ПЛЕНОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротермии, в частности к плоским гибким электронагревателям излучающего типа, применяемым для обогрева бытовых, хозяйственных и производственных помещений, а также как элементы систем удаления влаги, антиобледенения и сушки различных покрытий.
Известен пленочный электронагреватель (RU 84660, кл. Н05В 3/36, опубл. 10.07.2009 г.), содержащий резистивный нагревающий и излучающий элемент меандровой формы в виде непрерывной ленты из фольги прецизионного токопроводящего материала и излучающий элемент из алюминиевой фольги, размещенные между двух слоев гибкой электроизоляционной пленки. При этом резистивный нагревающий и излучающий элемент и излучающий элемент разделены слоем аналогичной гибкой электроизоляционной пленки. Резистивный нагревающий элемент снабжен выводами для подключения к электрической сети.
Наличие слоя внешней гибкой электроизоляционной пленки, покрывающей излучающий элемент, являющейся отчасти теплоизолятором, снижает интенсивность излучения излучающим элементом инфракрасного теплового потока, что в свою очередь приводит к снижению коэффициента полезного действия электронагревателя.
В качестве прототипа принят пленочный электронагреватель (RU 2088047, кл. Н05В 3/18, Н05В 3/36, опубл. 20.08.1997 г.), представляющий собой резистивный излучающий элемент плоской зигзагообразной формы, снабженный выводами для подключения к электрической сети, размещенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками. Резистивный излучающий элемент выполнен из фольги аморфного сплава металлов или переходных металлов с металлоидами.
Недостатком электронагревателя является неравномерность излучаемого инфракрасного теплового потока в результате размещения полос резистивного излучающего элемента, образующих его зигзагообразную форму, на некотором расстоянии друг от друга. В электронагревателе для формирования необходимого равномерного теплового потока требуется расположение полос резистивного излучающего элемента на расстоянии не более 2 мм друг от друга, что приводит к значительному удорожанию электронагревателя, примерно 50% стоимости которого составляет стоимость материала резистивного элемента.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении излучающей способности (КПД) электронагревателя и снижении его себестоимости.
Решение поставленной задачи в пленочном электронагревателе, содержащем два слоя гибкой электроизоляционной пленки, между которыми размещен резистивный нагревающий элемент, имеющий в плане меандровую форму, и снабженный выводами для подключения к электрической сети, достигается тем, что к внешней стороне одной из электроизоляционных пленок присоединен излучающий элемент в виде металлической фольги или в виде металлического слоя толщиной от 10 нм до 1 мм, нанесенного напылением или осаждением.
При этом, резистивный нагревающий элемент может быть выполнен в виде параллельных полос, соединенных последовательно путем их г-образного загиба в сторону следующей полосы поочередно с одной и с другой стороны или в виде непрерывной полосы с образованием меандровой формы, а также в виде параллельных полос, соединенных последовательно перемычками поочередно с одной и другой стороны.
Инфракрасный тепловой поток от излучающего элемента, покрытого с одной стороны электроизоляционной пленкой, отделяющей его от резистивного элемента, обладающей теплоизоляционным свойством, излучается по пути наименьшего сопротивления, т.е. большая часть инфракрасного теплового потока излучается со стороны не закрытой электроизоляционной пленкой и направляется в пространство помещения.
Таким образом, интенсивность излучения инфракрасного теплового потока, направленного внутрь помещения увеличивается, КПД электронагревателя повышается.
В аналоге же (RU 84660), где излучающий элемент покрыт с обеих сторон электроизоляционной пленкой, инфракрасный тепловой поток разделяется на две части и излучается практически в одинаковой степени в обоих направлениях и в пространство помещения излучается тепловой поток меньшей интенсивности, что существенным образом сказывается на эффективности работы пленочного электронагревателя.
Отсутствие слоя внешней дорогостоящей электроизоляционной пленки, покрывающей излучающий элемент, снижает себестоимость пленочного электронагревателя, что естественным образом сказывается на его потребительских свойствах.
Как правило, толщина электроизоляционной пленки, размещенной между резистивным нагревающим и излучающим элементами достаточна для исключения возможности замыкания резистивного нагревающего элемента на излучающий элемент, т.е. отсутствие внешней электроизоляционной пленки, закрывающей излучающий элемент, не приводит к снижению электробезопасности при эксплуатации и монтаже пленочного электронагревателя.
Монтаж предложенного электронагревателя прост и не трудоемок, поэтому механические повреждения излучающего элемента сведены к минимуму; возможные небольшие повреждения (царапины, затертости и т.д.), как показывает практика, не значительно влияют на его излучающую способность и не могут привести к порче пленочного электронагревателя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 - общий вид пленочного электронагревателя и поперечный разрез полотна пленочного электронагревателя, на фиг.2 - структура пленочного электронагревателя.
Пленочный электронагреватель содержит две гибкие электроизоляционные пленки 1 и 2 из термостойкого полимерного материла, между которыми размещен резистивный нагревающий элемент 3. К внешней стороне любой из двух электроизоляционных пленок 1 и 2 присоединен излучающий элемент 4. Резистивный нагревающий элемент 3 выполнен в виде параллельных полос из токопроводящего материала, например, из алюминиевой фольги, сплава металлов или графита, соединенных с образованием в плане меандровой формы или синусоиды.
Получение резистивного нагревающего элемента 3 меандровой формы реализовано последовательным соединением полос, при котором край предыдущей полосы загнут г-образно в сторону следующей полосы, как правило, на всю ее ширину, другой край которой, в свою очередь, г-образно загнут в сторону последующей полосы.
Получение резистивного нагревающего элемента 3 меандровой формы также может быть реализовано последовательным соединением полос перемычками поочередно с одной и с другой стороны.
Меандровая форма резистивного нагревающего элемента 3 может быть получена выполнением ее из непрерывной полосы токопроводящего материала.
Излучающий элемент 4 может быть выполнен в виде тонкой металлической фольги, например, алюминиевой. Излучающий элемент 4 может быть выполнен напылением или осаждением металлического слоя толщиной от 10 нм до 1 мм на внешнюю поверхность одной из электроизоляционных пленок 1 или 2, покрывающих резистивный элемент 3. Значения 10 нм - 1 мм нанесенного металлического слоя излучающего элемента 4 обеспечивают возможность получения требуемого равномерного теплового потока, создаваемого резистивным нагревающим элементом 3.
Полосы резистивного нагревающего элемента 3 могут быть соединены точечной сваркой, осуществляемой.на молекулярном уровне, они занимают, как правило, 15-70% полотна пленочного электронагревателя.
К крайним полосам резистивного нагревающего элемента 3 припаяны выводы 5 для подключения к сети электропитания или другому пленочному электронагревателю.
Толщина слоя электроизоляционной пленки 1 варьируется в пределах 35 мкм - 3 мм, в зависимости от требований по эксплуатации, предъявляемых к электронагревателю.
Толщина электроизоляционной пленки 2, обычно, находится в диапазоне от 35 до 300 мкм, при этом применяемая толщина резистивного нагревающего элемента 3, как правило, не превышает 50 мкм, т.е. возможность повреждения электроизоляционной пленки 2, размещенной между резистивным нагревающим 3 и излучающим 4 элементами, в т.ч. из-за наличия заусенцев, выступов на полосах резистивного нагревающего элемента 3, сведена к минимуму. Таким образом, обеспечивается достаточная защита от пробоя электрическим током, т.е. замыкания резистивного нагревающего элемента 3 на излучающий элемент 4 в процессе изготовления и монтажа электронагревателя.
Применяемая толщина электроизоляционных пленок 1 и 2 обеспечивает защиту электронагревателя от пробоя электрическим током при перегрузках сети и от механических повреждений резистивного нагревающего элемента 3.
В конструкцию пленочного электронагревателя может быть дополнительно введено функциональное (рабочее) заземление для обеспечения надлежащей работы установки в нормальных или аварийных условиях, а именно защиты от статического электрического, скапливаемого на поверхности излучающего элемента 4 в процессе его эксплуатации.
Работа пленочного электронагревателя осуществляется следующим образом.
Выводы 5 пленочного электронагревателя подключают к электрической сети. По резистивному нагревающему элементу 3 протекает ток, вызывая его нагревание. Резистивный нагревающий элемент 3 подогревает излучающий элемент 4, с поверхности которого равномерно излучается инфракрасный тепловой поток, обеспечивающий прогрев предметов и пола помещения.