NO870620L - PLATFORM ELECTRIC HEATING ELEMENT. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et plateformet elektrisk varme-element omfattende en varmeavgivende ledning, varmefordelende deler og i det minste ett ytre beskyttelseslag. Et slikt varme-element kan være beregnet for bruk som sengevarmer, herunder for oppvarmning av vannsenger, men også mange andre anvendelser er her av interesse. Det primære problem som oppfinnelsen tar sikte på å løse, kan forekomme i alle typer varme-elementer som er beregnet til å befinne seg forholdsvis nær levende organismer, særlig mennesker, under drift. Sengevarmere er et typisk eksempel på slike varme-elementer. This invention relates to a plate-shaped electric heating element comprising a heat-emitting wire, heat-distributing parts and at least one outer protective layer. Such a heating element can be intended for use as a bed heater, including for heating water beds, but many other applications are also of interest here. The primary problem which the invention aims to solve can occur in all types of heating elements which are intended to be relatively close to living organisms, especially humans, during operation. Bed warmers are a typical example of such heating elements.

I den senere tid er man således blitt oppmerksom på at detIn recent times, people have thus become aware that

i forbindelse med bruk av elektriske sengevarmere, varmetepper o.l., hvor elektriske kretser og elementer i lengre tid kan befinne seg nær inntil et menneskelegeme, hvor magnetfelter og eventuelt elektriske felter som slike elementer omgir seg med, in connection with the use of electric bed warmers, heating blankets etc., where electric circuits and elements can be close to a human body for a long time, where magnetic fields and possibly electric fields with which such elements surround themselves,

kan medføre mer eller mindre alvorlige ulemper for personer som bruker slikt utstyr. Forskjellige mennesker kan i varierende grad være ømfintlige for påvirkninger av denne art. Det er derfor av største interesse å kunne redusere, fortrinnsvis helt eliminere de uheldige magnetiske, eventuelt elektriske felter som elektriske varme-elementer omgir seg med. Dette krav kommer som et vesentlig tillegg til krav om pålitelighet og sikkerhet, can cause more or less serious disadvantages for people who use such equipment. Different people can be sensitive to influences of this kind to varying degrees. It is therefore of the greatest interest to be able to reduce, preferably completely eliminate, the unfortunate magnetic, possibly electric fields with which electric heating elements surround themselves. This requirement comes as a significant addition to requirements for reliability and safety,

særlig mot vanlige elektriske skader, en mest mulig jevn tempera-turfordeling på den varmeavgivende overflate og når det dreier seg om sengevarmere og vannsengvarmere: en viss grad av fleksibilitet i elementet. especially against common electrical damage, the most even possible temperature distribution on the heat-emitting surface and when it comes to bed heaters and water bed heaters: a certain degree of flexibility in the element.

Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe en ny konstruksjon av et slikt varme-element, hvor de stilte krav blir tilfredsstilt i kombinasjon på optimal måte. Særlig viktig er det at ulempene med magnetiske og elektriske felter omkring disse elektriske varme-elementer blir vesentlig redusert eller helt eliminert. The invention aims to provide a new construction of such a heating element, where the set requirements are satisfied in combination in an optimal way. It is particularly important that the disadvantages of magnetic and electric fields around these electric heating elements are substantially reduced or completely eliminated.

Oppfinnelsen tar utgangspunkt i et varme-element av den innledningsvis nevnte art, hvor de varmefordelende deler omfatter i det minste én sammenhengende metallfolie med et meanderformet spor som opptar den varmeavgivende ledning. Et slikt plateformet elektrisk varme-element er tidligere foreslått (norsk patentsøknad 851506) og foreliggende oppfinnelse kan ansees å være en videre-utvikling av den der beskrevne konstruksjon, hovedsakelig med sikte på å eliminere det foran omtalte problem med magnetiske og elektriske felter. The invention is based on a heating element of the kind mentioned at the outset, where the heat-distributing parts comprise at least one continuous metal foil with a meander-shaped groove which accommodates the heat-emitting wire. Such a plate-shaped electric heating element has previously been proposed (Norwegian patent application 851506) and the present invention can be considered to be a further development of the construction described there, mainly with the aim of eliminating the aforementioned problem with magnetic and electric fields.

Det nye og særegne ved varme-elementet ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at den varmeavgivende ledning omfatter to motstandstråder som ved den ene ende av ledningen er sammenkoblet, slik at den elektriske strøm går i motsatt retning i ledningens to motstandstråder. The new and distinctive thing about the heating element according to the invention is primarily that the heat-emitting wire comprises two resistance wires which are connected at one end of the wire, so that the electric current runs in the opposite direction in the wire's two resistance wires.

Det vil innsees at et slikt forløp av motstandstrådeneIt will be realized that such a course of the resistance wires

avviker vesentlig fra det som er å finne i de vanlig brukte varmekabler for de her aktuelle formål og anvendelser. Som følge av at strømveien i de to motstandstråder ligger meget nær hverandre og innebærer motsatte strømretninger, vil det resulterende magnetfelt bli meget sterkt redusert og kan stort sett ansees neglisjerbart. deviates significantly from what is found in the commonly used heating cables for the purposes and applications in question here. As a result of the fact that the current path in the two resistance wires is very close to each other and implies opposite current directions, the resulting magnetic field will be greatly reduced and can largely be considered negligible.

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 produk-sjonslinje, som dermed er rasjonell. A construction based on the present invention also has the significant advantage that it is very material-saving and thus relatively cheap to manufacture, compared to the other advantages that are achieved. Finally, the plate element according to the invention is made up of components which are largely suitable for a fully automatic, continuous production line, which is therefore rational.

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, og The invention shall be explained in more detail below with reference to the drawing, where: Figure 1 shows a schematic plan view of an example of a heating element according to the invention, and

figur 2 viser et snitt gjennom en utførelsesform av varme-elementet ifølge oppfinnelsen. figure 2 shows a section through an embodiment of the heating element according to the invention.

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. Som det skal forklares nærmere i forbindelse med figur 2, Figure 1 shows a relatively elongated heating element 10 whose longitudinal edges are designated 1 and 2 respectively, while the short sides are designated 3 and 4 respectively. A heating cable 11 for electrical resistance heating is laid in meander form. As will be explained in more detail in connection with Figure 2,

omfatter denne varmekabel eller -ledning 11 to motstandstråder innrettet til å føre den elektriske oppvarmningsstrøm i hver sin retning slik som nevnt ovenfor. Denne varmekabel 11 er med fordel dobbeltisolert. Varmekabelen 11 forløper med en rekke parallelle deler mellom de langsgående kanter 1 og 2 forbundet this heating cable or wire 11 comprises two resistance wires designed to conduct the electric heating current in each direction as mentioned above. This heating cable 11 is advantageously double insulated. The heating cable 11 extends with a series of parallel parts between the longitudinal edges 1 and 2 connected

vekselvis med hverandre på den ene og den annen side ved hjelp av endedeler f.eks. som vist ved 12A og 12B. alternately with each other on one and the other side using end parts, e.g. as shown at 12A and 12B.

De to motstandstråder i kabelen 11 er ved den ytre ende av denne koblet sammen (kortsluttet), som markert ved 8 på figur 1. The two resistance wires in the cable 11 are connected (short-circuited) at the outer end of the cable, as marked at 8 in Figure 1.

I det viste motsatte endepunkt 9 er varmekabelen 11 koblet til en tilførselsledning 7 som er ført ut av varme-elementet gjennom f.eks. en pluggforbindelse 5. Ved hjelp av denne pluggforbindelse kan varme-elementet kobles til f.eks. en styrings- og regulerings-enhet og et strømforsyningsnett. At the opposite end point 9 shown, the heating cable 11 is connected to a supply line 7 which is led out of the heating element through e.g. a plug connection 5. Using this plug connection, the heating element can be connected to e.g. a control and regulation unit and a power supply network.

Forutsatt at de materialer som forøvrig inngår i oppbygningen av varme-elementet 10, er tilstrekkelig fleksible, vil den viste konfigurasjon av varmekabelen 11 i høy grad muliggjøre bøyning av elementet om tverrgående akser, slik at hele elementet f.eks. Provided that the materials which otherwise form part of the construction of the heating element 10 are sufficiently flexible, the shown configuration of the heating cable 11 will to a large extent enable bending of the element about transverse axes, so that the entire element e.g.

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 torsjonsvridning over de rette deler, hvilket kabelkonstruksjonen uten videre kan oppta. can easily be rolled up lengthwise. The in and of itself relatively rigid heating cable 11 will, upon such bending or rolling, simply undergo torsional twisting over the straight parts, which the cable construction can readily accommodate.

En fordelaktig utførelse av varme-elementet ifølge oppfinnelsen er vist mer i detalj på figur 2 som er et forstørret tverrsnitt. An advantageous embodiment of the heating element according to the invention is shown in more detail in Figure 2, which is an enlarged cross-section.

Snittet på figur 2 kan ansees lagt i lengderetningen av et element som vist på figur 1, idet tre parallelle varmekabeldeler 21A, 21B og 21C er omfattet av snittet. Disse varmekabler 21A-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 II 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 det største tverrmål 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 en annen, stort sett plan aluminiumfolie 23 som er tettsluttende sammenføyet med folien 22 og fortrinnsvis med de partier av varmekabelen som ligger ut mot den åpne side av sporet 20. Det er av betydning å unngå luftmellomrom mellom foliene 22 og 23 eftersom varmeavgivelsen er beregnet i første rekke å skulle skje gjennom folien 23, dvs. oppad på figur 2. The section in figure 2 can be considered to be laid in the longitudinal direction of an element as shown in figure 1, three parallel heating cable parts 21A, 21B and 21C being included in the section. These heating cables 21A-C are supported or carried in an aluminum foil 22 with grooves formed, which e.g. shown at 20, for the heating cable's various parts. This track thus has the same course as shown for the heating cable II in Figure 1, from side to side and over the entire length of the metal foil 22. The track 20 has largely the same cross-sectional shape as the heating cable and a depth corresponding approximately to the largest transverse dimension of the heating cable. Thus, the different parts of the heating cable will lie essentially on one side of the plane that the foil 22 forms with its main parts situated between the different parts of the groove 20. Above the aluminum foil 22 is placed another, largely flat aluminum foil 23 which is tightly joined with the foil 22 and preferably with the parts of the heating cable that lie towards the open side of the groove 20. It is important to avoid air gaps between the foils 22 and 23 since the heat release is primarily intended to take place through the foil 23, i.e. . upwards on Figure 2.

For varmekabeldelen 21A i dst viste spor 20 er de to motstandstråder 211 og 212, som ligger side om side, orientert med sitt felles plan stort sett på tvers av varme-elementets plan. Det plan som trådene 211 og 212 ligger i, gir også retningen av det største tverrmål for det avlange tverrsnitt av kabelen 21A som helhet. Hver motstandstråd har sin egen isolasjon 211A henholdsvis 212A, med en omgivende felles isolasjonskappe 29. Tverrsnittkonturen av denne kappe omsluttes for en vesentlig del av den nevnte aluminiumfolie 22 som danner sporet 20 og tilsvarende spor for de øvrige kabeldeler så som delene 21B og 21C. For the heating cable part 21A in the groove 20 shown in the second, the two resistance wires 211 and 212, which lie side by side, are oriented with their common plane largely across the plane of the heating element. The plane in which the wires 211 and 212 lie also gives the direction of the largest transverse dimension of the elongated cross-section of the cable 21A as a whole. Each resistance wire has its own insulation 211A and 212A respectively, with a surrounding common insulation sheath 29. The cross-sectional contour of this sheath is enclosed for a significant part by the aforementioned aluminum foil 22 which forms the groove 20 and corresponding grooves for the other cable parts such as the parts 21B and 21C.

Den beskrevne orientering av kabel- eller ledningstverrsnitte i forhold til varme-elementets hovedplan, i det minste i området direkte omkring vedkommende kabelspor, innebærer flere fordeler, foruten den rent funksjonsmessige. I mange tilfeller vil således slike varme-elementer med fordel fremstilles med sikte på å kunne være temmelig fleksible, spesielt for å kunne rulles opp i lengderetningen slik som nevnt ovenfor. Den forholdsvis stive totråds varmeledning 11 vil imidlertid ikke være til hinder for slik sammenrulling når arrangementet i sporene er som nettopp forklart og vist på tegningenes figur 2. The described orientation of the cable or wire cross-section in relation to the heating element's main plane, at least in the area directly around the relevant cable track, entails several advantages, apart from the purely functional one. In many cases, such heating elements will thus advantageously be manufactured with the aim of being able to be fairly flexible, in particular to be able to be rolled up in the longitudinal direction as mentioned above. The relatively rigid two-wire heating cable 11 will not, however, be an obstacle to such rolling up when the arrangement in the grooves is as just explained and shown in Figure 2 of the drawings.

I forbindelse med ovenstående vil det innsees at varmekabelen eller -ledningen har en meget fordelaktig dobbeltisolasjon, hvilket særlig kan ha betydning når metallfoliene 22 og 23 er innrettet til å jordes. Dette siste er i og for seg meget hensiktsmessig og vil i vesentlig grad kunne redusere faren for rent elektriske felter omkring varme-elementet. In connection with the above, it will be realized that the heating cable or wire has a very advantageous double insulation, which can be particularly important when the metal foils 22 and 23 are designed to be earthed. The latter is in and of itself very appropriate and will be able to significantly reduce the danger of purely electric fields around the heating element.

Tildannelse av sporet 20 i metallfolien, særlig aluminiumfolie 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 Formation of the groove 20 in the metal foil, especially aluminum foil 22, is assumed to be carried out in such a way that the foil is not exposed to significant thickness reduction at any point, which could make the element less reliable over a longer period of operation. This shaping of the track can take place using per se known shaping methods in several stages based on pure folding or bending so that the foil thickness is essentially maintained unchanged. This does not mean that the foil in certain parts will not be able to be folded or

brettes til f.eks. dobbelte folielag.folded to e.g. double foil layers.

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 såvel som folien 23 strekker seg over hele denne flate tilnærmet ut til kantene 1, 2, 3 og 4 som vist på figur 1. With the aluminum foil 22 mentioned here, a very good heat distribution from the heating cable over the entire surface of the heating element is achieved, as the foil 22 as well as the foil 23 extends over this entire surface approximately to the edges 1, 2, 3 and 4 as shown on Figure 1.

Endelig er det på figur 2 vist beskyttende belegg 24 og 25 utenpå de respektive aluminiumfolier 22 og 23, fortrinnsvis intimt heftet til disse. Beleggene 24 og 25 kan f.eks. bestå av plastmateriale som er elektrisk isolerende. Finally, Figure 2 shows protective coatings 24 and 25 on the outside of the respective aluminum foils 22 and 23, preferably intimately attached to these. Covers 24 and 25 can e.g. consist of plastic material that is electrically insulating.

Claims (5)

1. Plateformet elektrisk varme-element omfattende en varmeavgivende ledning (11), varmefordelende deler og i det minste ett ytre beskyttelseslag (24, 25), hvilke varmefordelende deler omfatter i det minste én sammenhengende metallfolie (22, 23) med et meanderformet spor (20) som opptar den varmeavgivende ledning (11, 21A-C), karakterisert ved at den varmeavgivende ledning omfatter to motstandstråder (211, 212) som ved den ene ende (8) av ledningen (11) er sammenkoblet, slik at den elektriske strøm går i motsatt retning i ledningens to motstandstråder (211, 212) .1. Plate-shaped electric heating element comprising a heat-emitting wire (11), heat-distributing parts and at least one outer protective layer (24, 25), which heat-distributing parts comprise at least one continuous metal foil (22, 23) with a meander-shaped groove ( 20) which accommodates the heat-emitting wire (11, 21A-C), characterized in that the heat-emitting wire comprises two resistance wires (211, 212) which are connected at one end (8) of the wire (11), so that the electric current goes in the opposite direction in the wire's two resistance wires (211, 212). 2. Varme-element ifølge krav 1, karakterisert ved at ledningen (21A) har et avlangt tverrsnitt med lengste tverrmål liggende stort sett i samme plan som de to motstandstråder (211, 212) og at ledningstverrsnittet er slik orientert i sporet (20) at det nevnte plan står tilnærmet vinkelrett på det omgivende varme-elements plan.2. Heating element according to claim 1, characterized in that the wire (21A) has an elongated cross-section with the longest cross-section lying largely in the same plane as the two resistance wires (211, 212) and that the wire cross-section is oriented in the groove (20) in such a way that the said plane is approximately perpendicular to the plane of the surrounding heating element. 3. Varme-element ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at ledningen (21A) er dobbelt-isolert (211A, 212A, 29).3. Heating element according to claim 1 or 2, characterized in that the line (21A) is double-insulated (211A, 212A, 29). 4. Varme-element ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at metallfolien(e) (22, 23) er innrettet til å jordes.4. Heating element according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the metal foil(s) (22, 23) are designed to be grounded. 5. Varme-element ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at det utenpå metallfolien(e) (22, 23) er anbragt et elektrisk isolerende belegg (24, 25), f.eks. av plastmateriale.5. Heating element according to one of claims 1-4, characterized in that an electrically insulating coating (24, 25) is arranged on the outside of the metal foil(s) (22, 23), e.g. of plastic material.