Обігрівальний виріб з листовим нагрівальним резистивним елементом

Реферат: Обігрівальний виріб з листовим нагрівальним резистивним елементом має декоративну тепловипромінювальну панель, або іншу тепловипромінювальну основу, до якої прилягає нагрівальний резистивний елемент, зовні вкритий шаром термостійкого ізоляційного матеріалу, наприклад, лаком чи будь-яким іншим твердим чи застигаючим матеріалом, який його одночасно утримує на декоративній панелі та ізолює зовні. При цьому листовий нагрівальний резистивний елемент містить нагрівальний шар, в якому використовується резистивний склад на основі вуглецевої пасти, та розташовані по краях основи струмопровідні електроди, а нагрівальний шар виконаний суцільним та має площу, що дорівнюється площі основи. UA 81440 U (54) ОБІГРІВАЛЬНИЙ ВИРІБ З ЛИСТОВИМ НАГРІВАЛЬНИМ РЕЗИСТИВНИМ ЕЛЕМЕНТОМ UA 81440 U UA 81440 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі електротермії, зокрема, стосується електричного резистивного нагрівання об'єктів різного призначення, та може бути використана в електронній, приладобудівній, електротехнічній та інших галузях промисловості та побуту при виготовленні електронагрівальних обігрівальних виробів на різні потреби. Відомий обігрівальний виріб, який містить у своєму складі нагрівальний резистивний елемент, являє собою підкладку для сидіння автомобіля, що має відповідний розмір та конфігурацію (майже квадратну), яку розміщують під чохлом, що вкриває сидіння. Нагрівальний резистивний елемент містить багатошарову основу, виготовлену у вигляді голкопробивного нетканого матеріалу з ущільнених за допомогою процесу каландрування хімічних волокон, таких як поліефірні або поліпропіленові, або природних, наприклад, бавовни, причому нижня поверхня опори сильно каландрована, а верхня - слабко каландрована. На основі, з боку слабко каландрованої поверхні, на шарі зі сплаву зміцнених металевих волокон з міді та срібла, розміщений дріт нагрівача та прикріплений до неї за допомогою кріпильних ниток. Нагрівальний дріт отриманий шляхом укручення множини тонких дротів, розташованих у ізоляторі з поліуретану [див. пат. Росії № 2402181 С2 з класу Н05В 3/20, опублікований 20.10.2010 року в Бюл. № 29]. Основним недоліком відомого обігрівального виробу є обмеженість області його використання через непривабливість зовнішнього вигляду (нагрівальний дріт розташований на поверхні основи, тому його треба чимось вкривати), через що його й використовують лише для підігріву сидінь автомобілів, розташовуючи під чохлами, короткий термін експлуатації (враховуючи, що водій, сидячи на такому виробі, під час руху автомобіля постійно рухається, це призводить до швидкого перетирання ниток та руйнування цілісності конструкції виробу), а також незадовільні його споживчі характеристики, що зумовлено тим, що розігрів відбувається смугами (а не за суцільною площею) до відчутливої шкірою людини температури, а людина сидить безпосередньо на нагрівальному дроті, що утворює певний дискомфорт. Крім того, нагрівальний резистивний елемент є занадто складним через наявність багатошарової основи з матеріалу з різними пошаровими властивостями, ненадійність конструкції через кріплення нагрівального дроту нитками, низький ступень захисту від можливих механічних та інших пошкоджень, оскільки нагрівальний дріт знаходиться на поверхні основи та вкритий лише чохлом сидіння, а також відносно низьку термостійкість ізолюючого шару з поліуретану (лише до + 80 °C). Крім того, використання нагрівального дроту з металевих укручених тонких дротів, не дозволяє отримати необхідного опору для розігріву. Через складність основи, використаних для неї спеціальних матеріалів, включаючи срібло, відомий обігрівальний виріб виявляється досить коштовним. Всі перелічені недоліки роблять його малопривабливим для споживачів. Відомий також обігрівальний виріб, який являє собою металевий корпус, у якому закріплений нагрівальний резистивний елемент. Нагрівальний резистивний елемент містить два ізоляційні шари, виконані з термостійкого матеріалу, наприклад, з склотканини марки ТОФ-7А7С, або з тефлону, або з ариміду, які прошиті між собою з утворенням направляючих каналів, що сполучаються, в яких вільно прокладений електропровідний матеріал, виконаний у вигляді вуглецевих стрічок, наприклад, Віскум-ЛТ-22, кінці яких обміднені та з'єднані пайкою з електропроводами [див. пат. Росії № 1567 U1 з класів Н01В 1/04, В32В 7/02, опублікований 16.01.1996 року]. Основним недоліком відомого обігрівального виробу, до складу якого входить нагрівальний резистивний елемент, є досить низький коефіцієнт корисної дії самого нагрівача. Наявність цього недоліку обумовлена тим, що технологічно стрічки з вуглецевого волокна розташовані на деякій відстані одна від іншої. Отже, автоматично виникає мимовільний постійний попередній нагрів простору між стрічками (тобто гріє сам себе), та лише потім нагрівач починає віддавати тепло за прямим призначенням, тобто нагрівати оточуючий простір. Це призводить до невиправданої витрати електроенергії, а тому такі нагрівальні вироби не економічні. Найбільш близьким за своєю суттю та ефекту, що досягається, та який приймається за прототип, є обігрівальний виріб з листового нагрівального резистивного елемента, виконаним у вигляді резистивного електронагрівача, що має багатошарову структуру і включає нерознімно з'єднані між собою нагрівальний шар, в якому використовується резистивний склад на основі вуглецевої пасти, яка для підвищення ефективності використання площі наноситься у вигляді друкованих резистивних смуг на деякій відстані одна від іншої, і розташованих по краях нагрівального шару струмопровідних електродів з друкованого шару срібла і мідної шини, який заламіновано водонепроникною, пожежостійкою плівкою, причому, для підтримки заданої температури нагріву резистивний електронагрівач містить напівпровідниковий полімерний шар з позитивним температурним коефіцієнтом опору, який нанесений окремо по групах резистивних смуг на одному з струмопровідних електродів та запресований між шаром друкованого срібла і 1 UA 81440 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 мідною шиною [див. пат. України № 75083 з класу А05В 3/36, опублікований 26.11.2012 року в Бюл. № 22]. Основним недоліком відомого обігрівального виробу з листового нагрівального резистивного елемента, є досить низький коефіцієнт його корисної дії. Цей недолік обумовлений саме нанесенням нагрівального шару смугами, що потребує постійного попереднього нагріву простору між смугами, а також полімерних (полімерні матеріали, як загальновідомо, є поганими провідниками тепла) проміжних шарів, якими вкритий сам електронагрівальний резистивний елемент. Лише потім він починає віддавати тепло за прямим призначенням, тобто нагрівати оточуючі речі та простір. Крім того, відомий виріб не має кріплень для його розташування на стіні. У тому вигляді як він є, його доцільно розташовувати лише на підлозі, що занадто звужує область використання, а також виріб, який не має декорованих елементів, має "технічний" вигляд, та ніяким чином не в змозі доповнити чи прикрасити інтер'єр приміщення, хоча переважно для нього й призначений, а отже, є непривабливим. В основу корисної моделі поставлена задача максимального спрощення технології виготовлення обігрівального виробу з нагрівальним резистивним елементом та максимального розширення області його використання з одночасним максимальним спрощенням його конструкції за рахунок граничного підвищення перетворення електроенергії у теплову, шляхом максимально можливого збільшення площі нагрівального елемента та зміни принципу безперервного отримання резистивного нагрівального елемента будь-яких розмірів, форми та теплофізичних властивостей. Поставлена задача вирішується тим, що обігрівальний виріб з листовим нагрівальним резистивним елементом, має декоративну тепловипромінювальну панель, або іншу тепловипромінювальну основу, до якої прилягає нагрівальний резистивний елемент, зовні вкритий шаром термостійкого ізоляційного матеріалу, наприклад, лаком чи будь-яким іншим твердим чи застигаючим матеріалом, який його одночасно утримує на декоративній панелі та ізолює зовні, причому листовий нагрівальний резистивний елемент нагрівальний шар, в якому використовується резистивний склад на основі вуглецевої пасти, та розташованих по краях основи струмопровідних електродів, а нагрівальний шар виконаний суцільним та має площу, що дорівнюється площі основи. Зрозуміло, обігрівальний виріб може мати й задню кришку, яка скріплює декоративну тепловипромінювальну панель з нагрівальним резистивним елементом, розташованим між ними. Зрозуміло, нагрівальний резистивний елемент може бути розташований зовні по обидві боки від декоративної тепловипромінювальної панелі. Зрозуміло, обігрівальний виріб може мати дві зовнішні декоративні тепловипромінювальні панелі з нагрівальним резистивним елементом всередині між ними. Зрозуміло, обігрівальний виріб може мати декоративну тепловипромінювальну панель будь-якої форми та розміру. Зрозуміло, обігрівальний виріб може мати декоративну тепловипромінювальну панель як оброблену, так й необроблену, у тому числі з нанесеними декоративними елементами на лицьовій поверхні. Зрозуміло, обігрівальний виріб може бути як стаціонарним, так й перемісним. Зрозуміло, обігрівальний виріб може бути виконаний у вигляді профнастилу, утеплювача, підлоги, стіни приміщення. Завдяки нанесенню нагрівального шару із вуглецевої пасти на всю поверхню панелі, максимально підвищується коефіцієнт корисної дії нагрівача через те, немає необхідності нагріву її невкритих пастою ділянок основи. Все тепло ніяким чином не втрачається та спрямовується тільки за прямим призначенням - нагріву об'єктів та приміщень, заради яких й використовується електронагівач. Крім того, нанесення суцільним шаром більш технологічно ніж нанесення смугами певним розмірів з певними відстанями між ними, оскільки не вимагає особливих умов розташування резистивних смуг, зокрема розрахунку та визначення відстані між ними. Розташування нагрівального шару по обидві боки основи дозволяє суттєво (принаймні, у два рази) збільшити потужність обігрівального виробу без збільшення його розміру. Використання основи будь-якого розміру, форми, об'ємною, конструктивних елементів та вузлів обігрівальних виробів, устаткування чи природних об'єктів, виконання основи з будь-яких не струмопровідних жорстких чи гнучких матеріалів, зокрема, термостійкого пластику, скла, гіпсу, склотканини, кераміки, каменю, бетону, навіть металу, вкритого ізолюючим шаром, тощо, а виготовлення нагрівального шару перемінної товщини з будь-якого вуглевмісного матеріалу різного вихідного стану та виду чи з композиції будь-яких вуглевмісних матеріалів, взятих у різних пропорціях з різними за розміром частками вуглецевого матеріалу, як локально на окремих ділянках, так і за всією площею, безсумнівно, дозволяють отримати нескінченний номенклатурний ряд нагрівальних елементів. 2 UA 81440 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Виріб має гранично просту конструкцію, мінімальну товщину, яка складається з декоративної тепловипромінювальної панелі та нагрівального шару вкритого зовні будь-яким ізолюючим матеріалом, наприклад, лаком чи фарбою, чи силіконом тощо. Різноманітність виробу досягається завдяки можливості мати задню кришку, розташуванню нагрівального резистивного елементу зовні по обидві боки від декоративної тепловипромінювальної панелі чи наявності двох зовнішніх декоративних тепловипромінювальних панелей з нагрівальним резистивним елементом всередині між ними, можливістю робити декоративну тепловипромінювальну панель будь-якої форми та розміру, оброблену так й необроблену, у тому числі з нанесеними декоративними елементами на лицьовій поверхні, виконання виробу як стаціонарним, так й перемісним. Виріб може бути трансформований у профнастил, утеплювач, підлогу, стіну приміщення, стати часткою інтер'єру приміщення будь-якого призначення. Все це безгранично розширює область використання виробу та задовольнити будь-які смаки споживачів. Отже, сукупність вищезазначених суттєвих ознак запропонованого технічного рішення, які отримані завдяки внесеним конструктивним змінам у обігрівальний виріб, разом забезпечують досягнення певного технічного результату. Подальша сутність запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображено запропонований виріб з листовим нагрівальним резистивним елементом - один з численних варіантів, вигляд в плані. Найпростіший варіант запропонованого обігрівального виробу з листовим нагрівальним резистивним елементом у його складі виготовляють, наприклад, в такий спосіб. На одну з поверхонь тепловипромінюючої панелі 1 спочатку прикріплюють струмопровідні електроди 2. Далі, ту ж саму поверхню тепловипромінюючої панелі 1 вкривають суцільним нагрівальним шаром 3, перекриваючи ним струмопровідні електроди 2. Нагрівальний шар 3 вкривають шаром будь-якого термостійкого ізоляційного матеріалу лаку 4 чи фарби, чи силікону тощо. При цьому у якості електроізоляційних шарів використовуються тепловипромінююча панель 1 (вона ж й основа) з одного боку та шар термостійкого матеріалу, наприклад, лаку 4 - з іншого боку. Оскільки нагрівальний шар 3 під час нанесення на поверхню тепловипромінюючої панелі 1, має пастоподібну (рідинну) консистенцію, форма поверхні тепловипромінюючої панелі 1 значення не має. Подібним способом можна виготовити будь-який обігрівальний виріб за розмірами, формою, призначення, з чого завгодно - обмежень для виробника не існує. Заявлене технічне рішення перевірене на практиці. Запропонований обігрівальний виріб з листовим нагрівальним елементом не містить у своєму складі жодних вузлів, деталей та матеріалів, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, зокрема, у галузі електричного резистивного нагрівання об'єктів різного призначення та приміщень, а отже є придатним для промислового застосування, має технічні й інші переваги перед відомими аналогами, що підтверджує можливість досягнення технічного результату об'єктом, що заявляється. У відомих джерелах патентної та іншої науково-технічної інформації не виявлено подібних обігрівальних виробів із вказаною у пропозиції сукупністю суттєвих ознак, тому запропоноване технічне рішення відповідає критерію "новизна", а отже вважається таким, що може отримати правовий захист. Суттєва відмінність запропонованого технічного рішення, у порівнянні з раніш відомими, полягає у граничному спрощенні технології виготовлення обігрівального виробу з листовим (площинним) нагрівальним резистивним елементом, а також у максимальному використанні площі основи для розміщення на неї суцільної конструкції нагрівального шару, кріплення якого до основи відбувається без залучення жодних додаткових елементів, що досягається завдяки використанню у якості електроізоляційної основи поверхні самого виробу. Вказані відмінності, у сукупності, покращують теплофізичні та техніко-експлуатаційні характеристики обігрівальних виробів, виключають можливість використання тепла не за прямим призначенням. Жодний із відомих обігрівальних виробів не можуть водночас володіти всіма перерахованими властивостями, оскільки не містять у своєму складі всієї сукупності запропонованих суттєвих ознак, заявлених у пропозиції. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - граничне спрощення технології виготовлення обігрівального виробу внаслідок спрощення його конструкції та, в деяких випадках, взагалі відмови від основи як від окремої деталі; - максимальне розширення сфери застосування за рахунок можливості нанесення нагрівального резистивного елемента на будь-якому теплопостачальному виробі з будь-якими формою та розмірами; 3 UA 81440 U 5 10 15 20 25 30 35 - максимальне підвищення коефіцієнта корисної дії через відсутність ділянок, які потребують попереднього розігріву; - підвищення ефективності роботи за рахунок максимально можливого збільшення його площі; - необмежене розширення номенклатури виробів через можливість зміни розмірів, форми, теплофізичних параметрів та інших показників виробів, їхню трансформацію у вироби на різні потреби. Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок значного зниження собівартості виготовлення листового нагрівального резистивного елемента та зниження ціни обігрівальних виробів з нього. Соціальний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок можливості задовольняти будь-які потреби споживачів. Після опису запропонованого обігрівального виробу з листовим нагрівальним резистивним елементом, фахівцям у даній галузі знань повинно бути наочним, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним, будучи представленим даним прикладом. Численні можливі варіанти практичної реалізації вказаного технічного рішення, що стосуються, наприклад, форми, розмірів, рівня техніко-електронного оснащення виробів, можуть змінюватися залежно від бажань споживачів, мети і масштабу випуску виробів, сфери їх застосування тощо, та, зрозуміло, знаходяться в межах об'єму одного із звичайних і природних підходів в даній області знань і розглядаються такими, що знаходяться в межах об'єму запропонованих технічних рішень. Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що нагрівальний шар нанесений на основу суцільно, може мати хімічні, фізичні та теплові параметри, а також можливість виготовлення нагрівального елементу будь-якої форми, розмірів, призначення, який за-правом є універсальним, та може бути використаний на будь-які теплові потреби, обігріву, сушіння, інтер'єру, підлог, стін, у технологічному та побутовому обладнанні - неможливо перелічити всю номенклатуру, і саме ці обставини, у сукупності, дозволяють надбати запропонованому технічному рішенню вищезгадані йінші переваги. Використання окремих конструктивних елементів нагрівального елемента чи обігрівального виробу з нього, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не може вважатися новими технологічними рішеннями в даній області знань, оскільки інші технологічні та конструктивні схеми, подібні описаним, вже не вимагатимуть будь-якого творчого підходу від конструкторів та інженерів, і не можуть вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідними до захисту охоронними документами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Обігрівальний виріб з листовим нагрівальним резистивним елементом, який характеризується тим, що має декоративну тепловипромінювальну панель, або іншу тепловипромінювальну основу, до якої прилягає нагрівальний резистивний елемент, зовні вкритий шаром термостійкого ізоляційного матеріалу, наприклад, лаком чи будь-яким іншим твердим чи застигаючим матеріалом, який його одночасно утримує на декоративній панелі та ізолює зовні, причому листовий нагрівальний резистивний елемент містить нагрівальний шар, в якому використовується резистивний склад на основі вуглецевої пасти, та розташовані по краях основи струмопровідні електроди, а нагрівальний шар виконаний суцільним та має площу, що дорівнюється площі основи. 2. Виріб за п. 1, який відрізняється тим, що виріб має задню кришку, яка скріплює декоративну тепловипромінювальну панель з нагрівальним резистивним елементом. 3. Виріб за п. 1, який відрізняється тим, що нагрівальний резистивний елемент розташований зовні по обидва боки від декоративної тепловипромінювальної панелі. 4. Виріб за п. 1, який відрізняється тим, що виріб має дві зовнішні декоративні тепловипромінювальні панелі з нагрівальним резистивним елементом всередині між ними. 5. Виріб за п. 1, який відрізняється тим, що виріб має декоративну тепловипромінювальну панель будь-якої форми та розміру. 6. Виріб за п. 1, який відрізняється тим, що виріб має декоративну тепловипромінювальну панель як оброблену, так й необроблену, у тому числі з нанесеними декоративними елементами на лицьовій поверхні. 7. Виріб за п. 1, який відрізняється тим, що виріб може бути як стаціонарним, так й перемісним. 4 UA 81440 U 8. Виріб за п. 1, який відрізняється тим, що виріб може бути виконаний у вигляді профнастилу, утеплювача, підлоги, стіни приміщення. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 5