NO851506L - Plateformet varme-element. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et plateformet varme-element omfattende en varmeavgivende ledning, varmefordelende deler og i det minste ett ytre beskyttelseslag. Primært er oppfinnelsen rettet mot et slikt varme-element for bruk som sengevarmer, herunder for oppvarmning av vannsenger.

Ved de nevnte spesielle anvendelser stilles det meget sto-re krav til konstruksjonens pålitelighet og sikkerhet, særlig mot elektriske skader når det dreier seg om et elektrisk opp-varmet element. Videre er det av vesentlig betydning at tem-peraturfordelingen på den varmeavgivende overflate av slike elementer er mest mulig jevn. Et ytterligere krav når det dreier seg om sengevarmere og vannseng-varmere, er at elementet bør ha en viss grad av fleksibilitet.

Det har vist seg vanskelig i en og samme konstruksjon av et slikt varme-element i tilfredsstillende grad å oppfylle de nevnte krav. Kjente konstruksjoner har bl.a. mangler med hensyn til driftssikkerhet og levetid samt med hensyn til tem-peraturfordelingen. En ujevn temperaturfordeling med visse partier av elementet som under bruk har temmelig sterkt for-høyet temperatur, medfører problemer. Ett problem kan bestå i at materialer som inngår i konstruksjonen, kan forringes under elementets levetid som følge av slik varmepåkjenning. En god varmefordeling er således av vesentlig betydning.

Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe en ny konstruksjon av et slikt varme-element, hvor de stilte krav blir til-fredsstilt i kombinasjon på optimal måte. Dette blir ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at de varmefordelende deler omfatter en sammenhengende metallfolie i hvilken det er tildannet et kontinuerlig meanderformet spor som i det vesentlige ligger på den ene side av metallfoliens plan og som er tildannet ved ren folding og/eller bøyning av folien slik at denne i hovedsaken ikke er utsatt for tykkelsesreduksjon ved sporet, at den varmeavgivende ledning er tettsluttende opptatt i sporet og fortrinnsvis limt fast i dette, idet dybden av sporet er tilnærmet lik tverrmålet av ledningen, og at et ytre beskyttelseslag er tettsluttende sammenføyet med metallfolien og eventuelt et parti av overflaten på ledningen på den side hvor sporet er åpent.

Denne løsning kan enten være basert på elektrisk motstandsoppvarmning eller på et rør eller en slange med et sirkulerende varmemedium, f.eks. varmt vann. Det er imidlertid i høy grad foretrukket å bruke elektrisk oppvarmning, slik det hittil er vanlig ved sengevarmere. Ifølge oppfinnelsen er isåfall den varmeavgivende ledning en i og for seg kjent elektrisk varmekabel, fortrinnsvis med dobbelt isolasjon. Disse kjente varme-kabler er normalt beregnet for innstøping i gulv o.l., og har en meget robust konstruksjon som vesentlig bidrar til pålite-ligheten i et varme-element oppbygget slik som angitt ovenfor.

Det foretrekkes videre ifølge oppfinnelsen at en alumini-umsfolie anvendes som den angitte metallfolie. Med en alumini-umsfolie som har tykkelse innen området 100 - 200 mikrometer vil den nødvendige fleksibilitet være oppnådd.

En konstruksjon basert på foreliggende oppfinnelse har også den vesentlige fordel at den er meget materialbesparende og dermed forholdsvis billig i produksjon, sett i forhold til de øvrige fortrinn som blir oppnådd. Endelig er plate-elementet ifølge oppfinnelsen oppbygget av komponenter som i stor utstrekning ligger vel til rette for en helautomatisk, kontinuerlig produksjonslinje, som dermed er rasjonell.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 viser et skjematisk planriss av et eksempel på varme- element ifølge oppfinnelsen, Figur 2 viser et snitt gjennom en utførelsesform av varme-elementet ifølge oppfinnelsen,

Figur 3 viser skjematisk i snitt en annen utførelse, og

Figur 4 viser et lignende snitt gjennom en tredje utførelses-form av oppfinnelsen,

på figur 1 er det vist et forholdsvis langstrakt varme-element 10 hvis langsgående kanter er betegnet henholdsvis 1 og 2, mens kortsidene er betegnet henholdsvis 3 og 4. I meanderform er det innlagt en varmekabel 11 for elektrisk motstandsoppvarmning av i og for seg kjent type. Denne varmekabel 11 er med fordel dobbeltisolert. Varmekabelen 11 for-løper med en rekke parallelle deler mellom de langsgående kanter 1 og 2 forbundet vekselvis med hverandre på den ene og den

annen side ved hjelp av endedeler f.eks. som vist ved 12a og 12b.

I de viste punkter 8 og 9 er varmekabelen 11 koblet til respektive tilførselsledninger 6 og 7 som er ført ut av varme-elementet samlet gjennom f.eks. en pluggforbindelse 5. Ved hjelp av denne pluggforbindelse kan varme-elementet kobles til f.eks. en styrings- og reguleringsenhet og et strømforsynings-nett.

Forutsatt at de materialer som forøvrig inngår i opp-bygningen av varme-elementet 10, er tilstrekkelig fleksible, vil den viste konfigurasjon av varmekabelen 11 i høy grad muliggjøre bøyning av dette om tverrgående akser, slik at hele elementet f.eks. lett kan rulles sammen i sin lengderetning. Den i og for seg forholdsvis stive varmekabel 11 vil ved slik bøyning eller sammenrulling ganske enkelt undergå torsjons-vridning over de rette deler, hvilket kabelkonstruksjonen uten videre kan oppta.

Plasseringen av koblingspunktene 8 og 9 og arrangementet forøvrig gjør det mulig å fremstille den meanderformede varmekabel 11 og særlig en bærefolie for denne, på kontinuerlig måte i ubegrensede lengder. Ved oppkapping i passende lengder kan så varme-elementer av forskjellige størrelser lett sammen-stilles .

Snittet på figur 2 kan ansees lagt i lengderetningen av et element som vist på figur 1, idet tre parallelle varmekabel-deler 21a, 21b og 21c er omfattet av snittet. Disse varme-kabler 21 a-c understøttes eller bæres i en aluminiumfolie 22 med spor tildannet, som f.eks. vist ved 20, for varmekabelens forskjellige deler. Dette spor har således det samme forløp som vist for varmekabelen 11 på figur 1, fra side til side og over hele lengden av metallfolien 22. Sporet 20 har stort sett samme tverrsnittsform som varmekabelen og en dybde svarende omtrent til diameteren eller tverrmålet av varmekabelen. Dermed vil de forskjellige deler av varmekabelen ligge i det vesentlige på den ene side av det plan som folien 22 danner med sine hoveddeler beliggende mellom de forskjellige partier av sporet 20. Over aluminiumfolien 22 er det anbragt et beskyttelseslag 23 som tettsluttende er sammen- føyet med folien 22 og fortrinnsvis med de partier av varmekabelen som ligger ut mot den åpne side av sporet 20. Beskyttelseslaget 23 vil derfor ligge stort sett jevnt og plant over hele flaten slik det fremgår av figuren. Det er av betydning å unngå luftmellomrom mellom folien 22 og laget 23 eftersom varmeavgivelsen er beregnet i første rekke å skulle skje gjennom laget 23, dvs. oppad på figur 2.

Den på figur 2 viste meget enkle utførelse, er beregnet bl.a. for montering i bygningskonstruksjoner, særlig med sikte på romoppvarmning. Eventuelt kan beskyttelseslaget 23 isåfall bestå av en stiv plate, f.eks. en form for veggpanel eller takplate eller annen form for bygningsplate. Sammen-føyningen mellom metallfolien 22 og beskyttelseslaget, eventuelt -platen 23, kan hensiktsmessig skje ved liming, særlig et varmeherdende lim. Varmekabelen kan også under et forut-gående fremstillingstrinn være anbragt i sporet 20 ved hjelp av en limforbindelse.

I den foretrukne utførelse med fleksibilitet som omtalt ovenfor, er beskyttelseslaget 23 fortrinnsvis dannet av et fleksibelt materiale, særlig et plastmateriale.

Tildannelsen av sporet 20 i metallfolien, særlig aluminiumfolien 22, forutsettes utført på slik måte at folien ikke på noe punkt blir utsatt for nevneverdig tykkelsesreduksjon, som kunne gjøre elementet mindre pålitelig gjennom lengre tids drift. Denne forming av sporet kan skje ved hjelp av i og for seg kjente formingsmetoder i flere trinn basert på ren folding eller bøyning slik at folietykkelsen i hovedsaken bibeholdes uforandret. Dette betyr ikke at folien i visse partier ikke vil kunne foldes eller brettes til f.eks. dobbelte folielag.

Med den her omtalte aluminiumfolie 22 blir det oppnådd

en meget god varmefordeling fra varmekabelen ut over hele overflaten av varme-elementet, idet folien 22 strekker seg over hele denne flate tilnærmet ut til kantene 1, 2, 3 og 4 som vist på figur 1.

Figur 3 viser en utførelse spesielt beregnet for bruk som sengevarmer. Her er det vist tre kabeldeler 31a, 31b og 31c som ligger i spor i en aluminiumfolie 32. Kabeldelen 31a ligger således i et spor 30. På oversiden er det anbragt et be skyttelseslag 33 i likhet med laget 23 på figur 2. Videre er det på undersiden festet et annet beskyttelseslag 34 som i likhet med laget 33, kan bestå av et hensiktsmessig fleksibelt plastmateriale. Laget 34 er i hovedsaken festet til bunnpar-tiene av sporet 30 slik at de mellomliggende partier av laget 34 strekker seg fritt mellom spordelene i avstand fra folien

32. Derved fremkommer det luftrom, f.eks. som vist ved 39a og 39b. Disse luftrom har en meget gunstig virkning ved å iso-lere mot varmetransport nedad i strukturen som vist på figur 3. Som nevnt i forbindelse med figur 2, er det tatt sikte på en varmeavgivelse i det vesentlige oppad gjennom de nevnte første eller øvre beskyttelseslag, henholdsvis 23 og 33

(figur 3).

Som en spesiell variant kunne man tenke seg at beskyttelseslaget 23 henholdsvis 33 som omtalt ovenfor, kunne bestå av metallfolie i likhet med de beskrevne folier 22 og 32. En slik oppbygning ville forutsette at elementet inngår i en mer sammensatt struktur, f.eks. omfattende en ytre bygningsplate i en eller annen form, slik som nevnt ovenfor i forbindelse med figur 2. I denne sammenheng er det en stor fordel at den oppadvendende flate av strukturene på figurene 2 og 3 er tilnærmet plan, dvs. med sporet og varmekabeldelene liggende i hovedsaken nedenfor det generelle plan som metallfoliene 22

og 3 2 danner.

Den nevnte spesielle utførelse med metallfolier 32 og 33 på begge sider av varmekabelen er av særlig interesse når varmekabelen ikke er basert på elektrisk motstandsoppvarmning, men er en plastslange eller et plastrør for sirkulerende varmt vann. I et slikt tilfelle vil omslutningen av plastslangen med metallfoliene blant annet ha den fordel at luft meget vanskelig kan diffundere inn gjennom plastveggen utenfra.

Endelig viser figur 4 en mer sammensatt oppbygning hvor det i tillegg til en metallfolie 42 med spor 40 og varmekabel-deler 41a, 41b og 41c, et første eller øvre beskyttelseslag 43 av plast og et annet eller nedre beskyttelseslag 44 også

av plast, dessuten er innlagt en metallfolie 45 mellom folien

42 og laget 43. Foliene 42 og 45 samt laget 43 blir sammen-føyet tettsluttende over hele flaten for å muliggjøre en god

varmefordeling og varmeavgivelse oppad.

Når det gjelder den omtalte retning av varmeavgivelsen, nemlig oppad, er denne omtale selvsagt basert på den orientering som elementet er vist i på tegningsfigurene 2, 3 og 4. Dette er den orientering som er aktuell i den primære anvendelse, nemlig som sengevarmer. Det er imidlertid klart at orienteringen av [et slikt varme-element kan være helt vilkår-lig, og isåfall v'il varmeavgivelsesretningen variere til-svarende. Ved anvendelse f.eks. som takvarme-element vil således elementet være orientert opp-ned i forhold til det som er vist på figurene 2, 3 og 4, dvs. slik at varmeavgivelsen skjer i retning nedad.

Når det gjelder plastmaterialer som kan brukes i beskyt-telseslagene, vil det være nærliggende for en fagmann å velge de hensiktsmessige kvaliteter. Det kan f.eks. anvendes PVC, fortrinnsvis med tilsetningsstoffer som gjør materialet selv-slukkende. Også mer gummilignende materialer vil kunne anvendes, særlig når det ønskes oppmådd stor fleksibilitet.

I aluminiumfolien er det en fordel å anvende ren aluminium som er glødet for å ha maksimal bøyelighet. Den beskrevne tildannelse av spor, etc, bør skje på en slik måte at alu-miniumf olien ikke blir hård på grunn av strekning. Dette hensyn vil mer eller mindre automatisk bli tatt vare på med den foran beskrevne forming basert i det vesentlige på ren bøyning og/eller folding.

Når det gjelder sammenføyningsmetoder kan det foruten lim-forbindelser som omtalt, også anvendes varmsveising eventuelt høyfrekvenssveising av plastfoliene som inngår i varme-elementets oppbygning.

Som et praktisk eksempel på dimensjoner og ytelse av et varme-element basert på denne oppfinnelse kan følgende nevnes:

Effektiv bredde: ca. 30 cm

Effektiv lengde: ca. 1 m

Antall slyngninger av varmekabel: 26

Elektrisk effekt: 400 W.

Det er klart at ved å variere dimensjoner, varmekabel-motstand pr. lengde-enhet, arrangementet av varmekabelens meanderform, osv., er det mulig å tilpasse den totale effekt såvel som effekt pr. flate-enhet av elementet innen vide grenser alt efter den tilsiktede anvendelse.

Claims (10)

1. Plateformet varme-element omfattende en varmeavgivende ledning, varmefordelende deler og i det minste ett ytre beskyttelseslag, karakterisert ved at de varmefordelende deler omfatter en sammenhengende metallfolie (22,

32, 42) i hvilken det er tildannet et kontinuerlig meanderformet spor (20, 30, 40) som i det vesentlige ligger på den ene side av metallfoliens plan og som er tildannet ved ren folding og/eller bø yning av folien slik at denne i hovedsaken ikke er utsatt for tykkelsesreduksjon ved sporet (20, 30, 40), at den varmeavgivende ledning (21 a-c, 31 a-c, 41 a-c) er tettsluttende opptatt i sporet (20, 30, 40) og fortrinnsvis limt fast i dette, idet dybden av sporet er tilnærmet lik tverrmålet av ledningen (21a-c, 31a-c, 41a-c) og at et ytre beskyttelseslag (23, 33) er tettsluttende sammenfø yet med metallfolien (22, 32, 42) og eventuelt med et parti av overflaten på ledningen (21a-c, 31a-c, 41a-c) på den side hvor sporet (20, 30, 40) er åpent.

2. Varme-element ifølge krav 1 basert på elektrisk motstandsoppvarmning, karakterisert vedat ledningen er en i og for seg kjent elektrisk varmekabel (21a-c, 31a-c, 41a-c), fortrinnsvis med dobbelt-isolasjon.

3. Varme-element ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at metallfolien er en aluminiumfolie.

4. Varme-element ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at et annet ytre beskyttelseslag (34, 44) er anbragt på motsatt side i forhold til det førstnevnte beskyttelseslag og festet til metallfolien (32,

42) på sporet (30, 40) slik at det dannes luftrom (39a-b, 49a-b) mellom folien og det annet beskyttelseslag i partiene mellom tilstøtende deler av sporet (30, 40).

5. Varme-element ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at sporet (11) forløper med et antall parallelle deler som tilsammen utgjør hoveddelen av sporets totale lengde, og som strekker seg nesten over hele bredden av varme-elementet (10), med endedeler (12a, 12b) som vekselvis forbinder de parallelle deler (11) ved den ene og den andre ende av disse.

6. Varme-element ifølge krav 5, karakterisert ved at beskyttelseslaget eller -lagene. (23, 33, 43, 34, 44) består av et fleksibelt materiale, f.eks. plast.

7. Varme-element ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved - at det mellom metallfolien (42) med spor (40) og det førstnevnte beskyttelseslag (43) er lagt en annen, hovedsakelig plan metallfolie (45) tettsluttende sammenføyet med henholdsvis beskyttelseslaget og metallfolien med spor, eventuelt også med et parti av overflaten på ledningen (41a-c).

8. Varme-element ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at en tilkobling (8, 9) for tilførselsledninger (6, 7) er plassert i det minste ved to endedeler av sporet beliggende ved samme sidekant (2) på varme-elementet (10).

9. Varme-element ifølge et av kravene 3-8, karakterisert ved at aluminiumfolien (2, 32,

42) har en tykkelse i området 100 til 200 mikrometer.

10. Varme-element ifølge krav 1 basert på oppvarmning med gjennomstrømning av varmt vann, karakterisert ved at ledningen er et plastrør og at det ytre beskyttelseslag fortrinnsvis omfatter en metallfolie som ligger mest mulig tettsluttende mot det parti av plastrøret som ikke er omsluttet av sporet (figurene 3 og 4) .