CH673367A5

CH673367A5 - Electrical space heating panel

Info

Publication number: CH673367A5
Application number: CH513186A
Authority: CH
Inventors: Josef Burkert; Werner Faller
Original assignee: Horn Gmbh & Co Kg
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1990-02-28

Abstract

A flat space heater has an electrical heating wire or other resistance embedded in a plastic material layer and a metal component resting on that layer; the heating element itself is in a casing with space for air between an inlet and an outlet for the heated air. This element consists of a dark high-conductivity metal foil, anodized or coated, and a cured plastic mat which encapsulates the heating wire, and the whole element is flexible.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Raumheizvorrichtung mit einem flächigen Heizelement, welches einen in eine Kunststoffschicht eingebetteten elektrischen Heizdraht oder eine entsprechende Widerstandsheizeinrichtung sowie eine an der Kunststoffschicht flächig festliegende metallische Schicht aufweist, wobei das Heizelement von einem Gehäuse mit einer Luftführung zwischen einem Raumlufteintritt und einem Warmluftausgang umgeben ist. The invention relates to a space heating device with a flat heating element which has an electrical heating wire embedded in a plastic layer or a corresponding resistance heating device and a metallic layer which is fixed flat on the plastic layer, the heating element being surrounded by a housing with an air duct between a room air inlet and a warm air outlet .

Die DE-PS 945 583 beschreibt eine elektrische Raumheizvorrichtung mit einem lotrecht angeordneten Gitterheizkörper in einem ihn umgebenden Gehäuse. Durch dessen aus Maschendraht gefertigte Seitenwände tritt Raumluft in den Gehäuseinnenraum und durchwandert den Gitterheizkörper, um anschliessend das Gehäuse nach oben hin als Warmluft zu verlassen. DE-PS 945 583 describes an electrical space heating device with a vertically arranged grid heater in a surrounding housing. Through its side walls made of wire mesh, room air enters the interior of the housing and travels through the grille radiator in order to then leave the housing upwards as warm air.

Zur Verbesserung eines derartigen Raumheizofens, u.a. im Hinblick auf dessen verhältnismässig grossen Baumasse, ist durch die DE-OS 33 44 898 ein plattenartiges Heizelement aus einer starren metallischen Leitwand als Träger für einen Widerstandsheizdraht oder auch für geätzte Widerstandsbahnen vorgeschlagen worden, der/die anderseits von einer Kunststoffschicht aus Silikon überspannt ist/sind. Dieses starre Gebilde ist im Gehäuse ebenfalls stehend angeordnet und begrenzt sowohl mit der Gehäuserückwand als auch mit der Gehäusevorderwand jeweils einen Luftleitkanal; die Raumluft zieht von unteren Eintrittsöffnungen zu oben am Gehäuse vorgesehenen Luftausgängen und erwärmt sich konvektiv dank des mit 400 bis 600 Watt betriebenen Heizelementes.Dazu ist jene Gehäusevorderwand in ihrem mittleren Bereich geschlossen sowie fuss- und kopfwärts mit Perforationszonen für den beschriebenen Raumluftbzw. Warmluftdurchtritt ausgerüstet. Diese Perforationszonen erweitern sich in Draufsicht von unten nach oben, um den Luftdurchtrittsquerschnitt in Richtung der aufwärts strömenden Luft zu vergrössern. To improve such a space heater, e.g. With regard to its relatively large construction, DE-OS 33 44 898 has proposed a plate-like heating element made of a rigid metallic guide wall as a support for a resistance heating wire or also for etched resistance tracks, which on the other hand is covered by a plastic layer made of silicone / are. This rigid structure is also arranged upright in the housing and delimits an air duct with both the rear wall and the front wall of the housing; The room air draws from the lower inlet openings to the air outlets provided on the top of the housing and heats up convectively thanks to the heating element operated with 400 to 600 watts. Hot air passage equipped. These perforation zones widen from top to bottom in order to enlarge the air passage cross section in the direction of the upward flowing air.

Bei diesem Raumheizgerät soll die nicht beschichtete, vordere Oberfläche der als Wärmespeicher eingesetzten starren Metallplatte einen erheblichen Teil der von ihr aufgenommenen Wärme als Strahlungswärme zu der ebenfalls aus Metall bestehenden Vorderwand abgeben, welche ihrerseits erwärmt wird und dadurch gleichfalls Wärme nach aussen abstrahlen soll. In this space heater, the uncoated, front surface of the rigid metal plate used as a heat store is intended to emit a considerable part of the heat it absorbs as radiant heat to the front wall, which is also made of metal, which in turn is heated and is also intended to radiate heat to the outside.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, dass eine Raumheizvorrichtung der eingangs erwähnten Art im Hinblick auf den Wärmehaushalt und thermisch bedingte Spannungen verbesserungsbedürftig ist. Zudem sollen Luftpolster zwischen den einzelnen Schritten vermieden werden. In practice, it has now been shown that a room heating device of the type mentioned at the outset is in need of improvement with regard to the heat balance and thermally induced voltages. In addition, air cushions between the individual steps should be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Heizelement gemäss dem Kennzeichen von Patentanspruch 1. A heating element according to the characterizing part of patent claim 1 leads to this object.

Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass die einzelnen Schichten miteinander hochwärmeleitfähig verbunden sind und die Beschichtung der dünnen Metallfolie mit etwa gleicher Wärmeleitfähigkeit versehen ist. It is particularly important that the individual layers are connected to one another in a highly thermally conductive manner and that the coating of the thin metal foil is provided with approximately the same thermal conductivity.

Die Flexibilität erlaubt eine bessere Anpassung des Heizelementes an die jeweiligen Gegebenheiten und vor allem die Kompensation der thermisch bedingten Spannungen, die bei den üblichen Metallplatten von etwa 1 mm Dicke Verwindungen hervorrufen und sich dann bis in das Gehäuse fortsetzen. Derartige Spannungen treten auch bei Metallblechen geringer Dicke auf, nicht aber bei den erfindungsgemäss eingebauten Metallfolien, wozu bevorzugt Aluminiumfolien herangezogen werden, nämlich Blätter aus - auf 0,02 bis 0,004 mm Dicke - ausgewalzten Aluminiumlegierungen, welche zudem beidseits eloxiert sein können. The flexibility allows the heating element to be better adapted to the prevailing circumstances and, above all, to compensate for the thermal stresses which give rise to twisting in the usual metal plates of about 1 mm thickness and then continue into the housing. Such stresses also occur in the case of metal sheets of small thickness, but not in the case of the metal foils installed according to the invention, for which purpose aluminum foils are preferably used, namely sheets made of rolled-out aluminum alloys with a thickness of 0.02 to 0.004 mm, which can also be anodized on both sides.

Überraschend ergibt sich gegenüber eingangs genannten Heizelementen erfindungsgemäss, dass das begrenzt flexible Heizelement aufgrund des homogenen Verbundes von Heizdraht/Kunststoffelement und nach thermischen Gesichtspunkten - wie Wärmedurchgangswerte und strahlungsfördernde Oberfläche - ausgelegter Wärmeleitfolie eine bessere Wärmeabgabe mit günstiger Energiebilanz anbietet, dies trotz der erheblichen Verminderung der Masse. Surprisingly, compared to the heating elements mentioned at the outset, according to the invention, the limited flexible heating element offers better heat dissipation with a favorable energy balance due to the homogeneous bond between the heating wire / plastic element and the thermal conduction layer designed according to thermal considerations - such as heat transfer values and radiation-promoting surface - despite the considerable reduction in mass .

Das Heizelement wird thermisch noch optimiert, indem die Verteilung der Leistungsdichte auf den Verbund abgestimmt ist und somit Strahlung und Konvektion erzeugt. The heating element is still thermally optimized by matching the distribution of the power density to the composite and thus generating radiation and convection.

Als Beschichtung für die Folie eignet sich erfindungsgemäss beispielsweise ein Solikonlack oder Polyetasulfon. According to the invention, a coating for the film is, for example, a silicone lacquer or polyetasulfone.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, das Heizelement mit zwei die Kunststoffmatte samt Heizdraht zwischen sich einschliessenden beschichteten und flächig festliegenden Metallfolien, bevorzugt Aluminiumfolien der bereits beschriebenen Art, zu versehen und so eine weitergehende Verbesserung zu erreichen, ohne dass dadurch die vorgeschriebene Flexibilität vermindert wird. It is also within the scope of the invention to provide the heating element with two coated and flatly fixed metal foils, preferably aluminum foils of the type already described, between the plastic mat including the heating wire, and thus to achieve a further improvement without reducing the prescribed flexibility .

Die dunkel beschichtete Oberfläche der Aluminiumfolie begünstigt - wie bereits erörtert - die Wärmeabstrahlung in einem Masse, dass es besonderer Luftleitkanäle nicht mehr bedarf; die gesamte Frontfläche des - das erfindungsgemässe Heizelement aufnehmenden - Gehäuses kann perforiert sein. The dark-coated surface of the aluminum foil favors - as already discussed - the heat radiation to the extent that special air ducts are no longer required; the entire front surface of the housing, which accommodates the heating element according to the invention, can be perforated.

Das flexible Heizelement des erfindungsgemässen Aufbaus führt bei niederen Betriebstemperaturen zu guten Heizergebnissen; die durchziehende Raumluft wird auf etwa 60"C erwärmt bei mässigem Energiebedarf. The flexible heating element of the construction according to the invention leads to good heating results at low operating temperatures; the air flowing through the room is heated to around 60 "C with moderate energy consumption.

Die unerwünschten und nach aussen - etwa am Gehäuse wirkenden Kräfte, die durch Verwindung des Heizelementes entstehen, treten gar nicht mehr auf, da das erfindungsgemäss ausgebildete Heizelement innerhalb der Grenzen seiner Elastizität entstehende Spannungen zu kompensieren vermag. The undesirable forces acting on the outside, for example on the housing, which arise due to the twisting of the heating element, no longer occur, since the heating element designed according to the invention is able to compensate for stresses occurring within the limits of its elasticity.

Als weitere Hilfe hierzu dient der Gedanke, das erfindungsgemässe Heizelement lose zwischen einer Führung aus zueinanderweisenden U-Schienen anzuordnen bzw. jenes Heizelement elastisch aufzuhängen, wozu Federelemente herangezogen werden können. A further help for this is the idea of loosely arranging the heating element according to the invention between a guide made of U-rails pointing towards one another, or elastically suspending that heating element, for which spring elements can be used.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in: Fig. 1 eine Schrägsicht auf einen flachen Heizkörper; Fig. 2 den Schnitt durch Fig. 1 nach deren Linie II-II; Fig. 3 ein Detail aus Fig. 2 in vergrösserter Wiedergabe. Further advantages and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing; this shows in: Figure 1 is an oblique view of a flat radiator. Fig. 2 shows the section through Figure 1 along the line II-II. Fig. 3 shows a detail from Fig. 2 in an enlarged representation.

Ein flacher Heizkörper 10 einer Tiefe n von beispielsweise 50 mm weist gemäss Fig. 1, 2 eine Gehäuserückwand 11 mit angeformtem Bodenstreifen 12 auf sowie eine Frontwand 13 mit einem Firststreifen 14. Letzterer und Frontwand 13 sind einstückig aus perforiertem Blech hergestellt und mit der Gehäuserückwand 11 bzw. dem Bodenstreifen 12 lösbar verbunden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Perforation von Frontwand 13 und Firststreifen 14 lediglich in einem kleinen Ausschnitt in Fig. 1 bei 15 angedeutet. 1, 2, a flat radiator 10 with a depth n of 50 mm, for example, has a housing rear wall 11 with a molded-on base strip 12 and a front wall 13 with a ridge strip 14. The latter and front wall 13 are made in one piece from perforated sheet metal and with the housing rear wall 11 or the bottom strip 12 releasably connected. For reasons of clarity, the perforation of front wall 13 and ridge strip 14 is only indicated in a small section in FIG. 1 at 15.

Im Innenraum 18 des aus Gehäuserückwand 11, Bodenstreifen 12, Frontwand 13, Firststreifen 14 und Seitenwänden 16 bestehenden Gehäuse 17 ist in Abstand a bzw. b zur Gehäuserückwand 12 bzw. Frontwand 13 ein Heizelement 20 untergebracht, welches in sich flexibel ausgebildet ist; in eine Kunststoffmatte 21 ist ein mäanderartig gelegter Heizdraht 22 eingebettet, der anderseits von einer dünnen Metallfolie 23 überdeckt wird, im ausgewählten Ausführungsbeispiel von einer elektrisch oxydierten Aluminiumfolie 23, die beidseits einen schützenden, elektrisch isolierenden Oxydüberzug 24, 25 anbietet. Die Man telschicht 24, 25 kann jedoch auch in anderer Weise hergestellt sein, beispielsweise als Lacküberzug oder in Form einer sehr dünnen Folienhaut aus Kunststoff. In the interior 18 of the housing 17 consisting of the housing rear wall 11, floor strips 12, front wall 13, ridge strips 14 and side walls 16, a heating element 20 is accommodated at a distance a or b from the housing rear wall 12 or front wall 13, which element is designed to be flexible; A meandering heating wire 22 is embedded in a plastic mat 21, which on the other hand is covered by a thin metal foil 23, in the selected exemplary embodiment by an electrically oxidized aluminum foil 23, which offers a protective, electrically insulating oxide coating 24, 25 on both sides. The Man telschicht 24, 25 can, however, also be made in another way, for example as a lacquer coating or in the form of a very thin film skin made of plastic.

Die obere Kante des Heizelementes 20 ist in Fig. 3 zu erkennen, wobei die einzelnen Schichten 21 und 23 überhöht und unmassstäblich dargestellt sind, so beträgt beispielsweise die Dicke e der - unter Ausschluss eines Luftpolsters aufvulkanisierte Kunststoffmatte 21 etwa 0,8 mm und ist damit erheblich grösser als die Dicke i der Aluminiumfolie 23 von bevorzugt 0,004 bis 0,02 mm. The upper edge of the heating element 20 can be seen in FIG. 3, the individual layers 21 and 23 being exaggerated and not shown to scale, for example the thickness e of the plastic mat 21 vulcanized on with the exclusion of an air cushion is about 0.8 mm and is therefore considerably larger than the thickness i of the aluminum foil 23 of preferably 0.004 to 0.02 mm.

In Fig. 3 schmiegt sich diese Aluminiumfolie 23 an ein versteifendes Aluminiumprofil 26 an, dessen andere Seite mit der Kunststoffmatte 21 verbunden ist. Ein in der Zeichnung wegen der aus Gründen besserer Übersicht überhöhter Wiedergabe bei 30 aufscheinender zwickelförmiger Spalt ist in der Praxis -eben- so geschlossen wie die Räume zwischen den Heizdrahtabschnitten 22; letztere sind - wie beschrieben - in die Kunststoffschicht 21 zumindest mit dem grössten Teil ihres Querschnitts eingebettet. Die Kunststoffschicht 21 ist flächig auf die Aluminiumfolie 23 aufkaschiert bzw. mit dieser durch einen Vulkanisiervorgang verbunden. In Fig. 3, this aluminum foil 23 nestles against a stiffening aluminum profile 26, the other side of which is connected to the plastic mat 21. In practice, a gusset-shaped gap which is excessive in the drawing for the sake of better clarity at 30 is closed as well as the spaces between the heating wire sections 22; the latter - as described - are embedded in the plastic layer 21 at least with the largest part of its cross section. The plastic layer 21 is laminated flat onto the aluminum foil 23 or connected to it by a vulcanization process.

Das Heizelement 20 wird gemäss Fig. 2 mit den am unteren und oberen Rand verlaufenden Aluminiumprofilen 26 in Halteschienen 28 U-förmigen Querschnitts eingesetzt, die ihrerseits mit dem Gehäuse 17 verbunden sind. The heating element 20 is used according to FIG. 2 with the aluminum profiles 26 running on the lower and upper edge in holding rails 28 of U-shaped cross section, which in turn are connected to the housing 17.

In Fig. 3 ist ein Federelement 29 angedeutet, welches statt der Halteschienen 28 - das flächige Heizelement 20 an das Gehäuse 17 anschliesst. Sowohl diese Kraftspeicher 29 als auch die Halterung des Heizelementes 20 in jenen Halteschienen 28 ermöglicht eine Kompensation der bei Temperaturzunahme am Heizelement 20 auftretenden Verspannungen. In Fig. 3, a spring element 29 is indicated, which instead of the holding rails 28 - connects the flat heating element 20 to the housing 17. Both this energy accumulator 29 and the mounting of the heating element 20 in those holding rails 28 enable compensation of the tensions occurring on the heating element 20 when the temperature increases.

In der Zeichnung ist nicht zu erkennen, wie die aus dem Heizelement 20 herausragenden Enden des Heizdrahtes 22 an einen Temperaturregler angeschlossen sind, welcher für eine Betriebstemperatur von etwa 180"C Sorge trägt. In the drawing it cannot be seen how the ends of the heating wire 22 protruding from the heating element 20 are connected to a temperature controller which ensures an operating temperature of approximately 180 ° C.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Space heating device with a flat heating element which has an electrical heating wire embedded in a plastic layer or a corresponding resistance heating device and a metallic component which is fixed flat on the plastic layer, the heating element being surrounded by a housing with an air duct between a room air inlet and a warm air outlet, characterized in that the heating element (20) consists of a dark, thermally conductive metal foil (23) coated by anodic oxidation or painting, and a plastic mat (21) vulcanized onto it with the inclusion of the heating wire (22), this heating element being flexible overall.

2. Space heater according to claim 1, characterized; that the plastic mat (21) with the heating wire (22) is arranged between coated metal foils (23) and is connected to the surface thereof.

3. Space heater according to claim 1 or 2, characterized by an anodized or painted film (23) made of an aluminum alloy.

4. Space heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating element (20) is provided at least on a surface edge with a rigid profile (26).

5. Room heating device according to claim 4, characterized in that the rigid profile (26) between the layers (21, 23) of the flexible heating element (20) is inserted and firmly connected to these.

6. Raumheizvorrlchtung according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating element (20) is inserted into two holding rails (28) U-shaped cross section with mutually facing channel openings.

7. Raumheizvorricbtung according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating element (20) on energy stores (29) in the housing (17) is suspended.

8. Space heater according to one of claims 1 to 7, characterized in that the plastic mat (21) is directed towards the rear wall (11).