CN113163531A - 电热膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电热膜，其要点是：包括外包覆层、发热芯层和电连接片组件。包覆外层由上表层和底层组成，发热芯层被包覆外层包覆，位于包覆外层的上表层和底层之间。发热芯层由导电发热条铺设构成，导电发热条的首尾两头分别设有正极连接部和负极连接部，导电发热条的正极连接部和负极连接部之间的部分为发热部。发热部相互平行的相邻部分之间的间距呈由内至外逐渐缩小设置。电连接片组件包括正极电连接片和负极电连接片。正极电连接片和负极电连接片均为金属导电材料制成。正极电连接片固定连接电连接在外包覆层上，且电连接在正极连接部上。负极电连接片接固定连接在外包覆层上，且电连接在负极连接部上。
Description
技术领域
本发明涉及电热膜技术领域，具体是一种用于地面、墙面、天花板、座椅、车辆地板等电加热取暖系统中的电热膜。
背景技术
电加热取暖系统中的电热膜是一种通电后能发热的膜产品，由可导电的特制油墨、金属载流条等导电材料经加工封装在绝缘薄膜间制成,属于低温辐射的电热膜。电热膜将热量以辐射的形式送入空间，使人体感受到温暖，其综合效果优于传统的对流供暖方式。加热取暖系统通常由电源、温控器、连接件、绝缘层、电热膜及饰面层构成。电源经导线连通电热膜,将电能转化为热能。地面电加热取暖系统不仅适用于北方，更适用于冬季无取暖设施的地区。电热膜不仅广泛应用于住宅、学校、商店、医院和办公楼等民用建筑的加热取暖系统，而且还广泛应用于工厂厂房和仓储等工业建筑的加热取暖系统中。现在还应用到了轨道车辆的地板或墙板加热取暖系统中以及道路融雪等领域，电热膜具有广阔的用前景。由于电热膜为面状，其各个部位的散热快慢有差异，因此普遍存在中央部位过热，四周温度较低的现象，容易造成中部高温寿命降低甚至烧毁。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，电热膜温度分布均匀的，有利于延长使用寿命及提高使用安全性的电热膜。
实现本发明目的的基本技术方案是：一种电热膜，其结构特点是：包括外包覆层、发热芯层和电连接片组件。包覆外层由上表层和底层组成，发热芯层被包覆外层包覆，位于包覆外层的上表层和底层之间。发热芯层由导电发热条铺设构成，导电发热条的首尾两头分别设有正极连接部和负极连接部，导电发热条的正极连接部和负极连接部之间的部分为发热部。发热部相互平行的相邻部分之间的间距呈由内至外逐渐缩小设置。电连接片组件包括正极电连接片和负极电连接片。正极电连接片和负极电连接片均为金属导电材料制成。正极电连接片固定连接电连接在外包覆层上，且电连接在正极连接部上。负极电连接片接固定连接在外包覆层上，且电连接在负极连接部上。
以上述基本技术方案为基础的进一步技术方案是：发热部的导电截面积由内至外逐渐缩小设置。
以上述各技术方案为基础的进一步技术方案是：发热部包括内发热部、内环发热部和外环发热部。内发热部、内环发热部和外环发热部并联在正极连接部和负极连接部上。内发热部、内环发热部和外环发热部由内至外依次设置，内环发热部围绕内发热部设置，外环发热部围绕内环发热部设置。内发热部、内环发热部和外环发热部的导电截面积呈逐渐增大设置。
以上述各相应技术方案为基础的进一步技术方案是：发热芯层的导电发热条由金属材料制成，导电发热条由复合在包覆外层的底层上的金属箔通过印刷蚀刻方法制成。
实现本发明目的的另一技术方案是：一种电热膜，其结构特点是：包括外包覆层、发热芯层和电连接片组件。包覆外层由上表层和底层组成，发热芯层被包覆外层包覆，位于包覆外层的上表层和底层之间。发热芯层由导电发热条铺设构成，导电发热条的首尾两头分别设有正极连接部和负极连接部，导电发热条的正极连接部和负极连接部之间的部分为发热部。发热部相互平行的相邻部分之间的间距呈由内至外逐渐增大设置，发热部的导电截面积由内至外逐渐缩小设置。电连接片组件包括正极电连接片和负极电连接片。正极电连接片和负极电连接片均为金属导电材料制成。正极电连接片固定连接电连接在外包覆层上，且电连接在正极连接部上。负极电连接片接固定连接在外包覆层上，且电连接在负极连接部上。
以上述技术方案为基础的进一步技术方案是：发热芯层的导电发热条由金属材料制成，导电发热条由复合在包覆外层的底层上的金属箔通过印刷蚀刻方法制成。
本发明具有以下的有益效果：（1）本发明的电热膜结构简单，突破了传统的均匀分布设置的方式，采用了全新的设计理念。根据电热膜使用环境及被加热表面（地板、墙板等）传热和散热情况，调整电热膜功率密度分布（调整发热部的间距或发热部的导电截面积），当传热和散热较快的场合，被加热表面温度呈现较大的梯度，电热膜中心温度高，周边温度低，通过提高电热膜周边功率密度，减小电热膜中间的功率密度，保证电热膜整体温度分布均匀，防止局部温度过高，延长使用寿命和使用安全性。
（2）传统的民用建筑中使用的电热膜（如碳晶电热膜），一般3至5年左右的时间，其功率就会衰大幅衰减，使用寿命大多在10-15年左右，而轨道车辆的一般设计寿命为30年，因此不适合用于轨道车辆。而本发明的电热膜的发热芯层为金属材料制成，金属电阻通电发热，各方面电气性能稳定可靠，功率衰减很小，设计寿命可达35年以上，适用于轨道车辆加热取暖系统中。
（3）本发明的电热膜的发热芯层为金属材料，靠金属电阻通电发热，是纯电阻性的，发热效率99%以上。而且金属电阻率是正温度系数的，当电热膜温度升高到一定程度，电阻变大，功率减小，限制电热膜温度进一步上升，很快达到平衡状态，因此本发明的金属电热膜具有一定的自限温特性，使用安全性大大提高。
（4）本发明的电热膜的金属电热膜的发热部采用了蛇形的S分布方式，相邻的金属条平行部分的电流方向相反，根据右手螺旋法则，金属电热膜上金属条产生的磁场会相互抵消，减少对轨道车辆上其他设备的干扰，使用可靠性进一步提高。
（5）本发明的实施例1所述的电热膜通过改变发热部相互平行的相邻部分之间的间距实现温度的均匀分布，中部散热慢，发热部间距大，发热量小，外侧热量可以向内侧辐射，保证中部达到设定的温度；周围散热快 ，发热部间距小，发热量大，一部分热量向内侧辐射，保证内侧温度，一部分热量向外周辐射，从而保证外周达到设定的温度，使得整个电热膜的温度分布较为均匀，温差在5℃以内。
（6）本发明的实施例2所述的电热膜通过改变发热部相互平行的相邻部分之间的导电截面积和间距来实现温度的均匀分布，中部发热量小，增加发热面积保证中部温度；周围发热量大，减少发热面积保证周围温度，温差在5℃以内。
（7）本发明的实施例3所述的电热膜通过三个并联的发热部实现整体的温度均匀分布，中部发热量小，通过内环发热部向中间辐射的热量达到设定的温度，外环发热部向外散热快，通过内环发热部向外环发热部辐射，使外环发热部保持设定的温度，从而整个电热膜的温度保持均匀，温差在5℃以内。其次，使用可靠性大大提高，三个并联的发热部相互独立发热，如有损坏，其他部分还能继续工作，具有应急作用。
附图说明
图1为本发明的实施例1的电热膜的结构示意图。
图2为本发明的实施例2的电热膜的结构示意图。
图3为本发明的实施例3的电热膜的结构示意图。
图4为本发明的实施例4的电热膜的结构示意图。
附图中的标号为：
外包覆层1，
发热芯层2，正极连接部2-1，负极连接部2-2，发热部2-3，内发热部2-31，内环发热部2-32，外环发热部2-33，
电连接片组件3，正极电连接片3-1，负极电连接片3-2。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。本发明的方位的描述按照图1所示的方位进行，也即图1所示的上下左右方向即为描述的后前左右方向，图1所朝的一方为上方，背离图1的一方为下方。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系是基于附图所述的位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示必须具有的特定的方位。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
(实施例1 )
见图1，本实施例1的电热膜包括外包覆层1、发热芯层2和电连接片组件3。
包覆外层1由上表层和底层组成，上表层和底层均由PET（PET是英文Polyethyleneterephthalate的缩写，简称PET或PETP）或PI（PI是英文Polyimide的简称，PI中文俗称聚酰亚胺，是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物）或环氧树脂材料制成，当采用聚酰亚胺时具有更好的耐高温特性，适用于对防火要求较高的场合使用。上表层的相应部位从上向下通过热熔胶热压粘结固定在底层和发热芯层2上。发热芯层2被包覆于包覆外层1的上表层和底层之间。
发热芯层2由金属材料制成的导电发热条铺设构成，导电发热条由胶粘复合在包覆外层1的底层上的金属箔通过印刷蚀刻方法制成，本实施例的导电发热条为铝箔通过印刷蚀刻方法制成，导电发热条的首尾两头分别设有正极连接部2-1和负极连接部2-2。导电发热条的正极连接部2-1和负极连接部2-2之间的部分为发热部2-3。发热部2-3的各处导电截面积相同，均为0.001mm²至0.2mm²，本实施例为0.02 mm²。发热部2-3相互平行的相邻部分之间的间距呈由内至外逐渐缩小设置。具体方法如下：根据公式P=I²R，串联状态电流相同，金属条导电截面积越小电阻越大，功率也越大；
，热量Q与电功率P成正比，与时间成正比，与半径平方成反比，公式的系数k与散热条件有关，k的范围为0-1。根据电热膜使用环境及被加热面（地板）传热和散热情况，调整电热膜功率密度分布（通过调整间距或发热部的导电截面积，本实施例为调整间距），当传热和散热较快的场合，被加热表面温度呈现较大的梯度，电热膜中心温度高，周边温度低，通过提高电热膜周边功率密度，减小电热膜中间的功率密度，使被加热面温度更加均匀。
电连接片组件3包括正极电连接片3-1和负极电连接片3-2。正极电连接片3-1和负极电连接片3-2均为金属导电材料制成，本实施例为铜材料制成。正极电连接片3-1采用穿刺压接固定连接且电连接在外包覆层1包覆正极连接部2-1的部位上。负极电连接片3-2采用穿刺压接固定连接且电连接在外包覆层1包覆负极连接部2-2的部位上。
本发明的电热膜使用时可以设置在地板或墙板中，正极电连接片3-1和负极电连接片3-2通过相应的导线与电源的正极和负极电连接，正极电连接片3-1和相应导线电连接的部分及负极电连接片3-2和相应导线电连接的部分通过防水密封胶进行密封处理。
(实施例2)
见图2，本实施例其余部分与实施例1相同，其不同之处在于：发热部2-3的导电截面积由内至外逐渐缩小设置，根据公式P=I²R，串联状态电流相同，单位长度金属条导电截面积越小电阻越大，功率也越大。发热部2-3相互平行的相邻部分之间的间距呈由内至外逐渐增大设置，根据电热膜在工作状态下周边与中心的温差，确定周边需要增加的补偿和中心部位需要减小的发热功率，在整体功率不变的情况下使电热膜表面温度更加均衡。
(实施例3)
见图3，本实施例其余部分与实施例1相同，其不同之处在于：发热部2-3包括内发热部2-31、内环发热部2-32和外环发热部2-33。内发热部2-31、内环发热部2-32和外环发热部2-33并联在正极连接部2-1和负极连接部2-2上。内发热部2-31、内环发热部2-32和外环发热部2-33由内至外依次设置，内环发热部2-32围绕内发热部2-31设置，外环发热部2-33围绕内环发热部2-32设置。内发热部2-31、内环发热部2-32和外环发热部2-33的导电截面积呈逐渐增大设置，根据公式P=I²R，串联状态电流相同，金属条导电截面积越大电阻越小，功率也越小。
(实施例4)
见图4，本实施例其余部分与实施例2相同，其不同之处在于：在四角增加了发热部的排布密度，从而增加了四角的功率密度，有利于改善角部应散热较快而导致温度偏低的状态，使电热膜整体温度更加均衡。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电热膜，其特征在于：包括外包覆层、发热芯层和电连接片组件；包覆外层由上表层和底层组成，发热芯层被包覆外层包覆，位于包覆外层的上表层和底层之间；发热芯层由导电发热条铺设构成，导电发热条的首尾两头分别设有正极连接部和负极连接部，导电发热条的正极连接部和负极连接部之间的部分为发热部；发热部相互平行的相邻部分之间的间距呈由内至外逐渐缩小设置；电连接片组件包括正极电连接片和负极电连接片；正极电连接片和负极电连接片均为金属导电材料制成；正极电连接片固定连接电连接在外包覆层上，且电连接在正极连接部上；负极电连接片接固定连接在外包覆层上，且电连接在负极连接部上。
2.根据权利要求1所述的电热膜，其特征在于：发热部的导电截面积由内至外逐渐缩小设置。
3.根据权利要求1所述的电热膜，其特征在于：发热部包括内发热部、内环发热部和外环发热部；内发热部、内环发热部和外环发热部并联在正极连接部和负极连接部上；内发热部、内环发热部和外环发热部由内至外依次设置，内环发热部围绕内发热部设置，外环发热部围绕内环发热部设置；内发热部、内环发热部和外环发热部的导电截面积呈逐渐增大设置。
4.根据权利要求1至3之一所述的电热膜，其特征在于：发热芯层的导电发热条由金属材料制成，导电发热条由复合在包覆外层的底层上的金属箔通过印刷蚀刻方法制成。
5.一种电热膜，其特征在于：包括外包覆层、发热芯层和电连接片组件；包覆外层由上表层和底层组成，发热芯层被包覆外层包覆，位于包覆外层的上表层和底层之间；发热芯层由导电发热条铺设构成，导电发热条的首尾两头分别设有正极连接部和负极连接部，导电发热条的正极连接部和负极连接部之间的部分为发热部；发热部相互平行的相邻部分之间的间距呈由内至外逐渐增大设置，发热部的导电截面积由内至外逐渐缩小设置；电连接片组件包括正极电连接片和负极电连接片；正极电连接片和负极电连接片均为金属导电材料制成；正极电连接片固定连接电连接在外包覆层上，且电连接在正极连接部上；负极电连接片接固定连接在外包覆层上，且电连接在负极连接部上。
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| JPH097741A (ja) * | 1995-06-20 | 1997-01-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ |
| CN206061182U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-03-29 | 东莞市川泽电子科技有限公司 | 一种pi发热片 |
| CN214675731U (zh) * | 2021-04-14 | 2021-11-09 | 常州长青科技股份有限公司 | 一种电热膜 |
-
2021
- 2021-04-14 CN CN202110399341.0A patent/CN113163531A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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