CN1711185A - 包覆导体及以其形成的加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导体(10)，导体(10)具有导电元件(12)和至少围绕导电元件(12)的一部分的覆盖物(14)。优选地，覆盖物(14)具有内部(34)和外部(36)，内部(34)和外部(36)是由不同的材料制成的，这样内部(34)的熔点就高于外部(36)的熔点。导体(10)特别适用于形成可以集成到机动车辆的座位(90)中的加热器(80)。

Description

包覆导体及以其形成的加热器

要求递交日期的优先权

本发明要求2002年11月15日递交的编号为10/295,491的美国申请的递交日期的优先权，并且其在此引入作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及包覆(例如涂覆)导体，并且尤其涉及在机动车辆座位或其它制品的加热系统中使用的包覆导体。

背景技术

许多年以来，在工业上非常关心为多种制品和应用设计改进的导体。作为一个实例，工业上已经设计出集成到加热器中的导体，所述加热器可以在机动车辆的座位中使用以向车辆中的乘客供热。为了继续这种革新，本发明提供了一种导体，它可以适于多种应用，但是现已发现该导体特别适用于可以集成到机动车辆的座位的加热器中。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明公开了一种导体和用于形成该导体的方法。导体是通过提供一种导电元件并且向该导电元件涂覆涂层形成的。通常，所述涂层至少包括具有相对较低熔点的一部分。根据一个优选实施例，导体具有内部和外部，内部具有第一熔点，外部具有第二熔点，且同第一熔点相比，第二熔点较低。

根据本发明的另一方面，提供了一种加热器及形成加热器的方法。加热器是通过提供如上所述的导体并且使导体与基底接触而形成的。在该接触期间，导体的涂层中相对较低熔点部受到加热而软化并且与基底结合。此后，涂层的相对较低熔点部通过冷却而硬化，从而将导体连接到基底上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于机动车辆的座位以及用于形成座位的方法。座位是通过提供如上所述的加热器并且将加热器并入座位中形成的。

附图说明

通过阅读下面的详细说明、权利要求书和附图，本发明的特征和发明方面将会更加显而易见，其中附图的简要说明如下：

图1是依照本发明的一个示例方面的导体的剖视图；

图2是依照本发明的另一个示例导体的剖视图；

图2A是依照本发明的另一个可选示例导体的剖视图；

图3是依照本发明使用的一个示意性加热器元件的俯视图；并且

图4是依照本发明的示例方面的机动车辆座位装置的座位的部分剖面透视图。

具体实施方式

本发明是旨在提供一种改进的包覆导体，所述导体可以预期用在多种制品中，所述制品包括但不限于电子制品，例如门板、轮子、地板垫(floormats)、收音机、电视机、计算器、计算机等。然而，所述导体特别适于用在加热器中，并且更特别地，所述导体适于在机动车辆中使用的座位中的加热器系统中使用。

根据一个方面，本发明的导体配设有覆盖物(例如涂层)，其中至少一部分覆盖物是可活化的(例如，具有相对较低的熔点)。更加有利的是，尽管不一定必须，但是覆盖物中可活化的(例如，具有相对较低的熔点)部分可以活化(例如，被加热并且软化)，这样软化部就可以将其自身与基底融合从而将导体连接到基底上。一旦冷却，优选地，它就会重新硬化并且连接到基底上。

参照图1，图中显示了依照本发明的一个方面的导体10的示意图。导体10包括导电元件12和置于导电元件12的至少一部分之上的覆盖物14(例如，涂层)。如图所示，覆盖物14与导电元件12的表面20直接接触，然而，可以预期，在覆盖物14和导电元件12之间可以放置一个或多个中间层，且中间层位于导电元件的部分或全部之上。

当在此使用时，术语导电元件12指的是任何能够承载电荷、导热或电或其组合的介质。因此，导电元件12能够以几种不同的形状、尺寸、配置等提供。作为实例，导电元件12可以提供为一或多个板、块、绞合线、条带、薄板、织物或其组合的沉积轨迹(例如电化学沉积轨迹、蒸汽沉积轨迹)。元件的形状可以为直的、弓形的、平面的、螺旋的、交织的、扭曲的、缠绕的、波形的、几何形的或其组合等。另外，可以预期，导电元件12可以形成为单个元件(例如，形成单根导线)或多个元件(例如，形成多根导线，它们缠绕或盘绕在一起，沿轴向排列，或者彼此结合)。还可以预期，导电元件可能包括多根通常平行的相互间隔开的导线，例如用于带状电缆等的导线。

导电元件也可以由多种材料构成。此类材料可以包括金属、塑料、聚合材料、弹性体、玻璃和光学材料、有机材料、无机材料及其组合等。部分或完全构成导电元件的示例金属包括但不限于铜、铝、银、锡、钨、金、铂等。可以部分或完全地构成导电元件的示例聚合材料包括导电聚合物，例如聚苯胺、共轭聚合物、掺杂聚合物其组合等。在一个实施例中，导电元件可以提供为具有散布的金属或碳黑的聚合材料。

覆盖物14与导电元件12一样，能够以多种不同的形状、尺寸和配置形成。因此，覆盖物可以是平面的、波形的、连续的、不连续的(例如间断的、多孔的等)或其组合。优选地，覆盖物14在导电元件12上形成一层，其中该层具有大体上均匀的厚度，然而可变的厚度也预期包含在本发明的范围内。

可以预期，涂层相对于导电元件的形成是一些材料置于导电元件的分开的细丝的间隙中。

根据一个实施例，覆盖物14可以由具有单一的均一材料形成。对于该实施例，均一材料的熔化温度通常在大约40℃或更低与大约275℃或更高之间，更优选地，它位于大约90℃和大约180℃之间，更优选地，它在大约110℃和大约160℃之间。

尽管一个实施例在整个包覆导体上提供了一种均一成分的涂层材料，但是通常，覆盖物14优选的成分在沿着截面或沿着包覆导体长度的位置上变化。作为实例，覆盖物14的成分在覆盖物14的一部分(例如，从覆盖物14的导电元件12到外表面28)上呈现梯度。这可以通过在单个涂层中导入梯度实现，也可以通过使用多个层而每个单个的层为大体上均一的层，或是具有一个多个非均一的层来实现。

作为实例，参照图1，一个优选覆盖物14由第一部34和第二部36形成，且第一部和第二部均由成分不同的材料形成。优选地，所选取的第一部34的材料大体上不会与第二部36的材料混合。因此，第一部34和第二部36均能保持大体上彼此分离。当然，可以预期，在特定情形下，可以出现材料的部分或相当大部分的混合或相互扩散，特别是在部分34和36的界面38之处。

尽管未要求覆盖物的第一部34和第二部36具有特定的厚度，但是可以预期，特别是对于在加热器中的应用而言，第一部34和第二部36相对较薄。作为实例，内部34的厚度或单一均一覆盖物的厚度优选在大约0.001英寸或更低与大约0.1英寸或更高之间，更优选地在大约0.005英寸和大约0.05英寸之间，更优选地在大约0.0075英寸和大约0.025英寸之间。外部36的示例厚度优选在大约0.0001英寸或更低与大约0.03英寸或更高之间，更优选地在大约0.001英寸和大约0.01英寸之间，更优选地在大约0.0025英寸和大约0.0075英寸之间。

在一个优选实施例中，第一部34和第二部36的成分是内部34的材料比外部36具有更高的熔点。例如，内部34的熔点优选比外部36的熔点高大约10℃和大约200℃之间，更优选地高大约30℃和大约150℃之间，并且更优选地高大约40℃和大约120℃之间。

内部34的实际熔点优选在大约80℃或更低和大约400℃或更高之间，更优选地在大约110℃和大约330℃之间，更优选地在大约170℃和大约275℃之间。外部36的实际熔点优选在大约40℃或更低和大约275℃或更高之间，更优选地在大约90℃和大约180℃之间，更优选地在大约110℃和大约160℃之间。

覆盖物14优选由一或多种聚合材料形成，所述聚合材料可以包括塑料、热塑料、弹性体及其组合等。示例材料包括但不限于硅、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、氟化或氯化聚乙烯、氟乙烯丙烯、聚氟乙烯(PFE)其组合等。可以预期，上文提到的材料或其组合可以用作用于单一材料均一覆盖物或非均一覆盖物(例如，具有两个或更多大体上分离部分的覆盖物)的材料。

参照图2，图中显示了依照本发明的一个方面形成的示例导体50。在图2中，导体50是以剖面图显示的导线。导体50包括导电元件52，导电元件52由多股(例如六股)装配在一起的金属绞合线54组成。可选择的是，绞合线可以围绕插入物56装配，插入物56可以由KEVLAR^或另一个材料形成。导电元件52大体上由覆盖物58整个围绕。在所描述的实施例中，覆盖物58包括内部60，内部60通常为环形并且大体上整个地围绕着导电元件52。覆盖物58还包括大体上整个地围绕着内部60和导电元件52的外部64。在所示实施例中，内部60直接与导电元件52接触并且外部64直接与内部60接触，不过这并非是必需的。

在示例实施例中，覆盖物58的内部60由氟乙烯丙烯形成并且大约为0.005英寸厚并且具有在大约185℃和大约215℃之间的熔化温度。覆盖物58的外部64由聚乙烯形成并且大约为0.010英寸厚并且具有在大约90℃和大约115℃之间的熔化温度。导电元件52的绞合线54为三十八规格(GAGE)并且由于具有大约0.32欧姆电阻的锡/铜材料形成。此外，导电元件52的最外径大约为0.0365英寸。

参照图2A，图中显示了依照本发明的导体70的另一个示例实施例。如图所示，图2A显示的导体70包括与图2中的导体50相同的导电元件52。然而，导体70包括由单一的均一材料形成的覆盖物72。特别地，整个覆盖物72由用于形成图2中导体50的外部64的聚乙烯材料形成。

本发明的导体的制造通常包括向导电元件涂敷覆盖物。熟练的技术人员可以认识到，可以使用许多技术来将覆盖物涂覆到导电元件上。例如，覆盖物可以刷、轻敷、油漆、倾泻、压按、挤压或放置到导电元件上以部分或大体上完全覆盖或涂敷导电元件。或者，可以预期，导电元件可以沉浸在大体上熔化的覆盖材料的熔体中。此外，对于导体具有覆盖物而覆盖物具有多个由不同材料组成的部分而言，可以预期，覆盖物可以分阶段涂敷(例如，涂敷一种材料以形成第一部，然后涂敷第二种材料以形成第二部)。

为形成图2所示的实施例，导电元件52可以穿过挤压机，这样挤压机就可以向导电元件涂上一层内部60的熔化材料，然后允许熔化材料冷却、固化、硬化或其组合以形成内部60。此后，导电元件52和内部60可以一起经过原始的挤压机或另一个挤压机，这样这些挤压机之一就向内部60上涂上一层外部64的熔化材料，然后通过允许熔化材料冷却、固化、硬化或其组合以形成第二部64。

如此前讨论的那样，可以预期，本发明的导体可以用作多种制品并且能够以多种容量进行操作。然而，现已发现本发明的导体在加热器中的特定应用。根据一个实施例，导体被连接到基底上以形成加热器或至少其一部分。

导体可以连接到多种基底上以形成加热器并且基底的类型通常取决于所希望的加热器的类型。示例基底包括织物、板、构件、其组合等。此外，可以使用多种材料以形成基底。例如，基底可以由纤维材料、聚合材料、金属及其组合等形成。在优选实施例中，基底由羊毛材料、薄纱材料、毛毡材料或其组合形成。

为将导体连接到基底上，可以使用多种连接装置，例如粘合剂、紧固件及其组合等。可以预期，导体可以交突地连接到基底上，例如通过将导体与基底交织在一起。作为另一种替换方案，导体覆盖物的一部分可以活化(例如，软化或熔化)并且将自身粘附到基底上或是将自身与基底融合。例如，导体覆盖物的温度可以通过加热覆盖物来提高，这样一个或多个部分(例如，具有较低熔点的部分)就会软化，从而允许覆盖物将其自身与基底融合，然后通过降低覆盖物的温度，这样覆盖物就会硬化并且将其自身和导体连接到基底上。

作为实例，可以预期，加热构件(例如加热板)可以与加热器的基底接触而基底与导体接触。加热构件又将能量传递给基底，基底将能量传递给覆盖物从而软化覆盖物。这样，软化的覆盖物就与基底结合，然后通过降低覆盖物的温度，这样覆盖物就会硬化并且将其自身和导体连接到基底上。

参照图3，图中显示了依照本发明的一个方面形成的示例加热器80。为形成加热器80，配设了基底82并且将导体连接到它上面。出于示例的目的，图2所示的导体50被连接到基底82上，但是应当理解，可以使用在此讨论的所有导体。

基底82优选为作为薄片或板提供的织物材料。优选织物材料包括羊毛材料、毛毡材料及其组合等。然后以希望的配置将导体50布置(例如铺砌)在基底82上。在图2中，导体50以蛇行铺砌并且形成两个波状通道86，且两个通道86彼此呈侧向或并排关系。然而，应当理解，导体50能够以本发明范围之内的多种配置铺砌在基底82上。

为将导体50连接到基底82上，优选将能量(例如，热)施加到导体50的覆盖物58上以加热并且至少部分地软化(例如，熔化)至少覆盖物58的外部64并且优选大体上仅熔化覆盖物58的外部64。虽然可以根据不同的技术应用这种能量，但是特定实例显示，优选通过使电流流过导电元件52以加热元件和覆盖物58，从而应用这种能量。

当覆盖物58的外部64软化时，外部64优选地将其自身与基底82融合，例如通过流入基底82中，湿润基底82的一部分或表面及其组合等。在覆盖物58的外部64与基底82融合之后，优选允许覆盖物58的外部64冷却和硬化(例如，凝固)，从而将导体52连接(例如粘附)到基底82上以形成加热器80。如果需要的话，也可以使用板或其它构件来向基底82上施加压力或力，并且在覆盖物58与基底82融合过程中，导体50或两者会推动基底82和导体50更加密切地接触。

更加有利的是，对于图2所示的导体，导体50的内部60的熔点通常比导体50的外部64的熔点更高，这样加热覆盖物58仅会大体上软化导体50的外部64而大体上不会软化内部60。这就允许导体50的外部64连接到基底上而不会导致导电元件52、内部60或两者的相当大部分的重新定位或其它的损坏。

可以预期，尽管使用具有预先选定熔点的材料是提供可以将其自身连接到基底上的覆盖物的一种优选方法，但是可以预料，也可以使用其它方法。特别地，可以预期，可以通过多种方法配置覆盖物以启动(例如软化)并且将其自身与基底融合。例如，覆盖物可以通过暴露到例如热、压力、水蒸气、热等状况中以活化，在这些状况中覆盖物会化学或物理地活化或软化。

车座

对于使用本发明的导体形成的加热器，现已发现加热器例如图3所示的加热器80特别适用于集成到机动车辆的座位中。当然，依照本发明形成的导体和加热器也可以应用于其它制品中，例如在船、家具等中。

依照本发明的加热器可以位于机动车辆座位的多个部分，例如支撑部、靠背部、靠肩部或头靠部。加热器可以位于座位的装饰和座位的缓冲泡沫之间。加热器也可以集成到座位的装饰、座位的缓冲泡沫或两者之中。

参照图4，图中显示了机动车辆的座位90，其中图3中所示的加热器80已经放入座位靠背部件92和座位支撑部件94之中。在所示实施例中，座位90的每个部件92、94均包括装饰层96和泡沫垫98并且每个加热器80都大体上放置在泡沫垫98和装饰层96之间。优选地，每个加热器80紧固至座位90(例如，装饰层96、泡沫垫98或两者)用于保持加热器80相对于座位90静止。

在操作，可以和加热器80一起使用温度调节装置。例如，温度调节装置可以包括控制器和配置用来在加热过程中保持希望温度的恒温器。

除非另外声明，否则在此描述的多种结构的尺寸和几何结构并非旨在限制本发明，并且其它尺寸或几何结构也是可能的。可以通过单个集成机构提供多个结构部件。或者，单个集成结构可以被分成多个分开的部件。另外，尽管在上下文中仅在一个所示实施例中描述了本发明的特征，但是对于任何给定的应用而言，该特征可以与其它实施例中的一个或多个其它特征接合。同样可以理解，在此描述的上述独特结构的制造及其操作也构成依照本发明的方法。

上文公开了本发明的优选实施例。然而，本领域的普通技术人员将会认识到，可以在本发明的示教内进行特定的修改。因此，应当研究下面的权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (16)

1.一种加热器，包括：

基本上配置成板的基底；以及

在基底的至少一个表面上布置成图案的导体，所述导体包括：

i)导电元件；以及

ii)基本上围绕导电元件的覆盖物，覆盖物的至少一部分在暴露至一状态时可被活化；

其中，涂层被结合到基底中，用于将导体连接到基底上。

2.如权利要求1所述的加热器，其特征在于，导电元件包括多股金属绞合线。

3.如权利要求2所述的加热器，其特征在于，多股金属绞合线至少部分地围绕着插入物。

4.如权利要求1、2或3所述的加热器，其特征在于，活化覆盖物的状况为加热并且导电元件能够发出数量足以活化覆盖物的热。

5.如权利要求1、2、3或4所述的加热器，其特征在于，覆盖物是涂敷导电元件的聚合材料。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的加热器，其特征在于，基底由柔性材料形成。

7.如权利要求6所述的加热器，其特征在于，基底由从包括羊毛、薄纱和毛毡的组中选取的织物材料形成。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的加热器，其特征在于，覆盖物具有大体上均匀的厚度并且均匀的厚度在大约0.001英寸和大约0.1英寸之间。

9.如权利要求8所述的加热器，其特征在于，厚度在大约0.005英寸和大约0.05英寸之间。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的加热器，其特征在于，覆盖物包括内部和外部，并且覆盖物被结合到基底中以将导体连接到基底上。

11.如权利要求10所述的加热器，其特征在于，内部具有大约80℃和大约400℃之间的熔点，并且外部具有大约40℃和大约275℃之间的熔点。

12.如权利要求10所述的加热器，其特征在于，内部具有大约170℃和大约275℃之间的熔点，并且外部具有大约110℃和大约160℃之间的熔点。

13.如权利要求10、11或12所述的加热器，其特征在于，导电元件能够发出足够数量的热以软化覆盖物的外部。

14.如权利要求10、11、12或13所述的加热器，其特征在于，覆盖物是聚合涂层并且导电元件能够发出足够数量的热以将涂层外部的温度升高到外部的熔点。

15.如权利要求10、11、12、13或14所述的加热器，其特征在于，外部是由第一聚合材料形成的，并且内部是由不同于第一聚合材料的第二聚合材料形成的。

16.如权利要求15所述的加热器，其特征在于，外部的聚合材料包括从包括PTFE、PVC、聚丙烯、HDPE、LDPE、氯化聚乙烯和氟化聚乙烯的组中选取的聚合材料。

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