ПЛЕНОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H05B3/18 H05B3/36 

Патентуемое изобретение относится к плоским электронагревателям излучающего типа, в частности к пленочным электронагревателям, применяемым для обогрева бытовых и производственных помещений.

Известен нагревательный и изоляционный модуль /см. заявку ЕПВ N 0116788, кл. Н05В 3/14, 3/36, 1984/, который предназначен для получения потолков, обеспечивающих отопление излучением. Модуль содержит нагреватель, образованный нагревательной пленкой, закрепляемой на поверхности теплоизоляционного слоя, который одновременно выполняет функцию дополнительного или подвесного потолка. Пленка же обращена в рабочем положении в сторону отапливаемого помещения и своими электрическими контактами подключается к питающим шинам. В целом конструкция модуля является жесткой, что снижает его потребительские свойства, а резистивный элемент выполнен в виде токопроводящего слоя, практически полностью покрывающего поверхность пленки, и изготавливается на основе оловяно-сурмяно-свинцового сплава, что обуславливает высокую стоимость модуля.

Известен гибкий электронагреватель, защищенный а. с. СССР N 377977, кл. Н05В 3/14, в котором в качестве токопроводящего материала использована углеграфитовая ткань, защищенная электроизоляционным слоем резины. Нагреватель вследствие гибкости удобен для использования, т.к. им можно облицовывать не только плоские поверхности, но и имеющие более сложный рельеф. Вместе с тем углеграфитовая ткань плохо соединяется с резиновой оболочкой, что обуславливает наличие воздушных пузырей, существенно снижающих технические характеристики нагревателя. Ввод в углеграфитовую ткань серы для повышения прочности связи между тканью и резиновой оболочкой с одной стороны существенно удорожает производство нагревателя, т.к. необходима рафинированная сера, с другой стороны положительный результат трудно достижим, т.к. сложно обеспечить гомогенный состав углеграфитовой ткани. Кроме того, присутствие серы и резиновый электроизоляционный слой отрицательно отражаются на КПД нагревателя.

Из описания к патенту Японии N 53-27496, кл. Н05В 3/14, 1978 известен плоский нагревательный элемент с теплоизлучением с одной поверхности. Он состоит из прозрачной нагревостойкой электроизоляционной пленки /тефлон, полиэфирная смола/, на которой размещен зигзагообразный резистивный элемент из алюминиевой или оловянной фольги. Резистивный элемент облицован с "рабочей" стороны еще одной пленкой из синтетической прозрачной термостойкой смолы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления /поливинилхлорид, полиамид/, в свою очередь покрытой алюминиевой или стальной фольгой, которая выполняет роль экрана.

Нагреватель обладает хорошими теплоизлучающими свойствами, высоким КПД, т. к. потери энергии излучения сведены к минимуму из-за удачного сочетания используемых материалов. Однако он дорогостоящ, т.к. во-первых, резистивный элемент выполнен из олова, которое к тому же имеет низкую прочность, во-вторых, потому что сложна его конструкция, включающая отражающие экраны. Их применение увеличивает расходы на изготовление, усложняет технологию сборки и увеличивает массу нагревателя.

В качестве прототипа заявителем принят пленочный электронагреватель для систем электроотопления зданий, известный из заявки ФРГ N 3038417, кл. Н05В 3/14, 3/36, 1980.

Это устройство представляет собой ленту резистивного элемента /фольгу/ из оловяно-свинцово-сурмяного сплава, которая зигзагообразно располагается между двумя гибкими электроизоляционными накладками, каждая из которых двухслойна. Внутренний слой, прилегающий к резистивному элементу, выполнен из полиэтиленовой пленки, а наружный из полиэфирной. Резистивный элемент в плане имеет меандрообразную форму, его параллельные участки /полоски/ последовательно соединены между собой перемычками. Электронагреватель снабжен выводами подключения к электросети напряжением 220 В.

Несмотря на то, что электронагреватель изготовлен из композиции с пониженным содержанием олова /до 52%/ и дешевле аналогичных, например, пленочного электронагревателя по заявке ФРГ N 2705472, кл. Н05В 3/14, который содержит 61,5% олова /по массе/, стоимость его остается высокой.

Другим недостатком является низкая механическая надежность резистивного элемента устройства, обусловленная свойствами материалов, применяемых для его изготовления. Фольга на основе олова и свинца с присадкой сурьмы имеет предел напряжения на разрыв до 20 кПа/мм² при толщине фольги до 0,45 мм.

Кроме того, сплав весьма хрупок и при изгибах легко разрушается. Поэтому для предохранения от повреждений резистивного элемента приходится применять довольно толстые электроизоляционные обкладки.

Невысокая механическая прочность известной фольги отражается и на рабочих характеристиках нагревателя. В частности, для обеспечения рабочей мощности, принятой в промышленности 150 300 Вт, при толщине фольги 7 25 мкм модуль нагревателя выпускается с площадью излучения не менее 1 м² при последовательном соединении резистивных элементов. Уменьшение общих габаритов модуля электронагревателя влечет необходимость увеличения толщины фольги для сохранения необходимой мощности, следовательно, к перерасходу дорогостоящих металлов.

Поставленная цель в известном пленочном электронагревателе, содержащем плоский зигзагообразной формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, достигается тем, что фольга выполнена из аморфного сплава металлов или переходных металлов с металлоидами.

Благодаря выполнению фольги из аморфных сплавов металлов или переходных металлов с металлоидами, вследствие их более высокой прочности /предел напряжения на разрыв фольги из аморфного сплава в 600 раз выше, чем у фольги из оловяно-свинцово-сурьмяного сплава/, электронагреватель может быть выполнен с более тонкими электроизоляционными пленками и с повышенной удельной мощностью. Все это позволяет повысить КПД пленочного электронагревателя, повысить его надежность и снизить его стоимость.

На фиг. 1 изображен общий вид пленочного электронагревателя; на фиг. 2 - разрез по А А на фиг. 1; на фиг. 3 схема соединения нескольких электронагревателей.

Пленочный электронагреватель содержит два листа гибких термостойких электроизоляционных пленок 1, в качестве которых может быть использована полиэтилентерефталатная ламинированная пленка по ТУ 6-49-5761783-334-90, между которыми размещен резистивный излучающий элемент 2 из фольги аморфного сплава металлов или переходных металлов с металлоидами /например, один из сплавов аморфной ленты по ТУ 14-1-4971-91/. Резистивный элемент 2 имеет зигзагообразную форму, например в виде полосок, последовательно соединенных между собой перемычками 3, образуя в плане меандровую форму. Элемент 2 снабжен выводами /на фиг. не показаны/ для подключения к соединительным проводам 4, которые снабжаются вилкой для включения в сеть электропитания, либо имеют свободное окончание для параллельного соединения нескольких электронагревателей /фиг. 3/.

Края электронагревателя обклеиваются лентой 5. Опытный электронагреватель размером в плане 750x1450 мм и толщиной 150 мкм, образованный из 2-х листов вышеупомянутой пленки толщиной 60 мкм и с резистивным излучающим элементом в виде фольговой ленты толщиной 25 мкм и шириной 10 мм, уложенной параллельно с шагом 25 мм /28 полосок/, имеет излучаемую мощность в пределах 125 150 Вт/м², температуру поверхности в пределах 40 65^oC, электросопротивление 320±40 Ом, удельную массу около 350 г/м² при массе резистивного элемента около 95 г.

При использовании пленочного электронагревателя для обогрева, например, служебного помещения собирают несколько электронагревателей по схеме фиг. 3, образуя нагревательную панель /потолочную, стеновую, половую или иную/. Панель закрепляют на потолке /стене, полу/ клеем, гвоздями, шурупами и др. и при необходимости облицовывают, например, древесностружечной или гипсовой плитой, общий электрический вывод 6 панели снабжают либо электрическим разъемом, либо подключают к выключателю /на фиг. не показано/.

Электронагреватель работает следующим образом.

При подключении его к электрической сети резистивный элемент нагревается и излучает тепло в атмосферу помещения. Потери энергии излучения вследствие уменьшенной толщины электроизоляционной ленты сведены к минимуму, что определяет высокий КПД электронагревателя.

Благодаря повышенной механической прочности резистивного элемента повышается надежность электронагревателя и он может быть использован как часть облицовки помещений, на его основе могут быть изготовлены обои, ковровые покрытия, детали мебели, в том числе объемной формы.

Изобретение относится к плоским электронагревателям излучающего типа, в частности к пленочным электронагревателям, применяемым для обогрева бытовых и производственных помещений. Устройство содержит плоский зигзагообразной формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками. Резистивный излучающий элемент выполнен из аморфного сплава металлов или металлов (переходных) с металлоидами. Электронагреватель обладает повышенной механической прочностью, повышенным КПД и надежностью. 3 ил.

Пленочный электронагреватель, содержащий плоский зигзагообразной формы резистивный излучающий элемент из фольги, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, отличающийся тем, что фольга выполнена из аморфного сплава металлов или переходных металлов с металлоидами.