Плоский электронагреватель

 

Использование: относится к резистивному нагреву. Сущность: для обеспечения равномерности нагрева плоский электронагреватель содержит тело резистора с электродами и с подсоединенной к нему теплопроводной деталью, покрытие, полностью закрывающее тело резистора и теплопроводную деталь. Теплопроводная деталь выполнена из тонкого слоя теплопроводящего диэлектрика, тело резистора представляет равномерный тонкий слой резистивного материала, а электроды выполнены в виде тонких металлических полосок. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к резистивному нагреву и может быть использовано в промышленных и бытовых нагревательных устройствах и системах.

Известен плоский электронагреватель, содержащий близко расположенные параллельные электроды, составное тело резистора, расположенное между электродами. Основными компонентами материала тела резистора являются электропроводный микропорошок и кристаллический полимер, содержащий группы с хорошей адгезией по отношению к металлам (1).

Известный плоский электронагреватель не обеспечивает качественной передачи тепла тела резистора к окружающей поверхности и равномерность нагрева всей требуемой поверхности.

Известен плоский электронагреватель, содержащий тело резистора, электроды для соединения тела резистора с двумя разноименными выводами источника электропитания, теплопроводную деталь, соединенную с телом резистора, покрытие из теплопроводного материала, полностью закрывающее тело резистора и теплопроводную деталь.

В известном плоском электронагревателе невозможно осуществлять качественную передачу тепла, выделяемого телом резистора через теплопроводную деталь, к покрытию и получать однородный и равномерный нагрев покрытия, а также обеспечивать контроль сопротивления тела резистора в процессе изготовления.

В основу изобретения положена задача создания такого плоского электронагревателя, который позволил бы получать однородность и равномерность нагрева покрытия и возможность контроля величины сопротивления тела резистора в процессе изготовления, что обеспечивает однородный и равномерный нагрев требуемой поверхности при фиксированной мощности нагрева.

Поставленная задача решается тем, что в плоском электронагревателе, содержащем тело резистора, электроды для соединения тела резистора с двумя разноименными выводами источника электропитания, теплопроводную деталь, соединенную с телом резистора, покрытие из теплопроводного материала, полностью закрывающее тело резистора и теплопроводную деталь, согласно изобретению, теплопроводная деталь выполнена из тонкого слоя теплопроводящего диэлектрика, тело резистора представляет однородный равномерный тонкий слой резистивного материала, размещенный непрерывно с одной стороны по всей поверхности теплопроводной детали, и снабжена токопроводящими контактными дорожками, размещенными в одной плоскости по противоположным краям на одной стороне тела резистора, а электроды выполнены в виде тонких металлических полосок, присоединенных к телу резистора через контактные дорожки, покрытие выполнено металлическим и состоит из двух частей, одна часть присоединена к свободной стороне теплопроводной детали, а другая часть покрытия через диэлектрическую теплопроводящую прокладку присоединена к телу резистора с электродами.

Целесообразно теплопроводящий диэлектрик выполнять из поликора.

Возможно теплопроводящий диэлектрик выполнять из аннодированного алюминия.

Разумно одну часть покрытия присоединять к свободной стороне теплопроводящего диэлектрика через теплопроводящий присоединительный слой.

Изобретение обеспечивает однородный равномерный нагрев требуемой поверхности при фиксированной мощности нагрева.

На фиг. 1 изображено конструктивное выполнение теплопроводной детали с телом резистора и контактными дорожками, вид сверху; на фиг. 2 - конструктивное выполнение теплопроводной детали с телом резистора и контактными дорожками, вид спереди; на фиг. 3 - конструктивное выполнение плоского электронагревателя, вид сверху; на фиг. 4 - конструктивное выполнение плоского электронагревателя, вид спереди; на фиг. 5 - нагревательная система на основе предложенного плоского электронагревателя.

Плоский электронагреватель содержит тело 1 (фиг. 1) резистора с контактными дорожками 2, теплопроводную деталь 3, соединенную с телом 1 резистора.

Теплопроводная деталь 3 соединена с расположенным на ее поверхности теплопроводящим соединительным слоем 4 (фиг. 2).

Плоский электронагреватель содержит также покрытие, выполненное металлическим и состоящее из двух частей 5, 6 (фиг. 3) и полностью закрывающее тело 1 резистора и теплопроводную деталь 3 (фиг. 4), и электроды 7 (фиг. 3), выполненные в виде тонких металлических полосок, присоединенных к телу 1 резистора через контактные дорожки 2.

Контактные дорожки 2 соединены с электродами 7 посредством металлических пластинок 8.

Часть 5 (фиг. 4) покрытия присоединена к свободной стороне теплопроводной детали 3, а часть 6 покрытия через диэлектрическую теплопроводящую прокладку 9 присоединена к телу 1 резистора, к электродам 7, к контактным дорожкам 2 к металлическим пластинкам 8.

Тонкий слой теплопроводящего диэлектрика может быть выполнен из поликора.

Возможно выполнение тонкого слоя теплопроводящего диэлектрика из аннодированного алюминия.

На фиг. 5 изображена нагревательная система на основе плоского электронагревателя.

В качестве тонкого слоя теплопроводящего диэлектрика может использоваться поликор размером, например 60х48х0,5 и 60х48х1,0 мм, при изготовлении маломощных плоских электронагревателей. Для изготовления мощных плоских электронагревателей применяется тонкий слой теплопроводящего диэлектрика из аннодированного алюминия. Тело 1 резистора, являющееся равномерным тонким слоем, формируется методом вакуумного напыления на химически очищенную подложку резистивного сплава. Вакуумное напыление позволяет получить тело 1 резистора в виде тонкого однородного равномерного слоя, что обеспечивает равномерность нагрева всей поверхности теплопроводной детали 3 и возможность контроля сопротивления слоя непосредственно в процессе изготовления.

Сопротивление тонкого слоя тела 1 резистора подбирается в зависимости от требуемой мощности плоского электронагревателя.

Контактные дорожки 2 формируются методом вакуумного напыления через маску системы хром-медь толщиной не менее 2 мкм. Напыление через маску позволяет исключить из технологического процесса операцию фотолитографии, что существенно упрощает процесс и снижает стоимость изготовления.

Плоский электронагреватель работает следующим образом.

От источника электропитания (на фиг. не показан) напряжение подводится к контактным дорожкам 2 (фиг. 4) через электроды 7 и пластинки 8 и далее к телу 1 резистора, и равномерно распределяется по всему телу 1 резистора.

Тело 1 резистора равномерно нагревается и передает тепло к двум частям 5, 6 покрытия через теплопроводящий диэлектрик 3, через теплопроводящий присоединительный слой 4 и через диэлектрическую теплопроводящую прокладку 9. Таким образом, части 5, 6 покрытия нагреваются и передают тепло по назначению. Выделяемая мощность регулируется в процессе изготовления путем нанесения фиксированной толщины тела 1 резистора.

Таким образом, изобретение позволяет получить однородность и равномерность нагрева покрытия и проконтролировать величину сопротивления тела резистора в процессе изготовления плоского электронагревателя. Это обеспечивает однородный и равномерный нагрев требуемой поверхности при фиксированной мощности нагрева.

Возможно конструктивное изготовление нагревательной системы путем последовательно-параллельного соединения нескольких предлагаемых плоских электронагревателей. Это необходимо в случае однородного равномерного нагрева различных требуемых поверхностей и объемов. (56) Патент США N 4730103, кл. Н 05 В 3/08, 1988.

Формула изобретения

1. ПЛОСКИЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий тело резистора, электроды для соединения тела резистора с двумя разноименными выводами источника электропитания, теплопроводную деталь, соединенную с телом резистора, покрытие из теплопроводного материала, полностью закрывающее тело резистора, и теплопроводную деталь, отличающийся тем, что теплопроводная деталь выполнена из тонкого слоя теплопроводящего диэлектрика, тело резистора представляет собой однородный равномерный тонкий слой резистивного материала, размещенный непрерывно с одной стороны по всей поверхности теплопроводной детали, и снабжено токопроводящими контактными дорожками, размещенными в одной плоскости по противоположным краям на одной стороне тела резистора, а электроды выполнены в виде тонких металлических полосок, присоединенных к телу резистора через контактные дорожки, покрытие выполнено металлическим и состоит из двух частей, одна часть присоединена к свободной стороне теплопроводной детали, а другая часть через диэлектрическую теплопроводящую прокладку - к телу резистора с электродами.

2. Электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что теплопроводящий диэлектрик выполнен из поликора.

3. Электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что теплопроводящий диэлектрик выполнен из анодированного алюминия.

4. Электронагреватель по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что одна часть покрытия присоединена к свободной стороне теплопроводной детали через теплопроводящий присоединительный слой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5