DE2822335B2 - Thin-film radiators - Google Patents
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Description
b —b -
(0,5... 10)(0.5 ... 10)
gleich ist, worin b die Dicke des zusätzlichen Heizmediums und a die Dicke des Hauptheizelements istis the same, where b is the thickness of the additional heating medium and a is the thickness of the main heating element
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Heizkörper und insbesondere auf Dünnschicht-Heizkörper. The present invention relates to electrical Radiators and in particular on thin-film radiators.
Die Erfindung kann als ein konduktiver elektrischer Heizkörper bei folgenden Gebieten verwendet werden: in der Halbleitertechnik, in der Medizin, in der Biologie und in der Lebensmittelindustrie zur Erwärmung von ultrareinen flüssigen und gasförmigen Medien sowie als Strahlungsheizkörper für Fernheizung, die zum Trocknen von Lacken, Farbstoffen, Pasten, Fotoresistschichten und anderes mehr eingesetzt werden.The invention can be used as a conductive electric heater in the following fields: in semiconductor technology, in medicine, in biology and in the food industry for heating ultra-pure liquid and gaseous media as well as Radiant heaters for district heating, which are used to dry paints, dyes, pastes, photoresist layers and more can be used.
Bekannt ist ein elektrischer Widerstandsheizkörper (Faucher M. »Pour haute temperature en atmosphere oxydante on neutre« Rev. Internat hautes temperat. et refract«, 1969, 6, Nr. 1, 17-23, IV), der zwei Heizelemente enthält, von denen eines ein Rohr aus Zirkoniumoxid darstellt und das andere in Form eines Rohres, das das erstere Rohr umfaßt, mit einem darauf aufgewickelten Platindraht ausgeführt ist In einem derartigen Heizkörper wird zunächst das äußere Heizelement eingeschaltet, das durch die Erwärmung des inneren Heizelements abschaltet. Daraufhin tritt das innere Heizelement in Aktion. Bei Anwendung dieses Heizkörpers ist das Ein- und Ausschalten von Heizelementen erforderlich, was einen instabilen Betrieb des Heizkörpers zur Folge hatAn electrical resistance heater is known (Faucher M. “Pour haute temperature en atmosphere oxidante on neutral «Rev. Boarding school hautes temperat. et refract ", 1969, 6, No. 1, 17-23, IV) of the two heating elements contains, one of which is a tube made of zirconium oxide and the other in the form of a Tube, which comprises the former tube, with a platinum wire wound thereon, is made in one Such a radiator is first switched on the outer heating element, which is due to the heating of the inner heating element switches off. The inner heating element then comes into action. When applying this Radiator requires switching heating elements on and off, which is unstable Operation of the radiator
Bekannt ist ferner ein temperaturbeständiger Dünnschicht-Heizkörper (siehe DE-OS P 26 42 161.4 vom 28.10. 1976), bei dem ein auf einen Schichtträger aufgetragenes Heizmedium in Form einer stromleitenden Schicht auf der Grundlage von Zinndioxid mit Zugaben von Antimon und Bor SnO2 + Sb + B ausgeführt wird, die bei großen Beheizungsflächen bei Beginn des Betriebes einen hohen ohmschen Widerstand aufweist Das führt dazu, daß für Heizkörper mit Erwärmungsflächen über 1000 cm2 die Spannung anfangs 400 bis 500 V beträgt, was die unmittelbare Verwendung derartiger Heizkörper bei Stromzuführung aus einem Industriestromnetz erschwertAlso known is a temperature-resistant thin-film heater (see DE-OS P 26 42 161.4 of October 28, 1976), in which a heating medium applied to a layer substrate in the form of a conductive layer based on tin dioxide with additions of antimony and boron SnO 2 + Sb + B is carried out, which has a high ohmic resistance at the start of operation with large heating surfaces.This means that the voltage for radiators with heating surfaces over 1000 cm 2 is initially 400 to 500 V, which means that such radiators can be used immediately when power is supplied difficult for an industrial power grid
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt einen temperaturbeständigen Dünnschicht-Heizkörper zu entwickeln, dessen konstruktive Ausführung es ermöglicht das Ein- und Abschalten von Heizelementen zu vermeiden und die Betriebsspannungen sowohl bei Beginn als auch während des gesamten Betriebes des jeweiligen Heizkörpers herabzusetzen.The invention is based on the object of a temperature-resistant thin-film heating element develop, the design of which makes it possible to switch heating elements on and off and avoid the operating voltages both at the beginning and during the entire operation of the reduce the respective radiator.
ι ο Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst daß in einem elektrischen Dünnschicht-Heizkörper, bestehend aus einer stromführenden Schiene und einem Hauptheizelement in Form einer stromleitenden Schicht die auf einen Schichtträger aufgetragen ist und einen hohen ohmschen Widerstand aufweist erfindungsgemäß ein zusätzliches Heizmedium in Form einer niederohmigen stromführenden Schicht vorgesehen ist die auf dasι ο The task is solved in that in one electric thin-film heating element, consisting of a current-carrying rail and a main heating element in the form of an electrically conductive layer which is applied to a layer support and a high one According to the invention, ohmic resistance has an additional heating medium in the form of a low-ohmic one current-carrying layer is provided on the
eine Dicke aufweisen, diehave a thickness that
(0,5 -10)(0.5 -10)
gleich ist worin b die Dicke des zusätzlichen Heizmediums und a die Dicke des Hauptheizelements istwhere b is the thickness of the additional heating medium and a is the thickness of the main heating element
Mit dem Gegenstand nach dem Patentbegehren wird erreicht, daß der einschlägigen Fachwelt ein konduktiver elektrischer Heizkörper zur Verfügung steht der bei einer Erwärmungsfläche über 1000 cm2 mit der Stromzuführung aus dem Netz, d. h. mit maximal 220 V; betrieben werden kann und keine zusätzlichen Schaltvorgänge während der Startphase erfordert, vielmehr mit einer konstanten Betriebsspannung gefahren werden kann.With the object according to the patent application it is achieved that the relevant professional world has a conductive electrical heater available with a heating surface over 1000 cm 2 with the power supply from the network, ie with a maximum of 220 V; can be operated and does not require any additional switching operations during the start phase, but can be operated with a constant operating voltage.
Nachstehend wird die vorgeschlagene Erfindung an Hand der Beschreibung eines Beispiels ihrer Ausführung und an Hand der Zeichnungen erläutert Es zeigtIn the following, the proposed invention will be described with reference to an example of its implementation and explained with reference to the drawings
F i g. 1 die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Dünnschicht-Heizkörpers,F i g. 1 shows the general view of a thin-film heater according to the invention,
Fig.2 die Abhängigkeit des spezifischen Oberflächenwiderstandes von Dünnschicht-Heizelementen von der Temperatur.Fig. 2 the dependence of the specific surface resistance of thin-film heating elements on the temperature.
Der Dünnschicht-Heizkörper enthält einen dielektrischen Schichtträger 1 (Fig. 1), beispielsweise aus Borsilikatglas, auf den zwei Heizmedien 2 und 3 aufgetragen sind. Das Heizmedium 2 ist hochohmig undThe thin-film heating element contains a dielectric layer carrier 1 (Fig. 1), for example from Borosilicate glass to which two heating media 2 and 3 are applied. The heating medium 2 is high resistance and
so wird beispielsweise auf der Basis von Zinndioxid mit Zusätzen von Antimon und Bor SnO2 + Sb + B ausgeführt for example, SnO 2 + Sb + B is carried out on the basis of tin dioxide with additions of antimony and boron
Das neiderohmige Heizmedium 3 wird zum Beispiel auf der Basis von Zinndioxid mit Zusätzen von Fluor SnO2 + F ausgeführt Am Heizmedium 3 sind im Einbrennverfahren stromleitende Schienen 4 aus Silber ausgeführt, die an eine Stromquelle 5 angeschlossen sind. Dabei weisen die Dicken der Heizelemente 2 und 3 folgendes Verhältnis auf:The low-resistance heating medium 3 is made, for example, on the basis of tin dioxide with additions of fluorine SnO 2 + F. On the heating medium 3, current-conducting rails 4 made of silver, which are connected to a power source 5, are made in the burn-in process. The thicknesses of the heating elements 2 and 3 have the following ratio:
b (0,5-10) b (0.5-10)
worin a die Dicke des Heizmediums 2 und b die Dicke des Heizmediums 3 ist.where a is the thickness of the heating medium 2 and b is the thickness of the heating medium 3.
Auf Fig.2 ist die Abhängigkeit des spezifischen Oberflächenwiderstandes jedes der Heizmedien 2 und 3 und des Dünnschicht-Heizkörpers von der TemperaturThe dependence of the specific surface resistance of each of the heating media 2 and 3 is shown in FIG and the thin-film heating element on the temperature
gezeigt: Kurve 6 — für die stromführende Schicht aus SnO2 + Sb + B, Kurve 7 - für die stromführende Schicht 7 aus SnO2 + F und Kurve 8 — für den Dünnschichtheizkörper.shown: curve 6 - for the current-carrying layer made of SnO2 + Sb + B, curve 7 - for the current-carrying layer 7 made of SnO 2 + F and curve 8 - for the thin-film heating element.
Nachstehend v/erden spezifische elektrische Widerstandswerte angeführt: für das Heizmedium 2, ausge-Specific electrical resistance values are listed below: for heating medium 2, selected
führt auf der Basis von SnO2 + 8%· Sb + 2% B, für das Heizmedium 3 ausgeführt auf der Basis von SnO2 + 10% F und für den Dünnschicht-Heizkörper mit den Heizmedien 2 und 3 mit einer Fläche von 1500 cm2 bei unterschiedlichen Temperaturwerten und unterschiedlichen Dicken der Heizmedien 2 und 3.leads on the basis of SnO 2 + 8% · Sb + 2% B, for the heating medium 3 on the basis of SnO 2 + 10% F and for the thin-film heating element with the heating media 2 and 3 with an area of 1500 cm 2 at different temperature values and different thicknesses of the heating media 2 and 3.
Der elektrische Heizkörper arbeitet wie folgt: Beim Anschluß desselben an die Stromquelle 5 (Fig. 1) wird die Spannung durch die stromleitenden Schienen 4 den Heizmedien 2 und 3 zugeführt Anfangs geht der Strom durch das niederohmige Heizmedium 3 infolge seines geringen spezifischen Widerstandes (Kurve 7, Fig.2). Mit der Erwärmung verringert sich der Widerstand des Heizmediums 2 (Kurve 6, FIg. 2) und bei einer bestimmten Temperatur wird sie kleiner als der Widerstand des Heizmediums 3. Deshalb geht der Strom hauptsächlich durch das Heizmedium 2 durch.The electric heater works as follows: When it is connected to the power source 5 (Fig. 1), the voltage is fed to the heating media 2 and 3 through the conductive rails 4.In the beginning, the current goes through the low-resistance heating medium 3 due to its low specific resistance (curve 7 , Fig. 2). As the temperature increases, the resistance of the heating medium 2 decreases (curve 6, FIG. 2) and at a certain temperature it becomes smaller than the resistance of the heating medium 3. Therefore, the current mainly passes through the heating medium 2.
Dabei ist der spezifische Gesamtwiderstand des Dünnschicht-Heizkörpers kleiner als der spezifische Widerstand jedes der Heizmedien 2 und 3 (Kurve 8, Fig.2) sowohl bei Beginn als auch während der gesamten Betriebszeit Das erlaubt, die Betriebsspannung bis auf 220 V und niedriger zu senken und die Betriebssicherheit der Dünnschicht-Heizkörper zu erhöhen.The specific total resistance of the thin-film heating element is smaller than the specific one Resistance of each of the heating media 2 and 3 (curve 8, Fig.2) both at the beginning and during the total operating time that allows the operating voltage down to 220 V and lower and the operational reliability of the thin-film radiator raise.
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