НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к гибким резистивным нагревателям.
Известно использование гибких электропроводных нитей для изготовления электропроводящей ткани по патенту РФ 2124597, в качестве которых применяются металлические, угольные волокна или волокна с металлизированным покрытием. Проводящие области посредством медного проводника подключены к низковольтному источнику питания параллельно или последовательно. Диаметр металлических или угольных волокон составляет 2 мм. При последовательном подключении такой резистивный нагреватель работает неэффективно из-за большого падения напряжения.
При нагреве, например, площади сидения водителя, такой нагреватель имеет увеличенный вес и недостаточную гибкость греющей подложки. Подводящие медные проводники рассчитываются из условия их минимального нагрева или отсутствия нагрева и обеспечения тепловыделения на электропроводных волокнах ткани.
Наиболее близким является гибкий электронагреватель по патенту РФ 2110901, который содержит фольговый резистивный элемент, помещенный в защитную оболочку. Для равномерного расположения на заданной поверхности нагрева элемент уложен по форме меандра (зигзагообразной змейки) на клеевую ткань. Резистивный элемент выполнен из сплава высокого омического сопротивления, например, из хромоалюминиевого сплава; ширина элемента 5 мм, толщина 0,05 мм, источник питания 12В. Защитная оболочка образована слоями электроизоляционного лака и клеевой ткани. Образец из 12 элементов нагревается до 50 градусов.
Изготовление этого электронагревателя имеет высокую стоимость,
образуемую затратами на используемый материал, на укладку и на присоединение к источнику питания. Отсутствует равномерный нагрев по поверхности, используется недостаточно эластичный элемент.
Техническая задача заключается в том, чтобы повысить эффективность нагрева и одновременно уменьшить стоимость изделия.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить эту задачу.
Заявляется нагревательный элемент в виде тонкослойного резистивного элемента, уложенного на поверхность нагрева заданной формы, отличающийся тем, что резистивный элемент выполнен из низкоомного материала в виде фольги или напыленного слоя, и включает один и более формообразующих элементов.
Тонкослойный резистивный элемент электронагревателя может быть выполнен, например, из алюминия.
Форма резистивного нагревательного элемента может быть получена путем выполнения перфорации по линии окантовки фольги и/или внутри этой линии. При этом сама перфорация и ее расположение может иметь разные формы. Перфорация может быть нанесена хаотически, а пример упорядоченной перфорации - это рисунок сетки или повторяющийся рисунок змейки, зигзага, пилообразный, гармонический и т.п.
В качестве материала для резистивного нагревательного элемента могут быть использованы фольгированная бумага, ламинированная фольга, алюминиевый скотч, алюминиевая лента и т.п.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами:
на фиг.1 и 2 дан пример упорядоченной перфорации, создающей форму нагревательного элемента в виде сетки и змейки; на фиг.3 и 4 - пример хаотической перфорации произвольной формы по линии окантовки нагревательного элемента и внутри этой линии; на фиг.5 - пример упорядоченной перфорации в виде разрезов, также создающей форму
нагревательного элемента в виде змейки; на фиг.6 показан нагревательный элемент в виде спирали, уложенный на объемный предмет, например, упаковку.
Тонкослойный резистивный нагревательный элемент 1 выполнен, например, из алюминиевой фольги толщиной 0,1-0,15 мм. Тонкий слой резистивного элемента может быть также получен в виде фольги из серебра, меди и других низкоомных материалов, а также путем напыления. При необходимости на фольгу наносится гибкий электроизоляционный материал. При использовании нагревательного элемента в гибком электронагревателе подводящие проводники 2 скрепляют с фольгой известными способами - это может быть клепка, зажим механический, сварка, например, точечная, и подсоединяют резистивный элемент к источнику постоянного или переменного напряжения 3. При подключении даже небольшого напряжения (от аккумулятора автомобиля 12 В) через низкоомный проводник протекает сравнительно большой ток, что приводит к выделению на проводнике большой тепловой энергии в соответствии с законом Ома. Чем тоньше фольга на единицу массы фольги, тем больше ток и соответственно теплоотдача нагревательного элемента, так как это равнозначно увеличению поверхности проводника и его сечения. Эффективность нагревателя из фольгового алюминия объясняется также тем, что этот материал обладает высокой теплопроводностью.
Фольговый алюминий относится к недорогим и легко доступным материалам, обладает хорошей пластичностью и одновременно большой прочностью при малой толщине фольги, что делает его предпочтительным при изготовлении гибких электронагревателей ввиду надежности материала проводника, возможности использовать тонкие электро- и теплоизоляционные материалы.
Так как токи такого нагревательного элемента велики, то возникает
задача создания ограничения по току, если толщина фольги задана. Такая задача решается с помощью перфораций различной формы. На фиг.1 показан заявленный нагревательный элемент в виде одного формообразующего элемента -полосы, на которой выполнена перфорация в форме многоугольников, которая придает фольге форму сетки. На фиг.2 показана перфорация в форме многоугольников, выполненная по линии окантовки, которая придает фольге форму змейки, зрительно состоящей из нескольких формообразующих элементов: из множества уложенных полос. Форма перфораций определяется технологией, позволяющей изготовить нагревательный элемент проще и дешевле, в том числе перфорация может быть выполнена в виде разрезов (фиг.5). Но кроме того, нагревателю можно придать путем перфораций такую форму, которая позволит выполнить равномерную укладку нагревательного элемента не только на плоскую поверхность, но и на объемную, например, форму спирали (фиг.6). Тем самым с помощью перфораций, нанесенных упорядочение или хаотически (фиг.3, 4), регулируются технические, технологические и потребительские свойства электронагревателя.
Известно применение упаковочного материала в виде оберток, коробок, банок, представляющего собой фольгированную бумагу, алюминиевую фольгу, ламинированную полиэтиленоволавсановой пленкой (поз. 4 на фиг.2). Использование этих материалов, выполненных на основе алюминиевой фольги, позволит производить объемные гибкие электронагреватели - упаковки для фасованных продуктов (воды, соков и т.п.). Для примера: 1 л охлажденной воды можно нагреть заявляемым гибким электронагревателем за полчаса при наличии источника питания 12 В.
Заявляемая полезная модель может быть осуществлена на стандартном оборудовании электротехнического производства.