CH702395A2 - Electrical heating body for heating natural stone, has conductor structure approximately covering entire surface, and printed circuit board adhered on electronic mail layer of glass plate by both-side adhesive heat conducting foil - Google Patents

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Abstract

The body has a glass plate (1) with an image (4) i.e. sealing layer, attached on a rear side and an electronic mail layer (5) attached on the rear side. A printed circuit board has a flat support (6) and an electrically conducting heat conductor structure attached on an upper surface of the flat support. The conductor structure approximately covers an entire surface. The printed circuit board is adhered on the electronic mail layer of the glass plate by a both-side adhesive heat conducting foil (3). The support has a conductor path guided along an edge of the upper surface.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizkörper. The invention relates to an electric radiator.

[0002] Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 4 300 611, sind verschiedene Natursteinheizungen bekannt, bei denen der Heizkörper eine (Natur-) Steinplatte ist, auf deren Rückseite ein elektrisches Heizelement aufgeklebt ist. Das elektrische Heizelement besteht aus einer Leiterplatte, auf der mäanderförmige Leiterbahnen in mehreren parallelen Streifen angeordnet sind. Das Heizelement und die Steinplatte sind mittels einer Doppelkleberfolie miteinander verbunden, wobei die eine Seite der Doppelkleberfolie direkt auf den Leiterbahnen und die andere Seite der Doppelkleberfolie auf der Steinplatte anliegt. From the prior art, for example from DE 4 300 611, various natural stone heaters are known in which the radiator is a (natural) stone slab, on the back of an electric heating element is glued. The electrical heating element consists of a printed circuit board on which meander-shaped strip conductors are arranged in a plurality of parallel strips. The heating element and the flagstone are connected to each other by means of a double adhesive film, wherein the one side of the double adhesive film rests directly on the conductor tracks and the other side of the double adhesive film on the stone plate.

[0003] Eine solche Natursteinheizung gibt die Wärme als Strahlungswärme ab, was als sehr angenehm empfunden wird. Such natural stone heating gives off the heat as radiant heat, which is perceived as very pleasant.

[0004] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein grosser Nachteil derartiger Natursteinheizungen darin besteht, dass das als Leiterplatte ausgebildete Heizelement in seiner flächenhaften Ausdehnung an die Grösse der Steinplatte angepasst werden muss, um eine vollflächige Wärmeübertragung vom Heizelement auf die Steinplatte zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Doppelkleberfolie ein wärmeisolierendes Element darstellt, das die Wärmeübertragung von den Leiterbahnen auf die Steinplatte beeinträchtigt. The invention is based on the finding that a major disadvantage of such natural stone heaters is that the heating element formed as a printed circuit board must be adapted in its planar extent to the size of the flagstone in order to ensure a full-surface heat transfer from the heating element to the stone slab. Another disadvantage is that the double-adhesive film is a heat-insulating element that affects the heat transfer from the tracks to the flagstone.

[0005] Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine Steinplatte aus ästhetischen Gründen nicht überall platziert werden kann. Another disadvantage is that a flagstone for aesthetic reasons can not be placed anywhere.

[0006] Zur Behebung dieser Nachteile wird ein elektrischer Heizkörper vorgeschlagen, der anstelle einer Steinplatte eine Glasplatte aufweist, auf deren Rückseite ein Bild aufgebracht ist. Damit das Bild durch die Wärme nicht verändert oder zerstört wird, ist es mit einer Emailschicht geschützt. Je nach Grösse der Glasplatte sind anstelle eines einzigen grossen Heizelements mehrere kleinere Heizelemente vorgesehen. Dies erlaubt eine wirtschaftliche Herstellung der Heizelemente. Das mindestens eine Heizelement und die Glasplatte sind mittels einer beidseitig klebenden Wärmeleitfolie miteinander verbunden. Eine geeignete Wärmeleitfolie ist z.B. erhältlich bei der Firma 3M™ unter der Bezeichnung «Thermally Conductive Adhesive Tape 8940». Diese Wärmeleitfolie enthält thermisch leitende Füller. Der Vorteil der Wärmeleitfolie besteht darin, dass sie einen nahezu verlustlosen Wärmetransport vom Heizelement zur Glasplatte gewährleistet und damit im Vergleich zu herkömmlichen Steinheimzungen eine deutliche Reduzierung des Elektroenergiebedarfs bewirkt. To overcome these disadvantages, an electric radiator is proposed, which has a glass plate instead of a flagstone, on the back of an image is applied. So that the image is not changed or destroyed by the heat, it is protected with an enamel layer. Depending on the size of the glass plate several smaller heating elements are provided instead of a single large heating element. This allows an economical production of the heating elements. The at least one heating element and the glass plate are connected to one another by means of a heat-conducting foil which is adhesive on both sides. A suitable heat conducting foil is e.g. available from 3M ™ under the name "Thermally Conductive Adhesive Tape 8940". This heat-conducting foil contains thermally conductive fillers. The advantage of the heat-conducting foil is that it ensures almost lossless heat transfer from the heating element to the glass plate and thus results in a significant reduction of the electric energy requirement in comparison to conventional Steinheimzungen.

[0007] Das Heizelement ist eine Leiterplatte, die aus einem flachen Träger und einer auf eine Oberfläche des Trägers aufgebrachten, elektrisch leitenden Heizleiterstruktur besteht, die annähernd die ganze Oberfläche bedeckt. Der Träger weist mit Vorteil eine entlang dem Rand der genannten Oberfläche geführte Leiterbahn auf, die die Heizleiterstruktur umschliesst und elektrisch mit Erde verbindbar ist. The heating element is a printed circuit board, which consists of a flat carrier and an applied on a surface of the carrier, electrically conductive Heizleiterstruktur covering approximately the entire surface. The carrier advantageously has a conductor track guided along the edge of the said surface, which encloses the heating conductor structure and can be electrically connected to ground.

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnung näher erläutert. <tb>Fig. 1<sep>zeigt einen erfindungsgemässen elektrischen Heizkörper im Querschnitt, und <tb>Fig. 2<sep>zeigt ein Heizelement in Aufsicht.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and with reference to the drawing. <Tb> FIG. 1 <sep> shows an inventive electric heater in cross section, and <Tb> FIG. 2 <sep> shows a heating element in supervision.

[0009] Die Fig. 1 zeigt schematisch und nicht massstäblich den Aufbau eines erfindungsgemässen elektrischen Heizkörpers im Querschnitt. Der Heizkörper umfasst eine Glasplatte 1 und mindestens ein Heizelement 2, im Beispiel zwei Heizelemente 2. Die Glasplatte 1 und die beiden Heizelemente 2 sind durch eine beidseitig klebende Wärmeleitfolie 3 miteinander verklebt. Fig. 1 shows schematically and not to scale the structure of an inventive electric radiator in cross section. The radiator comprises a glass plate 1 and at least one heating element 2, in the example two heating elements 2. The glass plate 1 and the two heating elements 2 are glued together by a heat-conducting film 3 adhesive on both sides.

[0010] Die dem mindestens einen Heizelement 2 zugewandte Seite der Glasplatte 1, das ist ihre Rückseite, ist mit einem Bild 4 bedruckt. Das Bild 4 kann auch eine als Spiegelschicht sein. Der elektrische Heizkörper wird somit als Bild oder als Spiegel wahrgenommen. Die Rückseite des Bildes 4 ist emailliert. Die Emailleschicht 5 ist eine Schutzschicht, die das Bild einerseits gegenüber Veränderungen durch das Material der Wärmeleitfolie 3 und andererseits gegenüber Veränderungen durch die erzeugte Wärme schützt. The at least one heating element 2 facing side of the glass plate 1, which is its back, is printed with a picture 4. The image 4 can also be a mirror layer. The electric radiator is thus perceived as a picture or as a mirror. The back of the picture 4 is enamelled. The enamel layer 5 is a protective layer which protects the image on the one hand against changes by the material of the heat conducting film 3 and on the other hand against changes due to the heat generated.

[0011] Die Heizelemente 2 sind als Leiterplatten ausgebildet, die aus einem flachen Träger 6 und darauf aufgebrachten metallischen Leiterbahnen 7 bestehen. Die Leiterbahnen 7 bilden eine Heizleiterstruktur. Die Leiterbahnen haben typischerweise eine Breite von einigen \im bis zu einigen 10 µm, eine Höhe von 35 µm, wenn das Heizelement am elektrischen Netz mit 230 V betrieben wird, bzw. eine Höhe von 70 µm, wenn das Heizelement am elektrischen Netz mit 110 V betrieben wird. Auf diese Weise lässt sich das elektrische Heizelement ohne Layoutänderung an variierende Netzspannungen anpassen. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen beträgt etwa 150 µm. Diese Werte sind nur Beispielswerte, die auch andere Werte annehmen können. The heating elements 2 are formed as printed circuit boards, which consist of a flat support 6 and metallic strip conductors 7 applied thereto. The conductor tracks 7 form a heating conductor structure. The conductor tracks typically have a width of a few μm to a few 10 μm, a height of 35 μm when the heating element is operated on the electrical network with 230 V, or a height of 70 μm when the heating element is connected to the electrical network with 110 V is operated. In this way, the electric heating element can be adapted without changing the layout to varying mains voltages. The distance between two adjacent interconnects is about 150 microns. These values are only example values that can take other values.

[0012] Die Fig. 2 zeigt ein Heizelement 2 in Aufsicht. Das Heizelement 2 umfasst bei diesem Beispiel acht mit gestrichelter Linie berandete Flächen 8, in denen die Leiterbahnen 7 mäanderförmig verlaufen. Die Leiterbahnen 7 sind aus Gründen der zeichnerischen Klarheit nur in einer einzigen Fläche 8 schematisch angedeutet. Zwei kreisförmige Gebiete 9 sind, fakultativ, frei von Leiterbahnen. Die Gebiete 9 ermöglichen es, innerhalb dieser Gebiete 9 eine Aufhängevorrichtung direkt auf die Glasplatte 1 zu kleben. Die Gebiete 9 ermöglichen es zudem bei Anwendungen mit Steinplatten, innerhalb dieser Gebiete 9 ein Loch in die Steinplatte zu bohren und eine Aufhängevorrichtung an der Steinplatte zu befestigen. Die Leiterbahnen 7 benachbarter Flächen 8 sind an vielen Orten kurzgeschlossen - wie dies aus der DE 4 300 611 bekannt ist -, damit ein unbeabsichtigter Unterbruch der Leiterbahn 7 nicht zu einem Ausfall des Heizelements 2 führt. Die Flächen 8 sind mit Vorteil vollständig von einer separaten Leiterbahn 10 umschlossen, die elektrisch mit Erde verbindbar ist. Die Leiterbahn 10 umschliesst gegebenenfalls auch die beiden Gebiete 9. Die Leiterbahn 10 ist somit ein geerdeter Nullleiter, der den Menschen vor unbeabsichtigtem Kontakt mit der Netzspannung schützt, wenn das Heizelement 2 in Betrieb ist. Die Leiterplatte ist mit Durchkontaktierungen versehen, die die Heizleiterstruktur und die Leiterbahn 10 mit elektrischen Anschlüssen verbinden, die auf der Rückseite des Trägers 6 angebracht werden. Die Anschlüsse dienen dazu, den elektrischen Heizkörper an das Netz anzuschliessen und/oder die Heizelemente 2 miteinander zu verbinden, wenn mehr als ein Heizelement 2 vorhanden ist. Fig. 2 shows a heating element 2 in supervision. In this example, the heating element 2 comprises eight areas 8 bounded by dashed lines, in which the conductor tracks 7 extend in meandering fashion. The printed conductors 7 are schematically indicated only in a single area 8 for reasons of clarity of drawing. Two circular areas 9 are, optionally, free of traces. The areas 9 make it possible to glue a suspension device directly to the glass plate 1 within these areas 9. The areas 9 also make it possible in applications with stone slabs to drill within these areas 9 a hole in the stone slab and attach a hanger on the stone slab. The interconnects 7 of adjacent surfaces 8 are short-circuited in many places - as is known from DE 4 300 611 - so that an unintentional interruption of the conductor 7 does not lead to failure of the heating element 2. The surfaces 8 are advantageously completely enclosed by a separate conductor 10, which is electrically connectable to ground. If necessary, the conductor track 10 also encloses the two regions 9. The conductor track 10 is thus a grounded neutral conductor, which protects the human against unintentional contact with the mains voltage when the heating element 2 is in operation. The printed circuit board is provided with through-holes, which connect the heating conductor structure and the conductor track 10 with electrical terminals which are mounted on the back of the carrier 6. The connections serve to connect the electric heater to the mains and / or to connect the heating elements 2 together if more than one heating element 2 is present.

[0013] Die Abmessungen eines Heizelements 2 betragen beispielsweise 40 cm * 27 cm oder 50 cm * 30 cm. Die Abmessungen der Glasplatte 1 betragen dann im ersten Fall etwa n * 40 cm und m * 27 cm, wobei n und m ganze Zahlen bezeichnen. Damit können mit einem einzigen Heizelement 2 auf kostengünstige Weise elektrische Heizkörper unterschiedlicher Grösse gebaut werden. The dimensions of a heating element 2 are for example 40 cm * 27 cm or 50 cm * 30 cm. The dimensions of the glass plate 1 are then in the first case about n * 40 cm and m * 27 cm, where n and m denote integers. This can be built with a single heating element 2 in a cost effective manner electric radiators of different sizes.

[0014] Die Herstellung des Heizkörpers erfolgt mit den folgenden Schritten: <tb>1.<sep>Härten der Glasplatte 1. Das Härten erfolgt durch Backen in einem Ofen. Die gehärtete Glasplatte 1 ist eine Glasplatte, die temperaturbedingte Spannungen unbeschadet auszuhalten vermag. Eine solche Glasplatte wird auch als Platte aus ESG Glas oder Sicherheitsglas bezeichnet. Eine solche Glasplatte dient als Ausgangspunkt. Die Glasplatte 1 hat zwei Seiten, von denen die eine als Rückseite und die andere als Vorderseite bezeichnet wird. <tb>2.<sep>Aufrauen der Rückseite der Glasplatte 1, damit die Farbpartikel des aufzubringenden Bildes gut auf der Glasplatte 1 haften. Das Aufrauen erfolgt beispielsweise in einem chemischen Ätzbad. <tb>3.<sep>Bedrucken der Rückseite der Glasplatte 1 mit dem Bild 4. <tb>4.<sep>Emaillieren der Rückseite des auf der Glasplatte 1 aufgebrachten Bildes 4. Beim Emaillieren wird das Bild 4 mit einer Lackschicht beschichtet, die anschliessend in einem Ofen eingebrannt wird. Das Emaillieren hat verschiedene Zwecke: a) Die Rauigkeit der Glasplatte 1 wird wieder verringert. b) Das Bild 4 wird geschützt gegen Veränderungen im Betrieb des Heizkörpers, die durch die Wärme entstehen könnten. c) Das Bild 4 wird geschützt vor der Aggressivität der Wärmeleitfolie 3. <tb>5.<sep>Aufkleben des Heizelements 2 oder mehrerer Heizelemente 2 mittels der Wärmeleitfolie 3.The production of the radiator takes place with the following steps: <tb> 1. <sep> Hardening the glass plate 1. Hardening is carried out by baking in an oven. The tempered glass plate 1 is a glass plate that is able to withstand temperature-induced stresses without damage. Such a glass plate is also referred to as a plate made of toughened glass or safety glass. Such a glass plate serves as a starting point. The glass plate 1 has two sides, one of which is referred to as the back and the other as the front. <tb> 2. <sep> Roughen the back of the glass plate 1 so that the color particles of the image to be applied adhere well to the glass plate 1. The roughening takes place, for example, in a chemical etching bath. <tb> 3. <sep> Print the back of the glass plate 1 with the picture 4. <tb> 4. <sep> Enameling the back of the applied image 4 on the glass plate 1. When enamelling the image 4 is coated with a lacquer layer, which is then baked in an oven. Enamelling has different purposes: a) The roughness of the glass plate 1 is reduced again. b) Figure 4 is protected against changes in the operation of the radiator, which could be caused by the heat. c) The image 4 is protected from the aggressiveness of the thermal foil 3. <tb> 5. <sep> Sticking of the heating element 2 or more heating elements 2 by means of the heat conducting 3.

[0015] Der Betrieb des Heizkörpers erfolgt wie üblich mittels einer 2-Punkt-Regelung, die das elektrische Heizelement 2 entsprechend dem Wärmebedarf ein- und ausschaltet. Eine Regelungseinheit ist mit Vorteil auf der Rückseite des Heizkörpers angeordnet. The operation of the radiator is carried out as usual by means of a 2-point control, which turns on and off the electric heating element 2 according to the heat demand. A control unit is advantageously arranged on the back of the radiator.

[0016] Der erfindungsgemässe elektrische Heizkörper ist ein Objekt, das nicht nur Wärme an einen Raum abgibt, sondern auch dazu dient, dem Raum eine besondere Atmosphäre zu geben. The inventive electric radiator is an object that not only gives off heat to a room, but also serves to give the room a special atmosphere.

Claims (2)

1. Elektrischer Heizkörper, umfassend eine Glasplatte (1) mit einem auf ihre Rückseite aufgebrachten Bild (4) und einer auf die Rückseite des Bildes aufgebrachten Emailschicht (5), und mindestens eine Leiterplatte bestehend aus einem flachen Träger (6) und einer auf eine Oberfläche des Trägers (6) aufgebrachten, elektrisch leitenden Heizleiterstruktur, die annähernd die ganze Oberfläche bedeckt, wobei die Leiterplatte mittels einer beidseitig klebenden Wärmeleitfolie (3) auf die Emailschicht (5) der Glasplatte (1) geklebt ist.1. Electric radiator comprising a glass plate (1) having an image (4) applied to its back and an enamel layer (5) applied to the back of the image, and at least one printed circuit board consisting of a flat carrier (6) and an electrically conductive heating conductor structure applied to a surface of the carrier (6) which covers approximately the entire surface, the printed circuit board being applied to the enamel layer (5) by means of a heat-conducting foil (3) adhering on both sides ) of the glass plate (1) is glued. 2. Elektrischer Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6) eine entlang dem Rand der genannten Oberfläche geführte Leiterbahn (10) aufweist, die die Heizleiterstruktur umschliesst und elektrisch mit Erde verbindbar ist.2. Electric radiator according to claim 1, characterized in that the carrier (6) has a along the edge of said surface guided conductor track (10) which encloses the Heizleiterstruktur and is electrically connectable to ground.
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