Інфрачервоний електрообігрівальний елемент

1. Інфрачервоний електрообігрівальний елемент, що містить скляну підкладку з нанесеними послідовно нагрівальним шаром, діелектричним шаром із розташованими на ньому електропровідними шинами, який відрізняється тим, що нагрі 3 оксидів, завтовшки 40-50 мкм, потім нанесений шар товстої плівки з резистивного порошку на основі вуглецю (40-60 мкм) і зверху порошковий діелектричний товстоплівковий шар з оксидних матеріалів. Робоча температура даного ІЧобігрівача в зоні нагріву є біля 160 °С, а на поверхні скла 130-149 °С. Проте головним недоліком є те, що ІЧ теплове випромінювання відбувається в обидва боки від скляної підкладки, при цьому потужність ІЧ випромінювання в зворотний бік вища, тому що з того боку вища температура шарів. Таким чином, ефективність ІЧ випромінювання в потрібному напрямку по відношенню до спожитої потужності менш ніж 50 %. При цьому ККД (перетворення електричної потужності в теплову) перевищує 90 %. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого ІЧ обігрівального елемента, в якому завдяки використанню тонкоплівкового шару із оксидного виродженого напівпровідника як нагрівального шару, покращується тепловий контакт між тонкоплівковим шаром та склом, за рахунок цього зменшуються втрати потужності випромінювання. Крім того, резистивний тонкоплівковий шар, будучи діелектричним дзеркалом, повинен відбивати більшу частину ІЧ випромінювання від скляної підкладки у бік нагрівального шару. При цьому також повинна рости потужність ІЧ випромінювання у фронтальному напрямку та, як наслідок, збільшуватись ККД ІЧ випромінювання. Крім того, опір резистивної тонкої плівки слабо залежить від температури і це повинно створити умови для функціонування пристрою зі стабільними параметрами. Поставлена задача вирішується тим, що в інфрачервоному електрообігрівальному елементі, що містить скляну підкладку з нанесеними послідовно нагрівальним шаром, діелектричним шаром із розташованими на ньому електропровідними шинами, згідно з корисною моделлю нагрівальний шар є тонкоплівковим з оксидного виродженого напівпровідника із пито2 мим поверхневим опором 10-300 ом/см , діелектричний шар виконаний із фторопластового лаку завтовшки 2-20 мкм, електропровідні шини виконані з електропровідної пасти та нанесеної на неї металічної фольги. Крім того, інфрачервоний елемент відрізняється від прототипу ще тим, що тонкоплівковий нагрівальний шар відстоїть від краю підкладки на відстані 3-15 мм, при цьому діелектричний та відбиваючий шари покривають усю поверхню скляної підкладки. Технологія одержання ІЧ обігрівачів наступна. На скляній підкладці розташовують тонкий шар (0,2-0,5 мкм) напівпровідникового резистивного 2 матеріалу з питомим опором 10-30 ом/см . По краях даного напівпровідникового резистивного шару треба нанести смужки провідного клейового матеріалу, завширшки 3-15 мм, на які розташовують тонкі смужки металічної, наприклад, мідної фольги. Зверху на всій поверхні скляної підкладки 67397 4 наносять тонкий (2-20 мкм) шар фторопластового матеріалу, наприклад, лаку, і далі на всю поверхню розташовують тонко плівковий шар відбиваючого матеріалу, наприклад, алюмінію, завтовшки 0,2-0,3 мкм. Щоб виключити вплив електричного контакту нагрівального напівпровідникового шару і шару відбиваючого, перший розташовують на відстані від країв скляної підкладки з усіх боків на 3-10 мм, і завдяки захисному шару фторопластового лаку він не має електричного контакту з відбиваючим шаром. Фторопластовий шар є одночасно тепловим опором, який обмежує перехід теплової енергії відбиваючому шару. При цьому відбиваючий шар має випромінюючу здатність близько 3-5 %, тобто відбиває до 95 % інфрачервоного випромінювання (Ж. Госсорг. Инфракрасная термография . М.:Мир, 1988, стр. 49). Крім зменшення теплопередачі від нагрівального шару до відбиваючого та їх електроізоляції одного від одного, фторопластовий шар є одночасно і вологозахисним шаром, та таким , що герметизує. Приклад реалізації. Щоб створити ІЧ обігрівач потужністю 1,5-2 квт, скляну підкладку розміром 60*120 см розміщують в вакуумній камері. По периметру підкладки наносять маску шириною 3-15 мм. Далі методом магнетронного розпилення в атмосфері -1 -3 аргоново-кисневої суміші газів, при тиску 10 -10 атмосфери із мішені (наприклад, Sn - 92 %, Sb - 5 %) наносять шар окисного матеріалу і тому прозорого. Таким чином отримують шар прозорого широкозонного напівпровідникового матеріалу, з провідністю по домішковій зоні. Тобто отримуємо шар виродженого оксидного напівпровідника з питомою поверхневою провідністю 10-300 ом/см (в залежності від концентрації домішок, температури від 60 до 200 °С та парціального тиску в вакуумній камері). Після осадження підкладку остуджують, виймають із вакуумної камери і на протилежні боки нагрівального елемента наносять шар електропровідного клею, наприклад, марок «ИРПОЛ» або «ТОК», на який приклеюють по всій поверхні шару металічну фольгу шириною 5-10 мм, пресують клей та полімеризують його при підвищеній температурі. Далі використовуючи метод пульверизації, зверху нагрівального шару та електропровідних шин наносять матеріал, що містить фтор (фторопласт або фторопластовий клей) товщиною 5-20 мкм. Це робиться для ізоляції та обмеження теплопередачі у бік, протилежний напрямку обігріву. Після полімеризації шару фторопластового матеріалу здійснюється перевірка електричних та теплових параметрів ІЧ обігрівача. Потім виріб містять у корпус та встановлюють систему електронного та електричного регулювання. Потужність такого ІЧ обігрівального елемента, маючи розмір 600*1200 мм, становить 1500-2000 вт, або при поверхні 600*600 мм потужність є 7501000 вт. При цьому температура поверхні нагрівального елемента не вище 135-140 °С, а температура поверхні скла становить 125-135 °С. 5 67397 6 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601