FI83582B - Rumsuppvaermningselement bestaoende av en med en elektrisk motstaondsbelaeggning foersedd keramisk formkropp. - Google Patents

Description

1 83582

Huoneenlämmityselementti, joka on muodostettu sähkövas-tuspäällysteellä varustetusta keraamisesta muotokappaleesta 5 Keksinnön kohteena on huoneenlämmityselementti, joka koostuu keraamisesta muotokappaleesta, jonka julkisivun vastakkaiselle puolelle on järjestetty sähköisen vastuskerroksen muodostama tasomainen lämmönlähde.

Huoneenlänunitykseen käytettävät elementit, jotka 10 ovat ripa- tai tasoradiaattoreita, on yleensä sijoitettu ikkuna-aukkojen alapuolelle, jotta niiden lämmittämä huoneilma kohoaa ikkuna-aukkojen yläpuolelle ja muodostaa näin lämminilmaverhon ikkuna-aukon eteen. Myös seiniin asennettavien lämmityslaitteiden yhteydessä syntyy ilman 15 liikettä niiden avulla lämmitettävän huoneen lattiasta kohti kattoa, jolloin lämmityslaitteen huoneeseen säteile-mällä lämmöllä on vain vähäinen merkitys.

Huoneisiin sijoitettavilla tavanomaisilla, pelkillä säteilylämmittimillä on vain paikallisesti hyvin rajoitet-20 tu säteilyvyöhyke ja ne toimivat korkeilla lämpötiloilla.

Tekniikan tasoon sisältyvät edelleen lattialämmi-tyslaitteet, joissa lattiavaluun tai päällimmäisen lat-tiakerroksen alapuolelle on sijoitettu lämmitysjohtoja, joihin syötetään nestemäistä lämmönsiirtoainetta, kuten 25 myös sähköisiä lämmitysjohtoja. Lattialämmittimet ovat kuitenkin rakenteeltaan suhteellisen monimutkaisia ja kalliita ja ne vaativat verrattain kalliin säätölaitteiston.

On siis olemassa tarve konstruoida itse huonetilan rajoittavat rakenne-elementit siten, että ne voivat yk-30 sitellen, ryhminä tai koko huonetilaa rajoittavana pintana taikka huomattavana osana siitä huolehtia huoneen tai lämmitettävää taikka lämpimänä pidettävää huonetilaa rajoittavan pinnan lämmityksestä.

Esimerkkinä tällaisista huonetilaa rajoittavien 35 pintojen rakenne-elementeistä mainittakoon keraamiset muo- 2 83532 tokappaleet, kuten levyt, joita käytetään lattian- ja sei-nänpäällystyslaattoina asuin-, liike- ja toimistohuoneiden, kuten myös pesutilojen, urheilu- ja uimahallien seiniin, lattioihin ja kattoihin. Tällaisia keraamisia muo-5 tokappaleita voidaan käyttää myös uima-allasverhouksen yms. muototiilinä.

Esitteestä, jonka on julkaissut firma Canespa KG, 3005 Hemmingen-Westerfield, Gutenbergstrasse 13, vuonna 1975, tunnetaan ennestään langaton lämmitysjärjestelmä 10 "Canespatherm", jossa muotokappaleiden ja erityisesti keraamisten levyjen taustapuolelle on järjestetty sähköisen vastuskerroksen muodostama lämmityslakkakerros. Tätä läm-mityslakkakerrosta peittää polyuretaanivaahtoelementti. Tämä järjestelmä ei ole kuitenkaan lyönyt itseään läpi, 15 koska se on johtanut toistuvasti ylikuumenemiseen ja tästä aiheutuneisiin vahingollisiin seurauksiin, jotka ovat jopa vaarantaneet ihmishenkiä ja aineellista omaisuutta.

Tekniikan tasoon kuuluu edelleen julkaisusta DE-A-1 440 971 tunnettu sähköinen huoneenlämmityselementti, 20 jossa on suuren sileän pinnan omaava alusta ja pintaan välittömästi tarttuva tasomainen, ohut lämmönlähde. Alusta muodostuu tällöin posliini- tai kvartsiittilevystä. Tämän levyn julkisivun vastakkaiselle puolelle on järjestetty seostamalla kemiallisesta liuoksesta muodostettu tarttuva, 25 ohut, tasomainen, metallinen lämmönlähdekalvo tai tällä puolella on tarttuva, erittäin ohuesta alumiinikerroksesta muodostuva lämmönlähdekalvo.

Tällaisen huoneenlämmityslaitteen yhteydessä on tarpeen järjestää välike-elimiä levyn ja sen kannatinpin-30 nan väliin, jolloin jälleen muodostuu huoneilmalle huoneenlämmityslaitteen taakse vetokanava, josta aiheutuvat kaikki muiden huoneenlämmityslaitteiden yhteydessä mainitut ja edellä kuvatut haitat. Lisäksi on käytettävillä metallisilla vastuskerroksilla suhteellisen alhainen vas-35 tusarvo ja ne edellyttävät riittävän lämpötilan saavut- 3 83532 tamiseksi suurta sähkötehoa.

DE-hakemusjulkaisusta 1 924 202 ja ennalta julkaisemattomasta hakemuksesta 3 325 204 tunnetaan tasomainen sähkölämmitin, jossa on lämmityselementin sisältävä taso-5 mainen kannatinelementti ja jossa lämmityselementti on sähköisesti johtavaa materiaalia oleva ohut kalvo, joka on levitetty kannatinelementin pintaan. Vaikka sähköisesti johtava materiaali muodostuu kokonaan tai osittain puolijohdemateriaalista, kuten hakemuksessa 3 325 204 on esi-10 tetty, ei päästä kunnon tulokseen, koska tällaista materiaalia olevat kalvot eivät ole sähköisen vastuksensa osalta monistettavissa. Lämmityslaitteilla on siis kappale kappaleelta erisuuruiset tehot.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan huoneenläm-15 mityselementti, joka ei ainoastaan tuota pienellä sähkönkulutuksella suurta lämpötehoa, sovellu huonetta rajoittavien pintojen rakenne-elementiksi ja ole siten asennettavissa, että ei synny kanavia, joiden kautta lämmitettävän huoneen ilmavirrat joutuvat kiertoon, vaan on myös 20 halutussa määrin monistettavissa eli sillä on kappale kappaleelta haluttu lämpöteho.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan huoneen-lämmityselementillä, jolla on patenttivaatimuksen 1 mukaiset tunnusmerkit.

25 Epämetalliset, suuren ominaispinta-alan omaavat, sähköisesti johtavat partikkelit, joiden sähkönjohtokyky ei olennaisesti muutu lämpötilan noustessa, ovat sopivim-min grafiittia tai nokea tai näiden seosta.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla on mahdollista 30 saada aikaan säteilylämpöelementin muodostama huoneenläm-mityselementti, jota tarvittavassa määrin monistamalla voidaan peittää esim. kokonainen seinä-, katto- tai lattiapinta, joka säteilee tasaisesti tai halutuilta alueilta lämpöä. Huoneilma alkaa kiertää ja huoneessa voidaan saa-35 vuttaa tasainen hyvinvointi olennaisesti alhaisemmalla 4 83582 huoneenlämpötilalla, mikä johtaa huomattavaan energiansäästöön.

Koska lämmityselementit ovat lämpötehonsa osalta tarkasti monistettavissa, niitä voidaan valmistaa ennalta 5 määrätyissä lämmitysteholuokissa. Tällöin voidaan niillä peitettyyn pintaan aikaansaada mikä tahansa haluttu lämpö-säteily jakauma.

Sähköisessä vastuskerroksessa esiintyvät paikalliset virheet eivät käytännössä aiheuta lämmitystehon kat-10 kosta. Syntyy toki hienoinen paikallinen lasku sähkötehossa, mutta se ei katkea kokonaisuudessaan. Ei myöskään synny paikallista ylikuumenemista.

Sähköinen vastuskerros voi muodostua vanhenemat-tomasta keinohartsista, jossa on sähköisesti johtavaa 15 seosainetta, kuten esim. puhdasta grafiittia, ja joka on rakenteeltaan sellaista, että kerroksen vastusarvo vastaa haluttua sähkötehoa. Vastusarvo voidaan tällöin sovittaa alueelle muutamasta ohmista useampaan kilo-ohmiin ja tämä tapahtuu muuttamalla vastuskerroksen sähköisesti johtavan 20 seosaineen prosenttiosuutta ja/tai muuttamalla kerrospaksuutta. Kerroksen paksuus on normaalisti välillä 10-50 μ.

Levy, jonka koko on 100 x 100 cm, kuluttaa sähköä esim. n. 100 W ja kooltaan 60 x 60 cm levy on n. 30 W.

Vanhenemattomuus tarkoittaa keksinnön mukaisesti 25 valitun kerroksen yhteydessä kestävyyttä jatkuvasti kuormitettuna aina n. 100 °C lämpötilaan asti.

Keksinnön vaihtoehtoisessa sovellutusmuodossa muodostuu sähköinen vastuskerros sähköisestä vastuskalvosta, jossa on polyesteripäällyskalvo, tulo- ja lähtöjohtimilla 30 varustettu johtava välikerros, esim. grafiitti- tai noki-kerros vastuskerroksena ja polyesterialuskerros. Tällaiset vastuskalvot ovat sinänsä ennestään tunnettuja. Vastuskerroksen tulo- ja lähtöjohdot muodostuvat yleensä kuparinau-hoista. Käytettäessä tällaisia vastuskalvoja ratkaistaessa 35 keksinnön taustalla olevaa ongelmaa törmätään sellaiseen li 5 83532 pulmaan, että polyesterikalvot tarttuvat vain heikosti vastuskerrokseen siten, että keraamista muotokappaletta, jonka julkisivun vastakkaiselle puolelle on järjestetty tällainen vastuskalvo, ei saada riittävällä varmuudella 5 pysymään asennuskohdassaan, vaikka käytetään esim. rapattuun seinäpintaan tai muotokappaleen taustapintaan ja po-lyesterikerrokseen tarttuvaa liimaa. Toisaalta on suositeltavaa käyttää polyesteriä päällys- ja aluskerrosten materiaalina, koska polyesteri kestää hyvin vanhenematta. 10 Ongelma, joka syntyy käytettäessä polyesterimateriaalia vastuskalvon päällys- ja aluskerroksissa, voidaan kuitenkin ratkaista, kun keksinnön muutetun sovellutusmuodon mukaan jaetaan vastuskerros alueittain osiin jättämällä tiettyjä kohtia peittämättä sillä, jolloin osa-alueet ovat 15 sähköisesti yhteydessä toisiinsa ja vastuskalvoon on järjestetty alueille, joita vastuskalvo ei peitä, paikallisia katkoksia.

On mahdollista käyttää liimaa, joka tarttuu rapattuihin ja keraamisiin pintoihin, mutta huonosti tai ei 20 ollenkaan polyesteripintaan, koska vastuskalvo on paikallisesti katkaistu, esim. meistetty, ja kiinnitetty keraamisen kappaleen julkisivun vastakkaiselle puolelle katkos-kohdissa olevalla tai ne ainakin osittain läpäisevällä liimalla. Kun liimataan tällä tavalla valmistettu keraami-25 nen muotokappale rapatulle tms. pinnalle liimalla, joka on tarkoitettu keraamisten muotokappaleiden kiinnittämiseen seinäpinnoille tms., tapahtuu tarttuminen katkoskohdissa olevan tai niistä ulos tunkeutuvan liiman välityksellä ja näin saadaan aikaan paikallinen, mutta katkosalueen oi-30 kealla mitoituksella riittävä keraamisen muotokappaleen kiinnittyminen alustalle.

Erittäin edullista on valmistaa sähköinen vastus-kerros vastuslasituksena. Tämä lasitus muodostetaan etukäteen poltettuun muotokappaleeseen ja kiinnitetään uusin-35 tapolton avulla. Lasitukseksi on valittava sellainen, jon- 6 83532 ka sulamispiste ei ole yli 750 °C. Korkeamman sulamispisteen omaavat lasitukset ovat osoittautuneet sopimattomiksi.

Julkaisusta DE-A 1 924 202 on jo toki tunnettua 5 muodostaa keraamisten muotokappaleiden julkisivun puolelle sähköisesti johtava lasitus. Tämän lasituksen tarkoituksena on kuitenkin poistaa staattista sähköä eli sen vas-tusarvo on niin suuri, että sitä ei voida käyttää lämmi-tystarkoituksiin.

10 Toinen mahdollisuus on tehdä liima, jolla keraami nen muotokappale on tarkoitus kiinnittää kannatusalustaan, itsessään sähkövastukseksi. Tällöin on mahdollista käyttää kahta eri liimatyyppiä, jolloin muotokappaleen lähellä oleva liima muodostuu sähköisestä vastusmateriaalista, kun 15 taas alustaa vastaan tuleva liima on eristävää tyyppiä. Liimoilla on olennaisesti samanlaiset lämpölaajenemisomi-naisuudet ja ne sopivat kemiallisesti yhteen, joten tällä tavalla on erittäin yksinkertaista kiinnittää keraamisen sähkövastuksen sisältävä muotokappale.

20 Sähköisen vastuskerroksen sähköliitäntä tapahtuu sopivimmin kytkentäelementeillä, jotka on järjestetty symmetrisesti sähköiseen vastuskerrokseen. Täten esim. neliömäisissä tai suorakulmaisissa levyissä voivat kytkentä-elementit muodostua levyn vastakkaisilla reunoilla kulke-25 vista kytkentänauhoista. Kun on kyseessä keraaminen levy, jonka taustapuolella on kohokuviointi, sijoitetaan kyt-kentäelementit sopivimmin vastakkaisilla reunoilla oleviin kohoumien rajoittamiin kanaviin.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan on mahdol-30 lista hienosäätää tällaisissa huoneenlämmityselementeissä sähköisten vastuskerrosten vastusarvoja myös jälkikäteen halutun suuruisiksi.

Tämä tapahtuu mainitun sovellutusmuodon mukaan siten, että vastusarvon suurentamiseksi vastuskerroksen ker-35 rospaksuutta pienennetään tai vastuskerrosta lämmitetään.

7 83582

Vastuskerroksen vastusarvon suurentamiseksi toimitaan sopivimmin siten, että vastuskerroksen kerrospaksuutta pienennetään hiekkapuhaltamalla, elektroeroosiokäsitte-lyllä, harjaamalla tms. menetelmällä tai vastuskerrosta 5 lämmitetään ulkoapäin esim. liekin tai säteilytyksen avulla. On myös mahdollista johtaa vastuskerroksen lävitse sähkövirta, joka on huomattavasti suurempi kuin normaalikäytössä. Tällöin muuttuu vastuskerroksen rakenne siten, että vastusarvo kasvaa.

10 Kuvio 1 esittää takaa päin levyn muotoista muoto- kappaletta, jossa on vastuskerros ja kytkentäelementit.

Kuvio 2 esittää leikkauskuvantoa levystä, jonka taustapuoli on kohokuvioitu.

Kuvio 3 esittää päältä nähtynä levyn muodostamaa 15 keraamista lämmityselementtiä, jossa on sähköinen vastus-kalvo.

Kuvio 4 esittää voimakkaasti suurennettua osaleikkausta kuvion 3 levystä.

Kuvio 5 esittää leikkausta vastuskerroksella varus-20 tetusta keraamisesta levystä vastusarvon hienosäädön selostamiseksi .

Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty yleisesti huoneenlämmityselementtiä, joka tässä muodostuu levystä, jonka taustapuolella 2 on sähköinen vastuskerros. Viitenu-25 meroilla 3 ja 4 on merkitty kytkentäelementtejä, jotka on liimattu sähköiseen vastuskerrokseen tai kiinnitetty siihen muulla tavoin. Numerot 5 ja 6 esittävät sähköjohtimia.

Kuvio 2 esittää leikkausta huoneenlämmityselemen-tistä, joka muodostuu tässä levystä, jonka taustapuoli 21 30 on kohokuvioitu. Tässä kohokuvioinnissa on kohoumia 22 ja syvennyksiä 23. Tämän levyn taustapuolelle eli sille puolelle, jolla kohoumat ja syvennykset ovat, on levitetty esim. sähköisesti johtava liima 24. Levyn reunan 25 vieressä olevaan uraan 26 on sijoitettu johdin 27. Liima 24 35 on luonnollisesti sähköistä vastusllimaa eli materiaalia, β 83532 joka on johtavaa, mutta niin huonosti, että siihen syötettävä sähköenergia muuttuu lämpöenergiaksi.

Kuviossa 3 on numerolla 31 merkitty yleisesti huo-neenlämmityselementtiä, johon kuuluu, kuten kuviossa 4 on 5 esitetty, levy 41, liimakerros 42 ja vastuskalvo 43. Vas-tuskalvo muodostuu 1ilmakerroksen 42 avulla levyn 41 julkisivun 44 vastakkaiselle puolelle 45 kiinnitetystä poly-esteripäällyskerroksesta 46, vastuskerroksina toimivista grafiitti- ja/tai nokivälikerroksista 43a, 43b, 43c, joi-10 den reunoihin on järjestetty sähköjohtimilla 38 (kuvio 3) varustetut kuparinauhojen 32-37 muodostamat tulo- ja lähtö johdot ja polyesterialuskerroksesta 48, joka on liimattu kannatuspintaan 49, esim. rapattuun seinään liimakerrok-sella 50. Vastuskalvoon 43 kuuluu esitetyssä sovellutus-15 muodossa kolme rainaa 43a, 43b, 43c, jotka ovat vastus-materiaalia, mutta se voi luonnollisesti olla enemmältikin osiin jaettu.

Rainojen 43a ja 43b ja vastaavasti 43b ja 43c välissä on alueet 51 ja 52 (kuvio 3), joilla ei ole ollen-20 kaan vastuskerrosmateriaalia. Sitä vastoin rajoittuu raina 43a johdinnauhan 36 välityksellä alueeseen 51. Samoin rajoittuu raina 43c johdinnauhan 33 välityksellä alueeseen 52, kun taas raina 43b rajoittuu molemmilta puolilta joh-dinnauhojen 34 ja 35 välityksellä alueisiin 51 ja 52. Alu-25 eilla 51 ja 52, joilla kerrokset 46 ja 48 ovat päällekkäin, on leikkauksia 53, joiden lävitse kerroksen liima tunkeutuu ja tulee yhteyteen kannatuspinnalla 49 olevan liiman kanssa. Yksittäiset johdinrainat voidaan kytkeä toisiinsa mielivaltaisella tavalla. Yhden levyn 31 sijasta 30 voidaan käyttää myös kolmea, rainojen 43a, 43b, 43c vastaavasti järjestettyä osalevyä.

Sellaisessa mahdollisessa sovellutusmuodossa, jossa johtava välikerros tai vastuskerros on jaettu alueittain osiin jättämällä joitakin alueita kattamatta sillä, voi 35 vastuskerros olla muodoltaan esim. polvekkeinen tai se voi li 9 83532 olla jaettu useampiin alueittaisiin, mutta sähköisesti toisiinsa kytkettyihin tai jälkikäteen yhdistettäviin osa-kerroksiin, jotka muodostuvat nauhoista, tasokappaleista tms. Sopivan kuviomallin valinta tapahtuu paikallisten 5 olosuhteiden ja/tai teknisten vaatimusten perusteella.

Kuviossa 5 on numerolla 91 merkitty keraamista levyä, jolle on kiinnitetty vastuskerros 92. Tämän vastus-kerroksen 92 paksuutta pienennetään sopivalla menetelmällä, esim. hiekkapuhaltamalla, elektroeroosiomenetelmällä, 10 harjaamalla tms. tavalla esitetyssä sovellutuksessa pyöri vän harjan 93 avulla siten, että sen paksuus pienenee alueella 94 esitettyyn tavoitearvoon. Tällöin pienenee myös tämän kerroksen johtokyky eli pintavastus kasvaa. Tällä tavalla on mahdollista suorittaa kerroksen 92 vastusarvon 15 hienosäätö.

Claims (12)

1. Huoneenlämmityselementti (1;31;91), joka koostuu keraamisesta muotokappaleesta, jonka julkisivun vastakkai-5 selle puolelle (2;21;45) on järjestetty sähköisen vastus-kerroksen (24;43,92) muodostama tasomainen lämmönlähde, tunnettu siitä, että sähköinen vastuskerros (24;43; 92. on tehty materiaalista, jossa epämetallisia, suuren ominaispinta-alan omaavia, sähköisesti johtavia partik-10 keleita, joiden sähkönjohtokyky ei olennaisesti muutu lämpötilan kohotessa, on valettu sähköä johtamattomaan tai sitä huonosti johtavaan kantoaineeseen ja tämä materiaali on levitetty siten, että vastuskerroksella on tasainen sähkön- ja lämmönjohtokyky.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huoneenlämmitys elementti, tunnettu siitä, että sähköinen vastus-kerros (24;43;92) muodostuu vanhenemattomasta keinohart-sista, jossa on sähköisesti johtavaa seosainetta, kuten grafiittia, nokea tai vastaavaa, ja joka on rakenteeltaan 20 sellaista, että kerroksen vastusarvo vastaa haluttua sähkötehoa .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huoneenlämmityselementti, tunnettu siitä, että sähköinen vastus-kerros muodostuu sähköisestä vastuskalvosta (43), joka on 25 kiinnitetty keraamisen muotokappaleen (31) julkisivun vastakkaiselle puolelle (45) ainakin paikoitellen, sopivimmin liimaamalla tasoalueittain, ja joka muodostuu polyesteri-päällyskerroksesta (46), tulo- ja lähtöjohtimilla (32-37) varustetusta johtavasta, vastuskerroksena toimivasta vä-30 likerroksesta ja polyesterialuskerroksesta (48), ja että vastuskalvo on kiinnitetty keraamisen muotokappaleen julkisivun vastakkaiselle puolelle sekä keraamiseen pintaan että polyesteripintaan tarttuvalla liimalla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen huoneenlämmitys-35 elementti, tunnettu siitä, että vastuskerros on il 8 3 58 2 jaettu alueittain osiin (43a,43b,43c) jättämällä vastus-kalvoon (43) sillä kattamattomia alueita (51,52), jolloin osapinnat ovat keskenään sähköisesti yhteydessä ja vastus-kerroksella kattamattomiin kohtiin on muodostettu vastus-5 kalvoon paikallisia katkoksia.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huoneeniämmitys-elementti, tunnettu siitä, että sähköinen vastus-kerros muodostuu sähköisestä vastuslasituksesta, jonka sulamispiste ei ole yli 750 °C.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huoneenlämmitys- elementti, tunnettu siitä, että sähköinen vastus-kerros muodostuu sähköisestä vastusliimasta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen huoneenlämmitys-elementti, tunnettu siitä, että sähköinen vastus- 15 liima on peitetty sähköisesti eristävällä liimalla.

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen huoneenlämmityselementti, tunnettu siitä, että sähköinen vastuskerros on varustettu johtavilla kytkentä-elementeillä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen huoneenlämmitys elementti, tunnettu siitä, että johtavat kyt-kentäelementit koostuvat pääasiassa vastuskerroksen perusmateriaalista, johon on lisäksi valettu sähkönjohtokyvyn parantamiseksi suuren sähkönjohtavuuden omaavia partik- 25 keleita tai käytettäviä johtavia partikkeleita suurempana pitoisuutena.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 2, 5, 8 tai 9 mukainen huoneenlämmityselementti, tunnettu siitä, että vastuskerroksen kerrospaksuutta on pienennetty alku- 30 peräiseen päällystyspaksuuteen verrattuna.

10 83582

11. Jokin patenttivaatimuksen mukainen huoneenlämmityselementti, tunnettu siitä, että johtavien par-tikkeleiden jakaumaa vastuskerroksessa on paikoitellen tihennetty.

12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukaisen i2 83532 huoneenlämmityselementin käyttö lämmityelementtinä uima-altaan vuorauksessa ja/tai lämmitettävänä seinä-, pöytä-, katto- tai lattialevyn ja/tai lämmityslaitteen päällysteenä . li i3 83532