ОБОГРЕВАТЕЛЬНАЯ ПЛЁНКА Российский патент 2022 года по МПК B60H1/22 

Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение

[0001] Предлагаемое изобретение относится к обогревательной пленке, которая является гибкой, легко устанавливается на элементе внутри транспортного средства (внутренний элемент), является качественным продуктом в том смысле, что она не деформируется в процессе производства, обеспечивает однородность выделения и распределения тепла по всей своей площади, а также безопасна в эксплуатации, так как отключается от электрического тока, как только выявлено соприкосновение с человеком (пользователем).

Предпосылки создания предлагаемого изобретения

[0002] От излучающего нагревателя с использованием углерода используют тепло излучения, а не тепло от теплопередачи или конвекции. Так как он нагревает лучами дальней инфракрасной области, его использование обеспечивает преимущество в случае местного нагрева на близком расстоянии.

[0003] В последнее время входят в жизнь беспилотные автомобили и другие подобные транспортные средства и ожидается, что внутреннее пространство транспортного средства может быть использовано для многих целей. Для этого во внутреннем пространстве транспортного средства используют нагревательные приборы лучистого отопления (лучистые обогреватели).

[0004] При использовании лучистого обогревателя требуется, чтобы внутри транспортного средства материал, на котором закреплен лучистый обогреватель, естественным образом выделял тепло, которое обогревало бы ту часть тела пассажира, которую трудно обогреть с помощью главной системы ОВиКВ (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) транспортного средства.

[0005] Для этого обогреватель может быть изготовлен в виде пленки, которую легко разместить на поверхности материала внутри транспортного средства. Однако сообщения об изготовлении обогревателей пленочного типа для транспортных средств отсутствуют.

[0006] Информация, включенная в данный раздел «Предпосылки создания предлагаемого изобретения», дана только для облегчения понимания, как общие сведения о предпосылках изобретения, и не является подтверждением того или намеком на то, что она образует уровень техники, уже известный специалисту.

Краткое описание предлагаемого изобретения

[00071 Различные аспекты предлагаемого изобретения направлены на создание обогревательной пленки, которая является гибкой, легко устанавливается на внутреннем элементе, является качественным продуктом в том смысле, что она не деформируется в процессе производства, обеспечивает однородность выделения и распределения тепла по всей своей площади, а также безопасна в эксплуатации, так как отключается от электрического тока, как только выявлено соприкосновение с пользователем.

[0008] Чтобы достичь цели предлагаемого изобретения, различные аспекты последнего направлены на создание обогревательной пленки, содержащей базовый слой, выполненный из полимерной смолы, электродные линии в количестве больше одной, расположенные на базовом слое отдельно друг от друга, сетчатый опорный слой, расположенный между электродными линиями и выполненный из теплопроводного материала, и нагреваемый слой, имеющий первый конец и второй конец, соединенные с соответствующими электродными линиями, этот нагреваемый слой выполнен из углеродного композитного материала и выполнен с возможностью выделять тепло при наличии электрического питания.

[0009] Упомянутые электродные линии, опорный слой и нагреваемый слой могут быть установлены на базовом слое, образуя слоистую структуру, поверх которой может быть расположен покровный слой из полимерной смолы.

[0010] Нагреваемый слой может покрывать опорный слой, а электродные линии могут быть ориентированы вдоль краевого участка нагреваемого слоя.

[0011] Вдоль краевого участка нагреваемого слоя может быть расположена линия тактильного датчика.

[0012] Базовый слой может иметь первый выступ, расположенный на его первом концевом участке, этот первый выступ может быть оснащен электродным контактным выводом, от которого до краевого участка нагреваемого слоя может проходить электродная линия, в которую через электродный контактный вывод может поступать электрический ток.

[0013] Базовый слой может иметь второй выступ, расположенный на его втором концевом участке, этот второй выступ может быть оснащен сенсорным контактным выводом, от которого до краевого участка электродных линий может проходить линия тактильного датчика.

[0014] Нагреваемый слой может иметь форму прямоугольника.

[0015] Опорный слой может содержать первый участок и второй участок. Первый участок может иметь более крупные ячейки сетки, чем второй участок. Первый участок может быть расположен под нагреваемым слоем.

[0016] Второй участок опорного слоя может быть расположен в области, где нет нагреваемого слоя между электродными линиями. Концевая часть нагреваемого слоя и концевая часть второго участка опорного слоя перекрываются, благодаря чему облегчена передача тепла от нагреваемого слоя ко второму участку опорного слоя.

[0017] Кроме того, обогревательная пленка может содержать температурный датчик для измерения температуры обогревательной пленки. Этот температурный датчик может быть установлен в ячейке сетчатого опорного слоя.

[0018] Температурный датчик может быть вставлен в выемку, выполненную в изолирующем слое на заднем участке обогревательной пленки.

[0019] Предлагаемая обогревательная пленка является гибкой, легко устанавливается на внутреннем элементе, является качественным продуктом в том смысле, что она не деформируется в процессе производства, обеспечивает однородность выделения и распределения тепла по всей своей площади, а также безопасна в эксплуатации, так как отключается от электрического тока, как только выявлено соприкосновение с пользователем.

[0020] Способы и устройства по предлагаемому изобретению имеют также и другие признаки и преимущества, которые станут ясны из рассмотрения прилагаемых графических материалов (чертежей) и из дальнейшего подробного описания, призванного объяснить определенные принципы предлагаемого изобретения.

Краткое описание прилагаемых графических материалов

[0021] На фиг. 1 проиллюстрировано строение предлагаемой обогревательной пленки.

[0022] На фиг. 2 изображено состояние, в котором обогревательная пленка, изображенная на фиг. 1, снабжена нагреваемым слоем.

[0023] На фиг. 3 в увеличенном масштабе изображена область «А», выделенная на фиг. 2.

[0024] Должно быть понятно, что на чертежах может не соблюдаться масштаб и несколько упрощенно представлены некоторые существенные признаки предлагаемого изобретения. Конкретные признаки конструкции предлагаемого изобретения, в том числе конкретные размеры, ориентация, местоположение и форма будут частично определяться конкретным применением и условиями эксплуатации.

[0025] Ссылочные обозначения, относящиеся к одинаковым элементам, идентичны на всех чертежах.

Подробное описание предлагаемого изобретения

[0026] Далее со ссылками на чертежи будет дано подробное описание различных вариантов предлагаемого изобретения, проиллюстрированных на чертежах. Хотя изобретение будет описано на иллюстративных примерах, должно быть понятно, что этими примерами объем предлагаемого изобретения не ограничивается. Напротив, объем предлагаемого изобретения охватывает не только эти иллюстративные варианты его осуществления, но включает также различные альтернативные варианты, модификации, эквиваленты и другие варианты осуществления, которые могут быть включены в сущность и объем изобретения, как они определены прилагаемой формулой изобретения.

[0027] На фиг. 1 показано строение предлагаемой обогревательной пленки; на фиг. 2 изображено состояние, в котором обогревательная пленка, изображенная на фиг. 1, снабжена нагреваемым слоем; а на фиг. 3 в увеличенном масштабе изображена область «А», выделенная на фиг. 2.

[0028] Предлагаемая обогревательная пленка будет описана здесь со ссылками на фиг. 1 и фиг. 2. Обогревательная пленка содержит базовый слой 100, выполненный из полимерной смолы, электродные линии 300, расположенные на базовом слое 100 отдельно друг от друга, сетчатый опорный слой 700, расположенный между электродными линиями 300 и выполненный из теплопроводного материала, и нагреваемый слой 1000, имеющий первую концевую часть и вторую концевую часть, соединенные с соответствующими электродными линиями 300, этот нагреваемый слой 1000 выполнен из углеродного композитного материала и выполнен с возможностью выделять тепло при наличии электрического питания.

[0029] Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления пленочного плоского нагревательного элемента, использующей способ изготовления программируемых пользователем схемных плат. Кроме того, предлагаемая обогреваемая пленка представляет собой нагревательный элемент на основе углерода (например, композит на основе углеродных нанотрубок) и осуществляет лучистый нагрев в ближнем поле лучами дальней инфракрасной области.

[0030] Чтобы пленка была гибкой, базовый слой 100 выполнен из полимерной смолы в виде тонкой пленки. Базовый слой 100 выполнен из полимерной смолы, потому что он должен обеспечивать гибкость и изоляционные свойства. В качестве примера подходящего материала для базового слоя 100 можно назвать смолу на полиимидной основе.

[0031] Компоненты, требуемые для нагрева, расположены на базовом слое 100. Электроды для подачи электрического тока расположены на базовом слое 100. Как можно видеть на чертежах, на нем расположены положительный электрод и отрицательный электрод. Электродные линии 300 выполнены в виде тонких полосок, таких как дорожки на программируемых пользователем схемных платах. Кроме того, поскольку требуется, чтобы нагреваемый слой располагался между положительной электродной линией 320 и отрицательной электродной линией 340, эти положительная электродная линия 320 и отрицательная электродная линия 340 проложены вдоль краевого участка базового слоя 100.

[0032] Электродные линии 300 расположены на базовом слое 100 отдельно друг от друга. Например, положительная электродная линия 320 проходит кверху (то есть изгибается кверху) от базового слоя 100, горизонтально проходит вдоль верхнего краевого участка и проходит книзу (то есть изгибается книзу). Отрицательная электродная линия 340 изгибается книзу и проходит вдоль нижнего краевого участка базового слоя 100. Положительная электродная линия 320 и отрицательная электродная линия 340 обращены друг к другу, и каждая из этих электродных линий 320 и 340 может разделяться на ветви.

[0033] Нагреваемый слой 1000 расположен между электродными линиями 300. На фиг. 2 проиллюстрировано устройство нагреваемого слоя 1000. Концевые участки, соответствующие первому концевому участку и второму концевому участку нагреваемого слоя 1000, соединены с электродными линиями 300, так что обеспечена возможность протекания электрического тока. Чтобы обеспечить равномерность выделения тепла в каждом из нагреваемых слоев 1000, некоторый участок электродной линии 300, соединенный с нагреваемым слоем 1000, выполнен прямолинейным, а нагреваемый слой 1000 имеет форму прямоугольника. Положительная электродная линия 320 и отрицательная электродная линия 340 с расположенным между ними нагреваемым слоем 1000 параллельны друг другу.

[0034] Такое решение предотвращает локальную концентрацию тепла и тем самым обеспечивает безопасность. Кроме того, обеспечено равномерное излучение тепла по всей площади нагреваемого слоя, что повышает качество продукта.

[0035] Сначала на базовом слое 100, выполненном из смолы, формируют электродные линии и нагреваемый слой, после чего на верхнем участке структуры, включающей базовый слой 100, электродные линии и нагреваемый слой, формируют покровный слой 120. Процесс производства обогревательной пленки содержит циклы нагревания и охлаждения, и слои имеют разные коэффициенты теплового расширения. Поэтому обычный способ производства обогревательной пленки проблематичен в связи с тем, что обогревательная пленка в процессе производства изгибается или деформируется. Для решения этой проблемы в разных вариантах осуществления предлагаемого изобретения обогревательную пленку снабжают опорным слоем 700, который служит не как электропроводный, а как армирующий элемент, способствующий поддержанию плоской формы обогревательной пленки. Опорный слой 700 обеспечивает также равномерную теплопроводность по всей площади обогревательной пленки.

[0036] Опорный слой 700 расположен между электродными линиями 300, выполнен из теплопроводного материала и имеет сетчатую структуру. Как можно видеть на фиг. 1, опорный слой 700 расположен между электродными линиями 300. Кроме того, как можно видеть на фиг. 2, поверх опорного слоя расположен нагреваемый слой 1000. То есть, нагреваемый слой 1000 выполнен с возможностью покрывать опорный слой 700, который придает жесткость для поддержания плоской формы обогревательной пленки. Поэтому опорный слой 700 выполнен из металла, через который может передаваться тепло. То есть, опорный слой 700 является достаточно жестким и теплопроводным. Кроме того, опорный слой 700 выполнен сетчатым, что обеспечивает армирование обогревательной пленки, но не слишком ее утяжеляет.

[0037] Опорный слой 700 имеет первый участок 720 и второй участок 740. Первый участок 720 имеет более крупные ячейки сетки, чем второй участок 740 и расположен под нагреваемым слоем 1000. Второй участок 740 расположен в области, где отсутствует нагреваемый слой 1000, и расположен между электродными линиями 300. Первый участок 720, имеющий более крупные ячейки сетки, расположен в области, где нагревательный слой 1000 присутствует. Второй участок 740, имеющий более мелкие ячейки сетки, расположен в остальной области, которая вблизи краевого участка базового слоя и в которой нагреваемый слой 1000 не предусмотрен. При таком решении площадь теплопередачи увеличена, и обеспечено хорошее распределение тепла равномерно по углам обогревательной пленки. Концевая часть второго участка 740 опорного слоя 700 и концевая часть нагреваемого слоя 1000 перекрываются, благодаря чему обеспечена хорошая теплопередача от нагреваемого слоя 1000 ко второму участку 740 опорного слоя 700.

[0038] Как можно видеть на фиг. 2, нагреваемый слой 1000 расположен на первом участке 720 опорного слоя 700, где ячейки сетки более крупные, и отсутствует на его втором участке 740 с более мелкими ячейками сетки. Однако опорный слой 1000 выполнен таким образом, что для улучшения теплопередачи имеет место его перекрывание с концевой частью второго участка 740 опорного слоя 700.

[0039] На фиг. 3 в поперечном сечении изображена область «А», обозначенная на фиг. 2. Как можно видеть на фиг. 3, электродные линии 300 и второй участок 720 опорного слоя 700 помещены на базовый слой 100, после чего на них уложен нагреваемый слой 1000. Нагреваемый слой 1000 находится в контакте с электродными линиями 300, но не находится в контакте с опорным слоем 700. При протекании через нагреваемый слой 1000 электрического тока имеет место омический нагрев нагреваемого слоя 1000 (выделение в нем джоулева тепла). Опорный слой 700 не используется как токопроводящий элемент, а выполнен с возможностью равномерно распределять и передавать тепло, выделяющееся в нагреваемом слое 1000. Структуру, включающую базовый слой, опорный слой и электродные линии, венчает защищающий ее покровный слой 120.

[0040] Таким образом, после того как на базовом слое 100 установлены электродные линии 300, опорный слой 700 и нагреваемый слой 1000, поверх полученной структуры устанавливают покровный слой 120, выполненный из полимерной смолы. Нагреваемый слой 1000 устанавливают, покрывая опорный слой 700, а электродные линии 300 располагают вдоль краевых участков нагреваемого слоя 1000.

[0041] Как можно видеть на фиг. 1 и фиг. 2, вдоль краевых участков соответствующих электродных линий 300 проходит линия тактильного датчика 500. На первом концевом участке базового слоя 100 имеется первый выступ 140 с электродными контактными выводами 322 и 342. От электродных контактных выводов 322 и 342 до краевого участка нагреваемого слоя 1000 проходят электродные линии 300. Через электродные контактные выводы 322 и 342 электродные линии 300 получают электрическое питание. На втором концевом участке базового слоя выполнен второй выступ 160, на котором установлены сенсорные контактные выводы 520. От сенсорных контактных выводов 520 до краевых участков электродных линий 300 проходит линия тактильного сенсора 500.

[0042] Благодаря наличию линии тактильного сенсора 500 обеспечена возможность зафиксировать соприкосновение обогревательной пленки с частью тела человека (пользователя), когда такое соприкосновение происходит. Как только такое соприкосновение зафиксировано, протекание электрического тока через электродные линии прекращается, чем обеспечивается защита пользователя от возможной опасности.

[0043] Обогревательная пленка может также быть оснащена температурным датчиком 900, измеряющим температуру обогревательной пленки. Температурный датчик 900 расположен в средней части в ячейке сетчатого опорного слоя. Температурный датчик 900 установлен в выемке, сформированной в изолирующем слое, образованном в задней части обогревательной пленки.

[0044] Температурный датчик 900 измеряет температуру обогревательной пленки, и на основе величины этой температуры регулируется подача тока в электродные линии, так чтобы температура обогревательной пленки поддерживалась в заданном диапазоне. Температурный датчик установлен в средней части ячейки сетки, образующей нагреваемый слой 1000, благодаря чему обеспечена возможность точно измерять температуру обогревательной пленки. Предлагаемая обогревательная пленка предназначена для того, чтобы охватывать внутренний элемент, образуя поверхность на этом элементе. Температурный датчик 900 установлен в выемке, выполненной в изолирующем материале этого элемента, расположен в средней части ячейки нагреваемого слоя 1000 и покрыт покрывающим слоем. Поэтому температурный датчик 900 не выступает от поверхности обогревательной пленки. Благодаря такому решению обогревательная пленка имеет ровную поверхность.

[0045] Кроме того, первый выступ 140 и второй выступ 160 не являются частями, используемыми для охватывания внутреннего элемента, а выполнены как выступы, выступающие от этого элемента. Поэтому обогревательную пленку очень легко устанавливать. Кроме того, электродные контактные выводы и сенсорные контактные выводы отдельно согнуты и обернуты и вставлены в упомянутый элемент, так чтобы они не выступали наружу.

[0046] Предлагаемая обогревательная пленка является гибкой, ее легко устанавливать на поверхности внутреннего элемента. Кроме того, обогревательная пленка является качественным продуктом в том смысле, что она не деформируется в процессе производства, обеспечивает однородность выделения и распределения тепла по всей своей площади, а также безопасна в эксплуатации, так как отключается от электрического тока, как только выявлено соприкосновение с пользователем.

[0047] Для удобства толкования и точного понимания формулы изобретения признаки «верхний», «нижний», «внутренний», «внешний/наружный», «кверху», «книзу», «передний», «задний», «внутри», «вне/снаружи», «внутренне», «внешне/наружно», «вперед», «назад» и т.п. используются для описания положения элементов предлагаемой обогревательной пленки, как они изображены на чертежах. Должно быть понятно также, что признак «соединять» и производные от него словоформы относятся как к непосредственному, так и к опосредованному соединению.

[0048] Приведенное выше описание конкретных вариантов осуществления предлагаемого изобретения представлено для целей иллюстрации. Оно не является исчерпывающим или ограничивающим объем предлагаемого изобретения только раскрытыми примерами, и очевидным образом возможны многочисленные модификации и варианты, основанные на раскрытой выше информации. Иллюстративные варианты осуществления предлагаемого изобретения выбраны и описаны для объяснения принципов предлагаемого изобретения и их практического применения, чтобы гарантировать специалистам соответствующего профиля возможность осуществления и использования изобретения, а также различных его вариантов и модификаций. Объем предлагаемого изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения с учетом эквивалентов.

Изобретение относится к обогревательным устройствам в салоне транспортного средства. Обогревательная пленка содержит базовый слой из полимерной смолы, электродные линии, расположенные на базовом слое отдельно друг от друга, сетчатый опорный слой, расположенный между электродными линиями и выполненный из теплопроводного материала, и нагреваемый слой, имеющий первый и второй участки, соединенные с соответствующими электродными линиями. Нагреваемый слой изготовлен из углеродного композитного материала и выполнен с возможностью выделять тепло при наличии электрического питания. Обеспечивается однородность выделения и распределения тепла по всей своей площади, а также безопасность в эксплуатации, так как отключается от электрического тока, как только выявлено соприкосновение с пользователем. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Обогревательная пленка, содержащая:

- базовый слой, выполненный из полимерной смолы,

- электродные линии, расположенные на базовом слое отдельно друг от друга,

- опорный слой, расположенный между упомянутыми электродными линиями и выполненный из теплопроводного материала, и

- нагреваемый слой, имеющий первую концевую часть и вторую концевую часть, каждая из которых соединена с соответствующим электродом через соответствующую электродную линию, причем нагреваемый слой выполнен из углеродного композитного материала и выполнен с возможностью выделять тепло при наличии электрического питания в нагреваемом слое.

2. Обогревательная пленка по п. 1, в которой упомянутые электродные линии, опорный слой и нагреваемый слой расположены на базовом слое с образованием слоистой структуры, поверх которой расположен покровный слой, выполненный из полимерной смолы.

3. Обогревательная пленка по п. 2, в которой нагреваемый слой расположен без прямого контакта с опорным слоем.

4. Обогревательная пленка по п. 1, в которой нагреваемый слой покрывает опорный слой, и электродные линии проходят вдоль краевого участка нагреваемого слоя.

5. Обогревательная пленка по п. 4, содержащая линию тактильного датчика, проходящую вдоль краевого участка нагреваемого слоя.

6. Обогревательная пленка по п. 5, в которой на первой концевой части базового слоя выполнен первый выступ, который оснащен электродным контактным выводом, электродные линии проходят от этого электродного контактного вывода к краевому участку нагреваемого слоя, и через электродные контактные выводы осуществлено питание электродных линий электрическим током.

7. Обогревательная пленка по п. 5, в которой базовый слой на своем втором концевом участке имеет второй выступ, оснащенный сенсорным контактным выводом, и линия тактильного датчика проходит от этого сенсорного контактного вывода к краевому участку электродных линий.

8. Обогревательная пленка по п. 1, в которой нагреваемый слой имеет форму прямоугольника.

9. Обогревательная пленка по п. 8, в которой участок электродных линий, соединенный с нагреваемым слоем, является прямолинейным.

10. Обогревательная пленка по п. 8, в которой опорный слой выполнен из сетки с совокупностью ячеек.

11. Обогревательная пленка по п. 10, в которой опорный слой имеет первый участок и второй участок, причем на первом участке ячейки сетки более крупные, чем на втором участке, и первый участок расположен под нагреваемым слоем.

12. Обогревательная пленка по п. 11, в которой второй участок опорного слоя расположен между электродными линиями в области, где между электродными линиями отсутствует нагреваемый слой.

13. Обогревательная пленка по п. 11, в которой с целью способствования теплопередаче от нагреваемого слоя ко второму участку концевая часть второго участка расположена таким образом, что имеет место перекрытия ее с обогреваемым слоем.

14. Обогревательная пленка по п. 1, дополнительно содержащая температурный датчик, выполненный с возможностью измерять температуру обогревательной пленки, причем температурный датчик расположен в ячейке сетки опорного слоя.

15. Обогревательная пленка по п. 14, в которой опорный слой содержит первый участок и второй участок, причем на первом участке ячейки сетки более крупные, чем на втором участке, первый участок расположен под нагреваемым слоем, а температурный датчик расположен в ячейке сетки на первом участке опорного слоя.

16. Обогревательная пленка по п. 15, в которой температурный датчик покрыт покровным слоем, при этом температурный датчик выполнен не выступающим от поверхности обогревательной пленки.

17. Обогревательная пленка по п. 14, в которой температурный датчик вставлен в выемку, сформированную в изолирующем слое, образованном на заднем участке обогревательной пленки.