18具有長度(L)和寬度(W)並且包括外周邊22，外周邊22大體上連續地圍繞載體18延伸，大體上界定了載體18的形狀。所示周邊22包括第一縱向邊緣32和第二縱向邊緣34。
在所示特定實施例中，第一縱向邊緣32和第二縱向邊緣34具有有助於形成沙漏形的剪切口。例如，縱向邊緣32、34分別界定了第一凹口38和第二凹口40，第一凹口和第二凹口又分別界定了第一凹面44和第二凹面46。第一凹口38通常與第二凹口40相對並且大體上是第二凹口40的鏡像。兩個凹口38、均40可以包括一個或多個至少部分地界定了空腔44、46的輪廓48、50和52。在所示特定實施例中，凹口38、40均包括兩對相對的凸輪廓48、一對相對的凹輪廓50和一個中央凹輪廓52。載體18也可以包括位於第一凹口38和第二凹口40之間並且通常為矩形的開口58。
加熱器、載體或兩者均可以製成希望的形狀並且這種形狀可以基於加熱器的應用。因此，除非另外聲明，否則載體或加熱器的形狀不應限制本發明。作為實例，加熱器、載體或兩者均可以包括圓形、卵形、橢圓、正方形、矩形、幾何形、非幾何形、對稱的或不對稱的或其組合等配置。另外，加熱器、載體或兩者可以預成形(例如預成形為平面或波形)從而與製品例如方向盤或其它製品相對應。或者，加熱器、載體或兩者都可以是柔性的以允許這種對應。
在本發明的一個優選實施例中，載體可以連接到製品(例如座位、反射鏡等)的一個或多個部件上。或者，第一載體可以提供釋放表面，所述釋放表面允許第一和第二導電介質被傳遞給製品的一個或多個部件，這樣一個或多個部件就會變成載體。這可以依照多種技術實現，例如依照貼花、可容基底、活動基底等。或者，第一和第二導電介質可以通過印刷、噴霧、滾壓、輕敷、刷塗、澆注等置於製品本身的一個或多個部件上，同樣這一個或多個部件變成加熱器的載體。
可以預期，載體18可以是導電的、不導電的或是部分導電的。這包括導電性、導熱性和擴散性。而且，為了連接的目的，載體可以配置成夾持和保持靜電荷，因此允許載體將其自身連接到製品(例如反射鏡組件、座位等)的部件上，可以使用或不使用粘附或緊固技術。
可選地，或與上述結合，載體還可以包括一種或多種粘著材料或層以把載體連接到部件上。粘著材料可以把載體塗敷到載體上，或者載體自身可以由具有粘著材料或具有粘著特性的材料組成。粘合劑可以使用例如印刷、噴霧、滾壓、輕敷、刷塗、澆注等技術放置在載體的一或兩側上。
載體18可以由多種材料形成，包括例如塑料的聚合材料、彈性體、熱塑性塑料、合成物等。載體18也可以由編織或非編織織物材料、紙材料、浸漬纖維、纖維材料等製成。載體18優選具有大約1微米或更小與1釐米或更大之間的厚度，更優選地具有大約10微米和1毫米之間的厚度，更優選地具有大約50微米和大約200微米之間的厚度。
用於載體的一種優選材料是可在商業上獲得的商標為MELINEX的聚酯薄膜，該聚酯薄膜的名稱編號為ST505，由杜邦公司出品。用於載體的另一種優選材料為同樣由杜邦公司出品的商標為TYVEK的商業上可獲得的spunbound烯烴。用於載體的另一種優選材料是可在商業上獲得的商標為CETUS的聚酯薄膜，該聚酯薄膜的名稱編號為CP2101，由Cetus公司出品。用於載體的另一種優選材料是在商業上可以獲得的尼龍聚酯或聚醚醯亞胺，它們的商標名稱為ULTEM，名稱編號為1000或其它，由通用電氣公司出品。
當然，也可以獲得其它類型的底部在材料用於載體，例如陶瓷、玻璃、聚合材料(例如塑料、彈性體、熱塑性塑料、熱固性塑料等)、聚酯、聚乙烯、聚酯薄膜、編織材料(例如尼龍或布料)等。
優選的載體具有有利的性能，例如強度、柔性、剛度、彈性、介電性能及其組合等，這取決於其應用。載體也可以是透明的、不透明的或可以反射的等。優選地，載體是耐熱的(例如最高80℃或更高)。另外，載體可以顯示出對絲網印刷材料(例如聚合物)的相對較高的接受性。
在優選實施例中，特別是對於座位應用，但是也可以用於其它應用，用於本發明的載體的材料顯示出在失效時的伸長率等於或大於15％，更優選地大於35％，更優選地大於50％，並且更優選地大於70％。同樣在優選實施例中，用於本發明的載體的材料顯示出的介電常數等於或大於0.5，更優選地大於1.0，並且更優選地大於2.0。
第一導電介質12能夠以多種配置(例如，以間隔開的平行線、鋸齒形、蛇形、相對的交叉線等)放置在載體18上。通常情況下，第一導電介質12被分成第一部分或負極部分70和第二部分或正極部分72，它們在載體18上彼此遠離排列。優選地，負極部分70不會與正極部分72直接電連接。在此使用時，僅僅使用了術語「正」和「負」，因為部分70、72之一在電學上將連接到電源的正極端子上，而另一個部分在電學上將連接到負極端子上，如下文進一步所述。應當理解，部分70、72可以交換或轉換。優選地，部分70、72中的每一個分別包括基部74、76和多個從基部74、76向外延伸的伸出部80、82。如圖所示，一個部分70的多個伸出部80遠離另一個部分72的多個伸出部82而排列。此外，負極部分70的多個伸出部80彼此遠離間隔排列，並且正極部分72的多個伸出部82也彼此遠離間隔排列。
在所示特定實施例中，負極部分70的基部74沿著載體18的大體上整個第一縱向邊緣32延伸，而正極部分72的基部76沿著載體34的大體上整個第二縱向邊緣34延伸。這樣，兩個基部74、76就像載體18的縱向邊緣32、34一樣均包括相同的凹口38、40、空腔44、46以及輪廓48、50和52。基部74、76也包括開口88，它向下向基部74、76的中心延伸，且與凹口38、40空腔44、46和輪廓48、50和52相鄰。
伸出部80、82顯示為從基部74、76之一向基部74、76中的另一個伸出但是並未與基部74、76的另一個實際接觸的細長指狀物。如圖所示，特別是如圖1所示，其中僅第一導電介質12置於載體上，負極部分70的伸出部80與正極部分72的伸出部82交叉或間斷從而在伸出部80、82之間形成間隙90。
第一導電介質12可以由多種材料例如金屬、導電塑料其組合等組成。儘管可以預期第一導電介質12的第一和第二部分70、72可以由不同的材料形成，但是它們優選由一種材料形成。在一個優選實施例中，第一導電介質12由可以印刷(例如絲網印刷)在載體18上的聚合材料形成。
作為一個示例實施例，用於第一導電介質12材料為聚合材料，例如以商業上可獲得的商標為POLYMER SILVER CONDUCTOR 5025的聚合物厚膜組合物，該組合物可以由總部地址為1007 Market Street，Wilmington，DE 19898的杜邦公司出品。在該實施例中，第一導電介質12通常絲網印刷在載體18上，這樣介質12具有的厚度就大約為2微米到大約4毫米，更優選地為大約6微米到1毫米，並且更優選地為大約12至大約15微米。一旦印刷，導電介質12通常就會受熱以固化。例如，載體18和介質12可以置於箱爐中並且介質12在大約80℃和大約180℃之間的溫度下固化大約1至大約10分鐘，更優選地在大約100℃和大約140℃之間的溫度下固化大約3至大約8分鐘，更優選地在大約115℃至大約125℃的溫度下固化大約5至大約6分鐘。作為可選實例，對於卷到卷的絲網印刷機，載體18和介質12可以暴露至大約100℃至大約200℃的溫度下大約20秒至大約3分鐘，更優選地暴露至大約120℃至大約160的溫度下大約40秒至大約2分鐘，更優選地暴露至大約140℃的溫度下大約一分鐘以固化介質12。
儘管已經討論了用於基部的一種或多種配置，但是可以預期，本發明的基部也能夠以多種替換配置布置。同樣地，基部可以在載體的相對側、相鄰側或同一側上，或者可以部分或完全地成疊且具有插入的絕緣材料。基部的形狀可以幾何形狀或非幾何形狀。類似地，基部的形狀可以是對稱的或不對稱的。一些可能的基部形狀包括具有一或多種弓形邊框(例如圓形、環形、橢圓、卵形、螺旋形及其組合等)的形狀，具有一或多種線狀邊框(例如矩形、正方形、等邊形等)的形狀。同樣可以預期，基部可能包括弓形和線狀邊框中的多種。
在另一個實施例中，一個基部可以部分或完全地圍在另一個基部中。作為一個實例，第一U形基部可以用交叉等方式配置的從基部延伸的伸出部部分地圍繞第二相應的U形基部。作為另一個實例，第一基部的形狀可以製成封閉的配置(例如作為圓圈、正方形、矩形等)，這樣第二基底(可以具有相應的形狀或非相應的形狀)部就可以大體上包圍在第一基部中。在任一實例中，加熱器可以包括任何在此描述的配置。
儘管顯示了兩個基部，但是可以預見，可以使用附加的基部。而且，電學上正基部的數目可以等於或不等於電學上負基部的數目。
因此，和基部一樣，伸出部能夠相對於基部以及彼此之間以不同的圖案布置。一些可能的圖案包括交叉的蛇形、直線、曲線、螺旋、矩形、鋸齒形等。在圖2所示實施例中，來自第一基部的每個第一伸出部都由不超過一個來自第二基部的第二伸出部與下一個最接近的第一伸出部間隔開。然而，可以預期，來自第一基部的第一伸出部可以由兩個或更多來自第二基部的第二伸出部與下一個最接近的第一伸出部間隔開。在這樣一個實施例中，優選但並不必需的是，第二導電介質僅僅將第一基部的第一伸出部與第二基部的第二伸出部相互連接。
此外，可以預期，第一導電介質的兩部分可以形成重疊關係以便生成更希望的電路，以用於加熱器的可選的生熱。例如，在如圖9中顯示的實施例中，雖然在下文中詳細地論述，不過從圖中可以看出第一導電介質的第一部分能夠以與第二部分重疊的關係配置。在這種情形下，絕緣或不導電的材料通常會插入第一和第二部分之間，從而防止電流從一部分直接移動到另一部分而不會穿過第二導電介質。當然，在某些情形下(例如，這樣電流就僅僅穿過第二導電介質的一部分)可能希望在部分之間直接通電。然而，第一和第二部分中間也可以插入第二導電介質，或者提供一種加熱電路。例如，第二導電介質可以夾在第一和第二部分的一部分之間。這樣，當電流從第一和第二部分移動時，第二導電介質可以在其中生熱。
第一導電介質的不同部分的這種重疊關係提供了形成更多複雜電路設計的能力。具有更複雜電路的一個優點是能夠從單個加熱電源生成多個熱量輸出的能力。另一個優點是提供具有一個以上可選地被啟用的加熱區域的加熱單元的能力。
在任何可能的基部配置中，所述部分的寬度和厚度可以是整個一致的、可變的或是逐漸變窄或擴大的。同樣，第一或第二基部的伸出部的寬度和厚度也可以是整個一致的、可變的或是逐漸變窄或擴大的。另外，第一和第二伸出部的長度和寬度可以在整個加熱器中變化。此外，伸出部可以相對於彼此、基部、另一個基部的伸出部或相對於第二導電介質平行、偏斜、非平行等。
和基部一樣，來自任一基部上的伸出部可以彼此重疊，且不導電介質放置在重疊區域中間。
基部和伸出部的材料可以相同，也可以不同，這取決於應用。此外，伸出部可以與第二導電介質相互連接通，這樣基部就被連接起來。
或者，可以預期，並不存在伸出部，並且基部與導電介質直接接觸。該配置的實例包括具有插入的導電介質的基部的重疊。在另一個實例中，基部可以鄰近地配置，或者具有插入的導電材料。在上述實例中，可以預期兩個以上基部的應用。
參照圖2和3，在多種配置中，第二導電介質14可以置於載體18上。第二導電介質14可以為連續的、間歇的、平面的、幾何形的、波形的及其組合等。優選地，第二導電介質14在電學上將第一導電介質12的正極部分72與第一導電介質12的負極部分70連接起來。
在圖2所示的示例實施例中，第二導電介質14包括多個帶94，圖中顯示的帶94是彼此分開的，但是它們也可以相互連接。每個帶94都是細長的並且與第一導電介質12的伸出部80、82一起延伸和/或優選地與其平行，並且每個帶94在電學上都將負極部分70的伸出部80與正極部分72的伸出部82連接起來。如圖所示，每個帶94都重疊並且與負極部分70的伸出部80和正極部分72的伸出部82直接接觸。
同樣優選但未必必需的是，多個帶94的每一個具有大體上相同的尺寸和形狀，並且帶94大體上均勻地彼此遠離地分開。此外，帶94優選具有同彼此和整個的每個帶94相比均勻的密度。這樣，加熱器10通常就可以沿著加熱器10的長度和/或寬度產生更加均勻的熱強度。
第二導電介質14可以由包括金屬、塑料或其組合的多種材料組成。優選地，材料顯示出如下文進一步討論的那樣的相對較高的正導熱係數(PTC)。儘管可以預期帶94可以由不同的材料形成，但是它優選由一種材料形成。在一個優選實施例中，第二導電介質14由可以印刷(例如絲網印刷)在載體18上的聚合材料形成。
在一個示例實施例中，形成第二導電介質14的材料可以為聚合材料，例如商業上可獲得的商標為PTC CARBON RESISTOR 7282的聚合物厚膜組合物，該組合物可以由總部地址為1007 Market Street，Wilmington，DE 19898的杜邦公司出品。在該實施例中，第二導電介質14通常絲網印刷在載體18上，這樣介質14具有的厚度就大約為1微米到大約1毫米，更優選地為大約3微米到10微米，並且更優選地為大約6至大約8微米。可選的印刷方法包括絲網印刷、噴墨印刷等。一旦印刷，導電介質14通常就會受熱以固化。例如，載體18和介質14可以置於箱爐中並且在大約90℃和大約200℃之間的溫度下固化大約2至大約30分鐘，更優選地在大約110℃和大約150℃之間的溫度下固化大約5至大約15分鐘，更優選地在大約130℃的溫度下固化大約10分鐘。作為另一個實例，對於帶式乾燥機，載體和介質14可以暴露在大約110℃和大約210℃之間的溫度下大約1分鐘至大約20分鐘，更優選地暴露在大約130℃至大約170℃之間的溫度下大約2分鐘至大約10分鐘，更優選地暴露在大約150℃的溫度下大約3至大約5分鐘。
可以在上述印刷方法中使用的其他導電介質包括含水聚合物，包括導電性填充劑(例如導電金屬粉、金屬氧化物、銀、銅等)、電阻填充劑(例如碳等)、薄膜(例如聚氨酯、紫外線固化聚合介電組合物、熱固樹脂(例如環氧樹脂、酚樹脂等)等)、具有碳黑的乙烯醋酸乙烯酯共聚物樹脂或其組合。優選地，墨不透光並且可以包括下列粘合劑中的一種或多種樹脂基丙烯酸墨、硼矽酸鹽鉛玻璃、熱固樹脂(例如環氧樹脂、酚類、密胺樹脂)或導電粉劑。
第二導電介質能夠以替代所顯示圖案的多種圖案應用。在一個實施例中，導電介質可以模仿(例如平行延伸)第一和第二基部的圖案。優選地，導電介質至少部分地插入第一和第二基部的伸出部之間。在作為帶等提供時，導電材料可以相對於基部的伸出部或基部自身平行、傾斜、偏斜、垂直或盤旋。同樣，第二導電介質的圖案也可由同心或非同心幾何配置構成，例如圓形、正方形、卵形等。另外，第二導電介質可以隨機或系統地放置在基部的伸出部之間或基部之間，並且可以包括具有切口部的多個帶。導電材料帶也可以切成或破碎成零件。
雖然已經公開了用於第一和第二導電介質的優選材料，但是可以預期，其它材料也可以用作層或是提供第一和第二導電介質的部分或全部。這些材料的實例包括箔帶、轉印紙、條帶板、套筒、導電線的絞合線、導線、沉積金屬、板材料、縫紉材料等。其它材料包括金屬(例如鋁、鉻、鎳鉻合金等)、碳、薄膜、泡沫(熱導電性或非熱導電性)(例如由foam international出品的Comfortem)、具有導電塗層例如銀、聚合材料(作為薄膜塗敷或者印刷，例如在下文中更詳細討論的那樣)的導電織物。
本發明的加熱器10通常包括一個或多個(例如一對)電連接件100、102。優選地，每個連接100、102分別與負和正極部分70、72的基部74、76之一電連通。
本領域的技術人員應當理解，可以使用多種電連接件。在圖2所示的特定實施例中，每個電連接件100、102均包括導線104(例如銅包導線)，導線104具有連接(例如焊接)到箔片108(例如導電帶)的端部106並且具有端部106的片108連接(例如粘附)到基部74、76之一上。在替換示例實施例中並且參照圖2A，使用了電連接件110，其中構件112包括連接到基部74之一上的鉚釘114和連接到導線120上的眼孔116。
有利的是，本發明的加熱器可以形成有僅僅一個或兩個電連接件以經由基部、伸出部、第二導電介質(例如帶)或其組合提供電流。當然，如果希望或是需要的話，也可以使用附加的連接。作為附加的價值，加熱器10的形成可以是使整個第一和第二導體由單個載體18支撐而不需要附加的層來支撐。當然，如果希望或是需要的話，也可以使用附加的層。
電連接件可以位於載體的相同側。或者，電連接件可以位於載體的相對側或相鄰側。而且，電連接件可以在載體上彼此對角地相對。因此，電連接件可以放置得使伸出部的相鄰部之間的電通路的總和大體上相等或大體上不相等。
電連接件可以集成到具有正和負引線的單個單元中，或是分成兩個或更多連接中。另外，電連接件可以集成到單個伸出部或「尾部」或多個「尾部」，它們用於將加熱器電連接到電源或能源(例如電池)上。
本發明的加熱器能夠以一或多個熱輸出操作。可以使用多種技術來生成多個熱輸出。例如，參照圖8和9，可以配置兩或多個電路來以不同的輸出級操作並且電路可以置於或印刷在一、二或更多載體上。或者，參照在此包含的任意實施例，兩或多組電連接件可以向一、二或更多印刷在一、二或更多載體上的電路輸送不同的能級(例如電壓)。此外，可以配置一、二或更多電連接件來輸送不同的輸出級以向上述配置的加熱器輸送不同的輸出級。
本發明還可以包括一或多種安全控制特徵，包括恆溫器、具有負溫度係數(NTC)電阻器、正溫度係數保險絲或某些其它溫度傳感裝置的控制模塊。而且，可以使用恆溫係數(CTC)來消除發熱元件的溫度對由發熱元件生成的熱量的影響。上述特徵可以允許系統一旦檢測到溫度過高或是系統中出現短路就會關閉。
而且，本發明可以配備有一或多種開關(例如閂鎖開關或瞬時開關)，從而向本發明的加熱器施加電流。例如，可以使用與瞬時開關結合使用控制模塊來將加熱裝置打開或關閉。或者，可以使用開關(例如通/斷開關)物理地連通和/或斷開包括加熱器與能源的電路。也可以使用其它開關，包括電壓控制電位計、多個用於允許選擇溫度設置(例如高溫-低溫-關閉)的行程開關、多極開關等。
本發明的加熱器電連接到能源上以生成經過加熱器的電流以生成熱量。能源可以提供交流電、直流電或其組合。在汽車應用中，優選地，加熱器電連接到汽車電源(例如，12伏電池)上。或者或是此外，加熱器可以連接到車輛中的交流發電機、控制模塊或其它電子元件上。
在包括圖3在內的所有所討論的實施例中，可以在加熱器10的導電介質12、14上層壓絕緣層130。絕緣層130可以由羊毛、紗網等形成並且可以經由粘合劑等緊固至載體18。
儘管圖3中顯示了絕緣層130，但是可以預期，更加有利的是，加熱器10在形成時沒有任何這種附加絕緣層130。此外，可以預期，絕緣層130可以由座位(例如，裝飾層的一部分)提供，並且絕緣材料並不一定要明確地附著或使用其它方式連接到加熱器10上。絕緣材料的應用很多並且至少包括在下文中應用保護塗層中所使用的方法。
作為另一種選擇，第一導電介質12、第二導電介質14或兩者可以完全或部分地被保護塗層覆蓋。在一個優選實施例中，第一和第二導電介質12、14覆蓋有由聚合介電組合物形成的保護性介電塗層。優選地，塗層是可固化的(例如可紫外線固化的)、不溶解的或是其組合。塗層可以通過幾種方法塗敷到導電介質12、14上，例如印刷、噴霧、滾壓、輕敷、刷塗、澆注等，但是優選絲網印刷在介質12、14上。塗層厚度最多為5毫米或更多，並且厚度優選在大約10微米和大約4毫米之間，更優選地厚度在大約100微米和大約3毫米之間(例如，厚度在大約1至大約1.2毫米之間)。在一個優選實施例中，保護層具有電或熱絕緣特性。
可用於絕緣層和保護層的材料包括與用於載體相同的材料。可以向絕緣和保護層使用具有電介質性能的附加層，包紙、薄膜(例如聚氨酯，紫外線固化聚合介電組合物、熱固樹脂等)、乙烯板、羊毛、紗網、柔性薄板(例如彈性、聚酯對苯二酸鹽、聚碳酸酯等)、泡沫(例如熱傳導性、非熱傳導性、聚氨酯、氯丁橡膠等)、玻璃等。然而，在特定層配置中，保護層也可以是能導電的。
在本發明的所有實施例中，可以預期，在本發明的加熱器應用到具體製品(例如座套、反射鏡等)上之前，可以將粘合劑置於載體或導電介質之上或其任一側上。還可以預期，粘合劑可以位於載體的兩側上以將粘附一或多個與加熱器相關的附加部件，例如保護層等。而且，可以預期，在本發明中可以不使用粘合劑，而是使用靜電或某些其它自連接來將加熱器安裝或固定到製品的特定區域上。
在車座和反射鏡中的應用如此前所述，本發明的加熱器10可以集成到多種製品中。特別參見圖4和圖5，作為一個實例，所示加熱器10被集成到車輛的座位140中。本發明的加熱器10可以位於機動車輛座位的多個部分中，例如支撐部、靠背部、肩部支撐部或頭靠。加熱器可以位於座位的裝飾和座位的泡沫墊之間。加熱器也可以集成到座位的裝飾中、座位的泡沫墊中或是兩者之中。
參照圖4，圖中顯示了座位140，且圖2和圖3中的加熱器10置於座位靠背部件142和座位支撐部件144中。在所示實施例中，座位140的每個部件142、144都包括裝飾層146和泡沫墊148，並且每個加熱器10都大體上放置在泡沫墊148和裝飾層146之間。優選地，每個加熱器10都緊固至座位140(例如，裝飾層146、墊148或兩者)以保持加熱器10相對於座位140靜止。也可以預期，可以使用如圖3所示帶150(例如雙向帶)或是其它緊固件或粘合劑將加熱器10緊固到座位140上，特別是緊固到泡沫墊148上。
在如圖5所示的更優選的實施例中，加熱器10的中央部160被向下栓緊在座位的泡沫墊162的頂上，且中央部160至少部分地延伸到墊162的空腔164(例如，溝槽)中。如圖所示，綁繩170延伸通過開口58，超過加熱器10的中央部160的頂部，將加熱器捆牢。更加有利的是，當加熱器10的中央部160伸入墊162中時，載體18的輪廓48、50、52和第一導電介質12在空腔164處圍繞泡沫墊162彎曲，因此緩解了可能置於第一導電介質12上特別是置於第一導電介質12的基部74、76上的應力。此外，開口58也用於在加熱器10的中央部160伸入墊中時緩解應力。儘管使用了輪廓48、50、52和開口58來緩解在應用至泡沫墊162時的應力，但是應當理解，輪廓48、50、52和開口58也可以有助於緩解加熱器10圍繞應用它的對象彎曲的任意位置處的應力。
在一個可選實施例中，本發明與反射鏡組件相結合。在該實施例中，加熱器的形狀、載體或是兩者均可能改變成反射鏡組件的相應形狀。這樣一個實施例的實例顯示於圖6中，其中加熱器10配設有載體18、第一導電介質12和第二導電介質14。
第一導電介質12優選地配設有第一基部74和第二基部76，第一基部74和第二基部76分別具有相關的帶有相反電荷的第一和第二電連接件100、102。優選地，第一和第二基部74、76的形狀、載體18或兩者均與反射鏡12、背襯或兩者的形狀相符。另外，可以預期，第一和第二基部74、76在沿著載體14延伸時可以具有變化的寬度。
多個交叉的第一和第二伸出部80、82從第一和第二基部74、76中延伸出來，這些伸出部具有依照第一和第二基部74、76的輪廓和反射鏡的輪廓的變化的長度(例如，逐漸變大或變小)。優選地，伸出部80、82彼此平行，然而，也可以預期到其它配置，如同這些配置在此公開一樣。而且，也可以預期到其它圖案，如同在此公開一樣。
優選地，部分70、72中的每一個分別包括基部74、76和多個從基部74、76向外延伸的伸出部80、82。如圖所示，一個部分70的多個伸出部80遠離另一個部分72的多個伸出部82而排列。此外，負極部分70的多個伸出部80彼此遠離間隔排列，並且正極部分72的多個伸出部82也彼此遠離間隔排列。
或者，在另一個實施例中，參照圖7，本發明的加熱器10可以應用至或集成到反射鏡組件180(例如側鏡、後視圖反射鏡等)中。反射鏡組件180通常配設有反射鏡182、反射鏡背襯184和外殼186，不過每個部件都不一定是必需的。在所示實施例中，加熱器10包括連接到反射鏡182、背襯184或兩者上的載體18。然而，可以預期，反射鏡182或背襯184也可以是加熱器10的導電介質的載體。
可以使用多種技術將載體18應用(例如連接)到反射鏡182、背襯184或兩者上。在一個實施例中，可以使用粘合劑、緊固件其組合等實現加熱器10與反射鏡182或背襯184的連接。或者，也可以連接加熱器10而不使用粘合劑或緊固件。例如，加熱器10可以靜止地粘附到反射鏡182或背襯184上。作為另一種可選方案，載體18可以由具有粘著特性的材料組成，從而將加熱器10粘附至反射鏡組件180。
或者或是此外，可以預期，反射鏡組件可以配置成將加熱器10固定至其本身。例如，反射鏡182、背襯184或兩者可以包括一或多個凹部以將加熱器10容納並且固定到那裡。作為另一個實例，加熱器10可以夾在並固定在反射鏡182和背襯184之間。此外，反射鏡組件180可以配設有整體式緊固件(例如搭扣配合)以固定加熱器10。
除了第一導電介質12和第二導電介質14之外，電連接件100、102也可以直接連接到反射鏡182、背襯184或兩者上。更加有利的是，可以使用在此所述的任意技術將加熱器10的任何未不放置在反射鏡組件180的一部分之上或是集成到反射鏡組件180的一部分之中的部分粘附或緊固至反射鏡組件180。例如，反射鏡182或背襯184可以覆蓋有第二導電介質14而第一導電介質12可以依照另一種技術放置在第二導電介質14上。另外，可以預期，反射鏡182可以與第一導電介質、第二導電介質或兩者接觸。然而，可選擇的是，可以如希望的那樣將在此描述的一或多種附加層(例如絕緣層、保護層其它或是其組合)放置在第一導電介質12上。
在操作中，可以操作加熱器10以大體上與用於加熱座位的加熱器相同的方式加熱反射鏡182。更加有利的是，加熱器可以有助於從反射鏡182上除去凝露、霧或其它形式的水。
操作在操作中，並且參照圖2和4，一個電連接件102被連接到電源(未顯示)的主動端子上，並且另一個連接100連接到電源的負極端子上。反過來，當電源向加熱器10供電時，電流從一個電連接件100流向第一導電介質12的負極部分70的基部74。電然後流動到負極部分70的伸出部80並且通過第二導電介質14的帶94流至第一導電介質12的正極部分72的伸出部82。此後，電流動至並且經過第一導電介質12的正極部分72的基部76，並且通過電連接件102流出加熱器10。由於第二導電介質14的電阻，帶94的溫度升高，因此加熱座位140特別是座位140的裝飾146。更加有利的是，第二導電介質14的帶94顯示出正的導熱係數特性，這樣帶94就自我限制它們將會多麼熱。更具體地說，對於施加到第二導電介質14上的特定電壓，第二導電介質14的電阻將會升高，這又會使流經第二導電介質14的電流降低直至達到平衡。如同本領域的技術人員認識到的那樣，可以改變多種變量，例如施加到加熱器上的電壓、第二導電介質14的組合物、第二導電介質14的尺寸和配置及其它，這樣就可以在希望的熱輸出處實現介質14的平衡。還可以預期，在使用以後，第二導電介質的電阻可能會在大約15％和大約25％之間變化(例如變大)。如果出現這種情形，通常希望在設計第二導電介質的配置時能夠考慮到變換而仍又生成優選的熱輸出。
在優選實施例中，第一導電介質的正極部分與第二導電介質的負極部分之間的距離(即第二導電介質為將部分相互連接而橫跨的距離)可以設置成有助於在操作期間控制第二導電介質、加熱器或兩者的溫度。在所示優選實施例中，正極部分72的伸出部82通常與負極部分70的伸出部80隔開大約0.5毫米至大約1釐米的距離，更優選地隔開大約1.5毫米到大約5毫米的距離，更優選地隔開大約3毫米的距離。同樣在優選實施例中，第二導電介質14、加熱器10或兩者達到大約0.0℃和大約100℃之間的溫度，更優選地達到大約25℃和大約80℃之間的溫度，更優選地達到大約50℃和大約70℃之間的溫度。
除此前的實施例之外，也可以預期，在本發明的範圍內，加熱器可以包括具有至少三個部分的導電介質，且這三個部分中插入了第二導電介質。在這樣一個實施例中，第一導電介質的所有三個部分都可以通過第二導電介質電連接，因此提供了形成多個加熱電路的能力。例如，可以在第一和第二部分之間、第一和第三部分之間、第二和第三部分、或所有的三個部分之間形成一或多個電路。而且，在使用具有至少三個部分的導電介質時，可以在其中插入了第二導電介質的任何兩個部分之間可選地生成許多電路。這樣，就可以生成優選的加熱器區域。
在該可選的配置中，第一導電介質的一部分連接到第一或正極端子上，並且另一部分連接到電源的第二或負極端子上以形成第一加熱電路。通過將第一導電介質的另一部分連接到電源的正或負極端子上，就可以在該部分和連接到帶相反電荷的端子上的任何其它部分(例如，上述部分或附加部分)之間生成第二加熱電路。
更加有利的是，在此公開的開關裝置可以用於可選地並且在電學上將第一導電介質的一部分連接到電源的正或負極端子上。此外，應當理解，所討論的用於載體、第一和第二導電介質的材料也可以適當地用在下列實施例中並且可以如同此前討論的那樣應用。還可以預期，下面的實施例可以包括絕緣層，絕緣層由相同的材料形成並且可以應用到此前實施例中所述的載體、導電介質或其組合上。
因此，如圖8和9所示(圖9參見括號中的數字)，圖中顯示了兩個示例加熱器190(290)，所述加熱器配設有具有施加到載體194(294)上的至少三個部分的第一導電介質192(292)。所述至少三個部分包括第一部分202(302)、第二部分204(304)和第三部分206(306)。優選地，第一、第二和第三部分202、204和206(302、304和306)中的每個均配設有基部208、210和212(308、310和312)和多個分別從基部208、210和212(308、310和312)延伸的伸出部214、216和218(314、316和318)。如同在此包含的另一個實施例一樣，可以預期，第一、第二和第三部分202、204和206(302、304和306)中的每一個還配設有適於將所述至少三個部分連接至電源的電連接件220(330)。更加有利的是，控制設備(例如開關裝置或其它裝置)用於可選地將所述至少三個部分連接到電源的正或負極端子上。
通常可以預期，第一導電介質192(292)的部分可以經由第二導電介質226(326)連接起來。例如，可以預期，可以通過在載體194(294)的一部分或全部上應用第二導電介質226(326)而將一部分的任何伸出部、基部或其它部分連接至該部分的任何其它伸出部、基部或其它部分。在該示例實施例中，第一導電介質192(292)被施加到載體194(294)上並且可選地部分或是完全由第二導電介質226(326)覆蓋。這樣，就可以通過下列步驟實現閉合電路電連接i)電源、ii)第一導電介質的任何一部分、iii)第二導電介質和iv)第一導電介質中的任何其它一部分，其中每個閉合電路都可以加熱加熱器的不同部分和/或改變其熱輸出。更加有利的是，可以使用開關裝置來可選地指引電流通過第一和第二導電介質。
使用者可以向至少三個部分中的任意兩部分供電以加熱位於這兩部分之間的區域的第二導電介質。同樣，使用者可以向至少三個部分中的兩個以上的部分中通電，從而加熱第二導電介質的附加區域，從而增大加熱器190(290)的整個熱輸出。
更詳細地參照圖8，加熱器190的一部分配設有施加到載體194上的第一導電介質192。第一導電介質192配設有至少三部分，即第一、第二和第三部分202、204和206。
第一部分202優選地位於載體194寬度的中心並且包括沿著載體194的長度延伸的基部208。多個間隔的伸出部214橫向於載體194的長度延伸，它們優選地與第一基部208偏斜(例如大體上垂直)。更加有利的是，伸出部可以從第一基部208的一側或兩側延伸出來，並且可選地，從一側延伸出的伸出部可以相對於從相對側延伸出來的伸出部對準或交叉。儘管並未顯示，但是第一部分202連接到開關裝置上，開關裝置可選地將第一部分202連接至電源的負或正極端子。
第二部分204包括兩個基部210，它們沿著載體194的長度延伸並且優選地與第一基部208同等擴張。同第一基部208一樣，第二基部210配設有多個隔開的第二伸出部216，第二伸出部216相對於載體194的長度橫向延伸並且優選地與第二基部210偏斜(例如大體上垂直)。同第一伸出部214一樣，第二伸出部216從第二基部210的兩側伸出。然而，和第一伸出部214對比，從基部210的一側延伸出來的第二伸出部216顯示為相對於從基部210的另一側延伸出來的伸出部216交叉，但是也可以為對準的配置。
更加有利的是，隔開的第二伸出部216插入第一伸出部214中並且處於交叉梳狀配置。第一和第二伸出部被第二導電介質226的帶等彼此隔開並且插入，而第二導電介質等優選地與第一和第二伸出部214、216的至少一部分重疊。在所示實施例中，位於第一和第二伸出部214、216之間的第二導電介質226形成第一加熱區域228。兩個第二基部210均連接到開關裝置上，開關裝置可選地將第二部分204連接到電荷與第一部分202相反的端子上。
第三部分206包括第三基部212，第三基部212圍繞著至少一部分載體194的圓周延伸並且優選圍繞大部分圓周延伸。然而，應該理解，第三基部無需圍繞大部分圓周延伸，因為第三基部212可以分段成兩個或更多的第三基部212。同第一和第二基部206、208一樣，第三基部212配設有多個隔開的第三伸出部218，第三伸出部218相對於載體194的長度橫向延伸並且優選地與第三基部212偏斜(例如大體上垂直)。在該示例實施例中，第三伸出部218從第三基部的一側伸出。在該配置中，第三部分的伸出部向內朝著第二基部延伸，這樣就插入朝著第三基部延伸的第二伸出部216並與之交叉。
第二和第三伸出部216、218被第三導電介質226的帶等彼此隔開並且插入，而第三導電介質等優選地與第二和第三伸出部216、218的至少一部分重疊。位於第二和第三伸出部216、218之間的第二導電介質226形成第二加熱區域230。第三基部212連接到開關裝置上，開關裝置可選地將第三部分206連接到電荷與第一部分202或第二部分204相反的端子上。優選地，第三基部212可選地連接到在電荷上與第二部分204相反的端子上。
更詳細地參照圖9，加熱器290的一部分配設有施加到載體294上的第一導電介質292。同圖8中所示的示例實施例一樣，第一導電介質292配設有至少三個部分，即第一、第二和第三部分302、304和306。然而，在該配置中，在至少三個部分之間存在至少一個重疊關係。
第一部分302優選地位於第二和第三部分304、306的中心並且包括沿著載體294的長度延伸的基部308。多個間隔的伸出部314(儘管只顯示了一個)橫向於載體294的長度延伸，它們優選地與第一基部308偏斜(例如、垂直)。伸出部314顯示為從第一基部308的一側延伸，但是也可以從第一基部308的一側或兩側延伸出來。優選地，第一部分302經由電連接件320連接到開關裝置上，而它可選地將第一部分302連接至電源的負或正極端子。
第二部分304包括沿著載體294的縱向邊緣延伸的第二基部310。所顯示的第二基部310大體上與第一基部308同等擴張(例如，平行)並且與之鄰接，但是這並非必需的。第二部分302通常經由電連接件322連接到開關裝置上，而它可選地將第二部分302連接至電源的負或正極端子。優選地，第二部分302可選地連接到除第一部分302之外的端子上(例如，當第二部分連接到負極端子上時，第一部分可選地連接到正極端子上，反之亦然)。同第一基部308一樣，第二基部310配設有多個隔開的第二伸出部316，第二伸出部316相對於載體294的長度橫向延伸並且伸出部316優選地與第二基部310偏斜(例如大體上垂直)。由於第一部分302位於中心的配置(例如位於第二部分和第三之間)，所以所示第二伸出部316與第一基部308呈重疊關係。
在一種配置中，第一基部308和第二伸出部316彼此可以直接接觸。然而，在優選配置中，第一基部308和第二伸出部316由隔板332隔開。隔板332的一個實例包括位於第一基部308和第二伸出部316之間且大體上在電學上不導電或在電學上絕緣的材料。很多種不導電材料可以用於這種應用，幾個實例可以包括玻璃、塑料、橡膠、彈性或聚合材料等，並且可以使用在此包含的所有技術或其它技術應用這些材料。還可以預期，也可以使用此前描述的用於絕緣層的材料。
在另一個實例中，隔板332可以包括一層第二導電介質326。在此種配置中，應用從第一基部308向第二伸出部316穿過隔板(例如，第二導電介質326)的電流或與之方向相反的電流，隔板可以生熱。
更加有利的是，隔開的第二伸出部316插入第一伸出部314中並且處於交叉梳狀配置。第一和第二伸出部被第二導電介質326的帶等彼此隔開並且插入，而第二導電介質326等優選地重疊第一和第二伸出部314、316的至少一部分。位於第一和第二伸出部314、316之間的第二導電介質326形成第一加熱區域328。兩個第二基部310均連接到開關裝置上，而開關裝置可選地將第二部分304連接到在電荷上與第一部分302相反的端子上。
第三部分306包括沿著縱向邊緣延伸的基部312，基部312與載體294的第二基部310相對並且與第一基部308同等擴張(例如平行)。優選地，第三部分304經由電連接件324連接到開關裝置上，而它可選地將第三部分304連接至電源的負或正極端子。優選地，第三部分306連接到與第二部分304帶相反電荷的端子上，不過這並不是必需的。
同第一和第二基部306、308一樣，第三基部312配設有多個隔開的第三伸出部318，第三伸出部318相對於載體294的長度橫向延伸並且優選地與第三基部312偏斜(例如大體上垂直)。在所述配置中，伸出部朝著第一和第二基部308、310延伸並且中間插入第一和第二伸出部314、316。
更加有利的是，隔開的第三伸出部318插入第一和第二伸出部314、316之間並且處於交叉梳狀配置。第二和第三伸出部316、318被第二導電介質326的帶等彼此隔開並且插入，而第二導電介質等優選地重疊第二和第三伸出部316、318的至少一部分。位於第二和第三伸出部316、318之間的第二導電介質326形成第二加熱區域330。第三基部312連接到開關裝置上，開關裝置可選地將第三部分306連接到電荷與第一部分302或第二部分304相反的端子上。然而，優選地，第三基部312可選地連接到在電荷上與第二部分304相反的端子上，不過這並非必需的。
應當理解，圖8和圖9所示的圖案可以在載體的一部分或整個載體中重複。也應當理解，圖8和圖9中所示的示例實施例可以設置有在此公開的所有優點。例如，此前在其它實施例中所述的或包含在此的所有材料、圖案、方法、附加特徵等均可以包括在圖8和圖9所示的示例實施例中。同樣，在圖8和9中公開的所有特徵均可以完全或是部分地包括在所有其它實施例或此處包含的實施例中以形成本發明。
圖8和圖9所示加熱器的操作轉向有關操作的討論，參照如圖8所示的示例實施例，所示加熱器190具有配置成可以選擇一個或多個將被加熱的區域、控制從加熱器190的熱輸出數量或其組合的電路。如此前所述，加熱器190配設有第一導電介質192，第一導電介質192具有至少三個部分202、204和206，這三個部分中間插入第二導電介質226並且可選地連接到電源的正或負極端子上。這樣，第一導電介質192上連接到電源上帶相反電荷的端子上的任何兩部分均形成電路並且因此在它們所處的區域中發熱。
在第一種操作方式中，開關裝置(未顯示)將第一導電介質192的第一部分202電連接到電源的正或負極端子上，並且將第二部分204連接到另一個端子上。連接生成經由第二導電介質226在第一和第二部分202、204之間使電流流動的電路。如前文所述，經由第二導電介質226應用的電流導致在位於第一和第二部分202、204之間的第二導電介質226中生熱，因此生成第一加熱區域228。同樣如此前所述，熱輸出數量通常取決於電路的配置，例如導電材料的尺寸(例如寬度、厚度等)、第二導電介質的性能(例如傳導率、PTC特性等)、施加到第二導電介質上的電流等。
在所示特定實施例中，第一加熱區域228通常由位於第一和第二伸出部214、216之間的第二導電介質界定。這樣，在圖8中所示的示例實施例的第一種方式中，就可以把第一加熱區域視為位於最高的第一伸出部和最低的第二伸出部216之間的區域。然而，應當理解，加熱區域的定界取決於經過第二導電介質226的電流的流動。這樣，替換應用第二導電介質或是電流方向或數量中的變化等都可以改變第一加熱區域228的位置和尺寸。例如，在第一伸出部214從第一基部208的兩側延伸出來且插入第二伸出部216時，第一加熱區域228可以包括在第一基部208的任一側上或是兩側上插入第一和第二伸出部214、216之間的第二導電介質226。或者，第一加熱區域228可以按照希望被分成兩個分開的加熱區域。同樣，在此實例中，可以預期，第二基部210中的一個或兩者都電連接到第一基部208所連接至的電源的相對端子上。
在第二種操作方式中，開關裝置可選地將第一導電介質192的第一部分202連接到電源的正或負極端子上，並且將第三部分206連接到另一個端子上。該連接經由第二導電介質226在第一和第三部分202、206之間生成電路，因此導致位於其中間的第二導電介質226的加熱。這樣，就以這種方式生成第二加熱區域234。
在第二種方式的更具描述性的討論中，當電流離開第一伸出部214時，它穿過第二導電介質226，穿過非連接的第二部204和/或其伸出部，再次穿過第二導電介質226，並且進入第三伸出部218。當然，交流電流通路也預期包含在本發明的範圍之內。例如，第二導電介質226可以在電學上跨越第二部分(例如，通過使用絕緣材料)。在這樣一個實施例中，第一和第三伸出部214、218之間的區域通常可以界定第二加熱區域234。而且，同第一種操作方式中一樣，在第一伸出部214從第一基部208的兩側延伸出來且處於與第三伸出部218鄰接的位置時，第二加熱區域234可以包括在第一基部208的任一側上或是兩側上插入第一和第三伸出部214、218之間的第二導電介質226。或者，第二加熱區域234可以按照希望被分成兩個分開的加熱區域。同樣，可以預期，第三基部212中的一個或兩者都可選地並且電連接到第一基部208所連接至的電源的相對端子上。
在該第二操作方式中，可以預見，由於第二導電介質226受到施加的電流的區域或數量的差異，不僅加熱區域會在位置和尺寸上有所變化，而且所生成熱量也會發生變化。
在第三種操作方式中，開關裝置可選地將第二部分204連接到電源的正或負極端子上，並且將第三部分206連接到另一個端子上。這就會經由第二導電介質226在第二和第三伸出部216、218之間生成電路，因此導致位於其中間的第二導電介質226加熱。這樣，就生成了第三加熱區域230。
與第一加熱區域228相似，第二加熱區域通常由位於第二和第三伸出部216、218之間的第二導電介質界定，並且可以包括位於其中間的所有伸出部。這樣，在第三種方式種，就可以將加熱區域視為位於最高第二伸出部216和最低第三伸出部218之間的區域。然而，如上文所述，應當理解，加熱區域的定界取決於經過第二導電介質226的電流的流動。而且，同操作的第一種方式中一樣，在第二伸出部216從第二基部210的兩側延伸出來且中間插入第三伸出部218時，第三加熱區域230可以包括在與第二基部210之一或兩個基部210均鄰接的第二和第三伸出部214、218之間插入的第二導電介質226。或者，第二加熱區域234可以按照希望被分成兩個分開的加熱區域。同樣，可以預期，第二或第三基部210、212中的一個或兩者都可選地並且電連接到另一個第二或第三基部210、212所連接至的電源的相對端子上。
在第三種操作方式中，由於位於伸出部216、218之間的第二導電介質226的空間關係和數量中的相似性，所以熱輸出可能會與第一種方式中的熱輸出類似或相同。然而，不同配置的部分和/或材料可以產生可變的不同熱輸出。
在第四種操作方式中，開關裝置可選地將第一和第三部分202和206連接到電源的正或負極端子上，並且將第二部分204連接到另一個端子上。這會經由第二導電介質226在第一和第二伸出部214、216以及第二和第三伸出部216、218之間生成電路。此種操作方式大體上與同時進行的第一和第三種方式大體上相同或類似，因為第一和第二加熱區域228、230至少部分地同時被加熱。這樣，第四種方式的熱輸出可以是第一和第三種操作方式的總和(例如，大約為熱輸出的兩倍)。當然，這種熱輸出的總和假定在第一和第三種操作方式中同級的電流流過第二導電介質226。還可以預期，可以應用多種電壓電平以提供不同的熱輸出級。
如上所述，可選地應用四種操作方式，可以具有多種熱輸出級。例如，同其它加熱區域(例如228、230)相比，由於受到電流的第二導電介質226的數量減少，所以最低的熱輸出級可以包括位於第一基部208一側上的第二加熱區域234。更高的熱輸出級可以包括位於第一基部208兩側上的第二加熱區域234。更高的熱輸出級可以包括如上所述的第一加熱區域228或第三加熱區域230或其組合。很顯然，使用三個加熱區域可以生成多個熱輸出級。同樣很顯然，本發明中只提供了一個電路的配置，但是使用附加的其它配置，可以生成更多的電路和熱輸出級。
現在參照如圖9所示的示例實施例，所示加熱器190同樣具有配置成可以選擇一個或多個將被加熱的區域、加熱器190的一個或多個熱輸出數量或其組合的電路。如此前所述，加熱器190配設有第一導電介質192，第一導電介質192具有至少三個部分202、204和206，這三個部分中間插入第二導電介質226並且可選地連接到電源的正或負極端子上。這樣，第一導電介質194上連接到電源的帶相反電荷的端子上的任何兩部分均可以形成電路並且因此在位於其中間的區域中發熱。
如所述的那樣，圖9中的加熱器包括其部分之間的重疊關係並且重疊部可以包括位於其中間以防止電流短路或流至不希望的位置等的隔板332。不過，有時候可能會希望將第一和第二部分302、304的重疊部電連接起來，或者在其中間插入第二導電介質326以生成另一個加熱區域。
通常情況下，隔板332包括大體上不導電的材料，這樣反向的電流就可以經過第一和第二部分302、304的重疊部而不會導致短路或幹涉電流。
在第一種操作方式中，開關裝置(未顯示)將第一導電介質292的第一部分302電連接到電源的正或負極端子上，並且將第二部分304連接到另一個端子上。連接會經由第二導電介質326在第一和第二伸出部302、304之間建立電路並且生成第一加熱區域328。第一加熱區域通常由位於第一和第二伸出部314、316之間的第二導電介質326界定，但是它能夠以其它方式界定。
在第二種操作方式中，開關裝置可選地將第一部分302連接到電源的正或負極端子上，並且將第三部分306連接到另一個端子上。該連接導致位於第一和第二伸出部314、316以及第二和第三伸出部316和318之間的第二導電介質326生熱。因此，在該配置中，當電流從第一伸出部314經由第二導電介質326、經由非連接的第二伸出部316、再次經由第二導電介質326並且進入第三伸出部318時，加熱區域328和330將會發熱。
假定在所示圖案的加熱器中連續，則這種操作方式可以導致所有導電材料帶發熱。然而，如果伸出部配置不同或是第二導電介質326的應用並不連續，則整個載體294的加熱就會比全部的要小。
在第三種操作方式中，開關裝置可選地將第二部分304連接到電源的正或負極端子上，並且將第三部分306連接到另一個端子上。該連接導致位於第二和第三部分304、306之間的第二導電介質326發熱，因此生成加熱區域330。假定在第二和第三伸出部之間存在尺寸和空間的相似性，則與第一和第二伸出部相比，以此方式生成的熱量可以與第一方式相似。當然，尺寸和空間關係中的變化可以提供不同的熱輸出。
在第四種操作方式中，開關裝置可選地將第一和第三部分302和306連接到電源的正或負極端子上，並且將第四部分304連接到另一個端子上。這配置導致位於第一和第二伸出部314、316以及第二和第三伸出部316、318之間的第二導電介質326例如第一和第二加熱區域328、330被加熱。
以該第四種方式生成的熱量由於受到電流的第二導電介質326的數量、伸出部之間的距離等或其組合而可以類似於第二種方式，也可以不類似於第二種方式。然而，和第二操作方式對比，可以預期，由於附加的伸出部(例如第二伸出部314)施加了電流，所以穿過電路的電流量可能會增大。同樣，熱輸出的數量可能會增大或者加熱加熱器所需的時間可能會降低或是兩者均可能發生。
應當理解，圖8和圖9中所示的電路可以包括所給出的加熱電路的全部或是一部分。同樣，電路可以彼此或與任意其它電路組合以形成本發明的加熱器。
而且，儘管所示第二導電介質位於所有伸出部之間，但是應當理解，第二導電介質可選地應用在伸出部之間，從而改變經過加熱器、第二導電介質或兩者的一部分的電流。
雖然所示加熱器包括兩個或三個部分，但是可以預期，加熱器可以配設有超過三個或小於兩個的部分，並且所述部分可選地連接到電源上。
另外，可以預期，在此包含的應用到任意電路上的電流可以可控地變化以實現希望的熱輸出。例如，可以使用控制單元以第一種方式向加熱器施加第一電壓，並且以第二種方式施加第二電壓，且第二電壓可以比第一電壓高或低。同樣地，向電路施加的功率也可以變化，這會進一步改變加熱器的熱輸出。
在這些後面的實施例中，如圖8和圖9例示的那樣，可以預期，與使用其它實施例而在此或在其它處所討論的一樣，本發明的加熱器所使用的所有附加特徵都可以用在這些後面的實施例中。作為一個實例，可以使用包括絕緣層、粘著層或保護層的附加層。同樣，這些後面的實施例可以用在如此處包含的一樣的任意應用中(例如座位、反射鏡、方向盤等)。
除非另外聲明，否則此處所述多種結構的尺寸和幾何結構並非旨在限制本發明，並且其它尺寸或幾何結構也是可能的。可以通過單個集成的結構提供複合結構的部件。或者，單個集成結構也可以被分成分開的多個部件。另外，儘管在上下文中僅在一個所示實施例中描述了本發明的特徵，但是對於任意給出的應用，這一特徵都可以與其它實施例的一或多個其它特徵結合。從上文中還將可以理解，在此所述的獨特結構的製造及其操作也構成依照本發明的方法。
上文已經公開了本發明的優選實施例。然而，本領域的普通技術人員可以認識到，可以在本發明的示教中進行特定的修改。因此，應當研究下面的權利要求以確定本發明的真實範圍和內容。
權利要求
1.一種製品，包括製品的載體，所述載體具有表面；覆蓋表面的加熱器，所述加熱器包括i)載體；ii)置於載體之上的第一導電介質，其中所述第一導電介質包括
1)具有多個第一伸出部的第一部分，所述第一部分為負極部分；以及
2)具有多個第二伸出部的第二部分，所述第二部分為正極部分；以及iii)將第一部分和第二部分電連接的第二導電介質。
2.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，加熱器的載體和第一導電介質配合地界定了至少一個輪廓，其圍繞製品的輪廓彎曲。
3.如權利要求1或2所述的製品，其特徵在於，加熱器的載體具有沙漏形。
4.如權利要求2所述的製品，其特徵在於，加熱器的載體具有位於中心的開口，所述開口被限定鄰近至少一個輪廓。
5.如權利要求2或4所述的製品，其特徵在於，加熱器捆牢在制品的載體上，這樣加熱器就在載體的至少一個輪廓處彎曲。
6.如權利要求2、4或5所述的製品，其特徵在於，載體包括與第二縱向邊緣相對的第一縱向邊緣，第一和第二縱向邊緣均具有凹口，第一邊緣的凹口有助於界定至少一個輪廓。
7.如權利要求1、2、3、4、5或6所述的製品，其特徵在於，加熱器包括第一電連接件和第二電連接件。
8.如權利要求7所述的製品，其特徵在於，加熱器的僅有的電連接件為第一和第二電連接件。
9.如權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的製品，其特徵在於，第二導電介質由多個帶組成，每個帶均與多個第一伸出部之一和多個第二伸出部之一成重疊關係，並且多個帶也大體上平行於第一和第二伸出部延伸。
10.如權利要求9所述的製品，其特徵在於，多個帶大體上均勻地彼此隔開。
11.如權利要求9或10所述的製品，其特徵在於，多個帶中的每個帶都具有大體上相同的形狀。
12.如權利要求9、10或11所述的製品，其特徵在於，每個帶整體都具有大體上連續的密度。
13.如權利要求1-12中任一項所述的製品，其特徵在於，加熱器的載體由具有大於1的介電常數的材料形成。
14.如權利要求1-13中任一項所述的製品，其特徵在於，加熱器的載體由在失效時伸長率大於15％的材料形成。
15.如權利要求1-14中任一項所述的製品，其特徵在於，加熱器的載體由在失效時伸長率大於50％的材料形成。
16.如權利要求1-15中任一項所述的製品，其特徵在於，第二導電介質為PTC材料。
17.如權利要求1-7或12-16之一所述的製品，其特徵在於，還包括從第一和第二部分隔開的第三部分；並且其中第二導電介質電連接第一、第二和第三部分，並且其中第一、第二和第三部分中的至少兩個部分可選地電連接到電源的正或負極端子上。
18.如權利要求17所述的製品，其特徵在於，至少三個部分與電源的正或負極端子的可選連接導致加熱器可選地具有至少三級熱輸出。
19.如權利要求17所述的製品，其特徵在於，第一、第二和第三部分與電源的正或負極部分的可選連接導致加熱器具有不同的加熱區域。
20.如權利要求17、18或19所述的製品，其特徵在於，還包括用於將至少三個部分中的至少兩個部分可選地連接到電源的正或負極端子上的開關。
21.如權利要求17、18、19或20所述的製品，其特徵在於，第一、第二或第三部分之一與第一、第二或第三部分中的另一個重疊。
22.如權利要求17、18、19、20或21所述的製品，其特徵在於，第一部分、第二部分、第三部分或其組合形成從蛇形、直線平行、彎曲平行、鋸齒形、螺旋平行、矩形平行或其組合中選取的圖案。
23.如權利要求17-22中任一項所述的製品，其特徵在於，第一部分、第二部分和第三部分分別包括第一基部、第二基部和第三基部，並且多個第三伸出部從第三基部延伸出來，而多個第一伸出部和多個第二伸出部分別從第一基部和第二基部中延伸出來。
24.如權利要求23所述的製品，其特徵在於，多個第三伸出部與多個第一伸出部或多個第二伸出部中的至少一個交叉。
25.如權利要求23或24所述的製品，其特徵在於，多個第一伸出部與多個第二伸出部交叉。
26.如權利要求23、24或25中任一項所述的製品，其特徵在於，第二導電介質包括多個帶，並且每個帶均與兩個伸出部重疊，所述兩個伸出部包括第一伸出部和第二伸出部、第一和第三伸出部或第二和第三伸出部。
27.如權利要求1-26中任一項所述的製品，其特徵在於，製品為機動車輛的座位。
28.如權利要求27所述的製品，其特徵在於，製品的載體是用於支撐車座的支撐部件的泡沫墊，且所述泡沫墊具有空腔。
29.如權利要求27或28所述的製品，其特徵在於，座位包括大體上覆蓋泡沫墊的裝飾層。
30.如權利要求1-28中任一項所述的製品，其特徵在於，加熱器的載體是柔性的並且由從包括聚合材料和織物材料的組中選取的材料形成。
31.如權利要求1、7或9-15中任一項所述的製品，其特徵在於，製品為反射鏡組件並且第二導電介質為PTC材料。
全文摘要
本發明公開了一種用於機動車輛或其它製品的加熱器(10)。加熱器(10)通常包括置於載體(18)上的第一導電介質(12)和第二導電介質(14)。在一個優選實施例中，第一導電介質(12)包括由第二導電介質(14)電連接起來的第一部分(70)和第二部分(72)。第二導電介質(14)優選地顯示出正的導熱係數。
文檔編號H05B3/84GK1714603SQ200380103828
公開日2005年12月28日 申請日期2003年11月19日 優先權日2002年11月21日
發明者肖恩·卡爾文·豪伊克, 戈蘭·巴奇克 申請人:W·E·T·汽車系統股份公司