WO2019139497A1 - Тонкопленочный электронагреватель - Google Patents

Тонкопленочный электронагреватель Download PDF

Info

Publication number
WO2019139497A1
WO2019139497A1 PCT/RU2018/000007 RU2018000007W WO2019139497A1 WO 2019139497 A1 WO2019139497 A1 WO 2019139497A1 RU 2018000007 W RU2018000007 W RU 2018000007W WO 2019139497 A1 WO2019139497 A1 WO 2019139497A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contacts
current
electric heater
maxima
film
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000007
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Борис Григорьевич ПОЛЕВОЙ
Олег Иванович ФИЛАТОВ
Original Assignee
Борис Григорьевич ПОЛЕВОЙ
Олег Иванович ФИЛАТОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Григорьевич ПОЛЕВОЙ, Олег Иванович ФИЛАТОВ filed Critical Борис Григорьевич ПОЛЕВОЙ
Priority to PCT/RU2018/000007 priority Critical patent/WO2019139497A1/ru
Publication of WO2019139497A1 publication Critical patent/WO2019139497A1/ru

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H05B3/36Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heating conductor embedded in insulating material

Definitions

  • the invention relates to flat electric heaters of a radiating type, in particular to thin-film electric heaters intended for heating small spaces: cars, various inhabited vehicles - aircraft, space, underwater, medical, for heating spacesuits and clothes, and also as a basis for creating industrial heating systems and residential premises, heating systems for young animals and birds, drying coatings.
  • a thin-film electric heater consists of two sheets of flexible heat-resistant electrical insulation films, between which, by their size, a resistive element is obtained obtained by depositing a conductive layer 3 - 25 ⁇ m thick onto a heat-resistant polymer film by vacuum ion-plasma spraying through a mask.
  • the resistive element has a zigzag (meander) shape and is equipped with down conductors soldered to copper-coated areas, which are made by ion-plasma spraying through a mask.
  • a disadvantage of the known thin-film electric heater is the low reliability of the resistive element, since with a zigzag shape of the resistive element, any defect thereof, comparable in size to the meander bandwidth, leads to the destruction of the conductive layer, i.e. to reduce reliability, in addition, a coating with a thickness of 3 ⁇ m or more, necessary to obtain the required power of the electric heater, is unstable to bending deformation, which also leads to a decrease in its reliability.
  • the patent of Russia for utility model N ° 100353, published on December 10, 2010, is known.
  • the film heater contains two external heat-resistant electrical insulation films, between which there is an internal heat-resistant electrical insulation film with a nanoscale layer of a resistive material deposited on its entire surface - nichrome thickness, determined by the specific power of the electric heater and its length.
  • the conclusions for connecting to the electric network are connected to flat contacts made of copper foil and adjacent to the surface of the resistive material layer.
  • a disadvantage of the known device is the low reliability of the system for supplying electric current to a layer of resistive material.
  • the current following the path of least resistance, passes from flat contacts from the foil to the resistive layer in a narrow region of the contact edge, which leads to an increase in current density in the transition region, overheating and destruction of the resistive layer.
  • Another disadvantage is the formation of air cavities in the place of loose contact of the foil to the layer of resistive material, which leads to the appearance of electric arcs and to the destruction of the layer of resistive material.
  • the closest analogue selected as a prototype, is the Russian patent for utility model Ns 113624, published on 02.20.2012.
  • a thin-film electric heater contains a resistive element located between two heat-resistant electrical insulating films, and a polymer film with a conductive coating in the form of a nanoscale layer is used as a resistive element.
  • a resistive element located between two heat-resistant electrical insulating films, and a polymer film with a conductive coating in the form of a nanoscale layer is used as a resistive element.
  • contacts are made in the form of a comb made of a material having adhesion to the conductive coating.
  • the current leads to which the terminals of the connection to the electric network are connected are made in the form of a foil tape (from a material with low electrical resistance) along the entire length of the contacts and are pressed to the contacts by two heat-resistant electrical insulating films.
  • contacts in the form of a comb is designed to increase the length of the line of transition of the current from the contact material into the nanoscale conductive layer of the resistive element, in order to reduce the current density in the transition region.
  • the disadvantages of this thin-film electric heater are contacts made in the form of a comb, consisting of rectangular teeth. With a sufficiently close arrangement of the teeth, due to screening (by each other's teeth), the current passes into the nanoscale conductive layer only from the top of the teeth, the effective length of the current transition line decreases and tends to the contact length as the frequency of the teeth increases. Moreover, the applicant experimentally proved that the maximum potential gradient and, therefore, the maximum current density occur at the upper corners of the teeth. When a breaking stress is applied, the destruction of the nanoscale layer begins precisely at these points.
  • the technical task of the present invention is to increase the reliability of the film heater by optimizing the shape of the contacts by maximizing the use of the entire length of the contact edge as a line of electric current from the contact material to the nanoscale layer by eliminating areas with an increased potential gradient from the contact form.
  • the technical result is achieved by the fact that in a thin-film electric heater containing a resistive element made of a polymer film with a conductive coating located between two heat-resistant electrical insulating films in the form of a nanoscale layer, along the entire width of which, on two edges opposite each other, contacts made of material are placed, having adhesion to a conductive coating, with current leads and leads for connection to an electric network, and current leads for connecting to an electric network made of a material with low electrical resistance in the form of a continuous foil strip along the entire length of the contacts pressed against the contacts, according to the invention, the contacts are made in the form of a flat figure bounded on both sides by periodic wavy lines, while the height of the line maxima is determined by the specific power of the heater and is in the range of 1 - 50 mm, the height of the maxima does not exceed the distance between adjacent maxima, and the current leads for connecting to the electric network is additionally glued to the contacts by means of a conductive compound.
  • the contacts are made in the form of a flat figure bounded on two sides by periodic wavy lines, the height of the line maxima is determined by the specific power of the heater and is in the range of 1 - 50 mm, the height of the maxima does not exceed the distance between adjacent maxima, and current leads for connecting to the electric network are additionally glued to the contacts by means of a conductive compound, the reliability of the film heater is increased, due to optimization contact form, by maximizing the use of the entire length of the contact edge as a line of electric current transition from the contact material to the nanoscale layer by excluding from the contact form sections with an increased potential gradient.
  • the inventive thin-film electric heater has a novelty in comparison with the prototype, differs from it by the above features and ensures the achievement of the technical result perceived by the applicant.
  • the inventive thin-film electric heater will find wide application, i.e. is industrially applicable.
  • FIG. 1 general view of the device
  • the thin-film electric heater contains a resistive element 1 of a polymer film 2 with a conductive coating in the form of a nanoscale layer 3, along the entire width of which, on two edges, opposite each other, are placed contacts 4 made of a conductive material having adhesion to the conductive coating in the form of a nanoscale layer 3, and the resistive element 1 is located between two heat-resistant electrical insulating films 5, and is equipped with current leads 6 for connecting contacts 4 to the electrical network, and current leads 6 for The connections to the electric network are made of material with low electrical resistance in the form of a rectangular foil tape along the length of the contacts 4 and are connected to the contacts 4 (Fig. 1, Fig. 2).
  • Contacts 4 are made in the form of a flat figure bounded on two sides by periodic wavy lines, while the height of the maxima N is determined by the specific power of the heater and is in the range of 1 - 50 mm, the height of the maxima does not exceed the distance between adjacent maxima (Fig.Z).
  • a polymer film 2 is used with a conductive coating layer deposited on its entire surface in the form of a nanoscale layer 3 made, for example, of nichrome, titanium, stainless steel, indium tin oxide, titanium nitride, and other materials.
  • the conductive coating in the form of a nanoscale layer 3 is applied to the polymer film 2 by magnetron sputtering in vacuum.
  • the resulting coating has high adhesion, since the deposited metal atoms reach the substrate in the form of ions.
  • the method of magnetron sputtering allows the conductive coating to be applied without significant heating of the polymer film 2 (up to 80 ° C), precisely controlling the thickness of the deposited nanoscale layer. When this conductive coating has the same thickness over the entire surface of the resistive element 1.
  • the process of applying a conductive coating is carried out on the installation of magnetron sputtering WU-700. The thickness of the conductive coating is determined depending on the specified specific power and the length of the thin-film electric heater.
  • any material from the following can be selected - copper, gold, silver, nickel, aluminum, conductive pastes.
  • Contacts 4 can be applied by any of the following methods: spraying in a vacuum; electroplating; tribogalvanics; conductive paste from a material having adhesion to the conductive coating in the form of a nanoscale layer 3 by silk screen printing.
  • the applicant experimentally established the optimal shape of the contacts 4, in the form of a flat figure bounded on two sides by periodic wavy lines, while the height of the maxima is determined by the specific power of the heater and is in the range of 1 - 50 mm, the height of the maxima does not exceed the distance between adjacent maxima, which allows maximum effectively use the entire envelope to transfer the current to the nanoscale layer 3, depending on the specific power of the heater.
  • the current leads 6 are designed to transfer electric current to the contacts 4 and equalize the potential along the entire length of the contact 4, which is especially important for the contacts 4, applied conductive paste.
  • the current leads 6, made in the form of a rectangular strip of copper or brass foil, are glued to the contacts 4, excluding the conductive coating in the form of a nanoscale layer 3, by means of a conductive compound along the entire length and additionally pressed with an insulating film 5.
  • the supply wires 7 are connected to the current leads 6 by soldering or conductive tape.
  • Contact 4 to the conductive coating in the form of a nanoscale layer 3, deposited by the conductive compound, has a thickness of 5-25 ⁇ m.
  • the conductive coating in the form of a nanoscale layer 3 is 0.03-0.5 ⁇ m.
  • the electric current passes from a macroscopic contact into a conductive coating in the form of a nanoscale layer 3, the current flows along the path of the smallest resistance and passes into a conductive coating in the form of a nanoscale layer 3 in a narrow region 8 of the current transition Dc at the end of contact 4. (Fig. 4).
  • the current density in the j transition region is determined by:
  • Dc is the width of the current transition region
  • Mathematical modeling shows that the current is transferred from the bulk of the contact material to the nanoscale layer in the contact region with a width Dc comparable with the thickness of the nanoscale layer.
  • the current density in the transition region reaches much higher values than the nanoscale layer far from the contact and is determined by the potential difference Df and the width of the region Dc, which leads to the destruction of the conductive layer at the contact boundary.
  • the total current I flowing through the heater is determined by Ohm's law:
  • U is the voltage between the contacts of the electric heater
  • R is the impedance of the heater.
  • the linear current density j defined as the current passing through a unit of length of the current transition line:
  • L is the length of the current transition line.
  • the contacts 4 are made in the form of a flat figure, bounded on both sides by periodic wavy lines that exclude any angles, and aligning the potential along the length of the heater and the height of the contact 4.
  • the reliability of the film heater is improved by optimizing the shape of the contacts by maximizing the use of the entire length of the contact edge as the line of transition of electric current from the contact material to the nanoscale layer by eliminating areas with an increased potential gradient from the contact form due to the fact that in the thin-film the electric heater contacts are made in the form of a flat figure, bounded on both sides by periodic wavy lines, while the height the maximum of the lines is determined by the specific power of the heater and is in the range of 1 - 50 mm, the height of the maximum does not exceed the distance between adjacent maxima, and the current leads for connecting to the electric network are additionally glued to the contacts by means of a conductive compound.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Изобретение относится к плоским электронагревателям излучающего типа, в частности к тонкопленочным электронагревателям, предназначенным для обогрева малообъемных помещений. Тонкопленочный электронагреватель содержит расположенный между двумя термостойкими электроизоляционными пленками резистивный элемент из полимерной пленки с токопроводящим покрытием в виде наноразмерного слоя, по всей ширине которого, по двум краям, напротив друг друга, размещены контакты, выполненные из материала, обладающего адгезией к токопроводящему покрытию с токоподводами и выводами для подключения к электрической сети, а контакты выполнены в виде плоской фигуры, ограниченной с двух сторон периодическими волнообразными линиями.

Description

Тонкопленочный электронагреватель Область техники
Изобретение относится к плоским электронагревателям излучающего типа, в частности к тонкопленочным электронагревателям, предназначенным для обогрева малообъемных помещений: автомобилей, различных обитаемых аппаратов - летательных, космических, подводных, медицинских, для обогрева скафандров и одежды, а также в качестве базы для создания систем отопления производственных и жилых помещений, систем обогрева молодняка животных и птиц, сушки лакокрасочных покрытий.
Предшествующий уровень техники
Известен патент на изобретение России b 2379857, опубликованный 20.01.2010 г. Тонкопленочный электронагреватель состоит из двух листов гибких термостойких электроизоляционных пленок, между которыми, по их размеру, размещен резистивный элемент, полученный осаждением проводящего слоя толщиной 3 - 25мкм на термостойкую полимерную пленку методом вакуумного ионно-плазменного напыления через маску. Резистивный элемент имеет зигзагообразную (меандровую) форму и снабжен токоотводящими проводами, припаянными к участкам с медным покрытием, которые изготавливаются ионно- плазменным напылением через маску.
Недостатком известного тонкопленочного электронагревателя является низкая надежность резистивного элемента, так как при зигзагообразной форме резистивного элемента любой его дефект, сравнимый по размерам с шириной полосы меандра, приводит к разрушению проводящегослоя, т.е. к снижению надежности, кроме того покрытие толщиной 3 мкм и более, необходимое для получения требуемой мощности электронагревателя, неустойчиво к деформации изгиба, что приводит также к снижению его надежности.
Известен патент России на полезную модель N° 100353, опубликованный 10.12.2010 г. Пленочный электронагреватель содержит две внешние термостойкие электроизоляционные пленки, между которыми расположена внутренняя термостойкая электроизоляционная пленка с нанесенным на всю ее поверхность наноразмерным слоем резистивного материала - нихрома толщиной, определяемой удельной мощностью электронагревателя и его длиной. Выводы для подключения к электрической сети присоединены к плоским контактам, выполненным из медной фольги и примыкающим к поверхности слоя резистивного материала.
Недостатком известного устройства является низкая надежность системы подведения электрического тока к слою резистивного материала. Ток, следуя по пути наименьшего сопротивления, переходит с плоских контактов из фольги на резистивный слой в узкой области края контактов, что приводит к увеличению плотности тока в области перехода, перегреву и разрушению резистивного слоя.
Другим недостатком является образование воздушных полостей в месте неплотного прилегания контакта из фольги к слою резистивного материала, что приводит к возникновению электрических дуг и к разрушению слоя резистивного материала.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент России на полезную модель Ns 113624, опубликованный 20.02.2012 г.
Тонкопленочный электронагреватель содержит резистивный элемент, расположенный между двумя термостойкими электроизоляционными пленками, причем в качестве резистивного элемента используют полимерную пленку с токопроводящим покрытием в виде наноразмерного слоя. По всей ширине наноразмерного слоя, по двум краям резистивного элемента, напротив друг друга, нанесены контакты, выполненные в виде гребенки из материала, обладающего адгезией к токопроводящему покрытию. Токоподводы, к которым подсоединены выводы подключения к электрической сети, выполнены в виде ленты из фольги (из материала с низким электрическим сопротивлением) по всей длине контактов и прижаты к контактам двумя термостойкими электроизоляционными пленками. Выполнение контактов в форме гребенки призвано увеличить длину линии перехода тока из материала контакта в наноразмерный проводящий слой резистивного элемента, с целью уменьшения плотности тока в области перехода. Недостатками данного тонкопленочного электронагревателя являются контакты, выполненные в виде гребенки, состоящей из прямоугольных зубцов. При достаточно близком расположении зубцов, вследствие экранирования (зубцами друг друга) ток переходит в наноразмерный проводящий слой только с верхней части зубцов, эффективная длина линии перехода тока снижается и по мере увеличения частоты зубцов стремится к длине контакта. Более того, заявителем экспериментально доказано, что максимальный градиент потенциала и, следовательно, максимальная плотность тока возникают на верхних углах зубцов. При подаче разрушающего напряжения деструкция наноразмерного слоя начинается именно в этих точках.
Раскрытие изобретения
Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности пленочного обогревателя за счет оптимизации формы контактов путем максимального использования всей длины края контакта в качестве линии перехода электрического тока из материала контакта в наноразмерный слой путем исключения из формы контакта участков с повышенным градиентом потенциала.
Технический результат достигается тем, что в тонкопленочном электронагревателе, содержащем расположенный между двумя термостойкими электроизоляционными пленками резистивный элемент из полимерной пленки с токопроводящим покрытием в виде наноразмерного слоя, по всей ширине которого, по двум краям, напротив друг друга, размещены контакты, выполненные из материала, обладающего адгезией к токопроводящему покрытию, с токоподводами и выводами для подключения к электрической сети, причем токоподводы для подключения к электрической сети выполнены из материала с низким электрическим сопротивлением в виде сплошной ленты из фольги по всей длине контактов, прижатыми к контактам, согласно изобретению, контакты выполнены в виде плоской фигуры, ограниченной с двух сторон периодическими волнообразными линиями, при этом высота максимумов линий определяется удельной мощностью обогревателя и находится в интервале 1 - 50 мм, высота максимумов не превышает расстояния между соседними максимумами, а токоподводы для подключения к электрической сети дополнительно приклеены к контактам посредством токопроводящего компаунда.
За счет того, что в тонкопленочном электронагревателе контакты выполнены в виде плоской фигуры, ограниченной с двух сторон периодическими волнообразными линиями, при этом высота максимумов линий определяется удельной мощностью обогревателя и находится в интервале 1 - 50 мм, высота максимумов не превышает расстояния между соседними максимумами, а токоподводы для подключения к электрической сети дополнительно приклеены к контактам посредством токопроводящего компаунда, повышается надежность пленочного обогревателя, за счет оптимизации формы контакта, путем максимального использования всей длины края контакта в качестве линии перехода электрического тока из материала контакта в наноразмерный слой путем исключения из формы контакта участков с повышенным градиентом потенциала.
Заявляемый тонкопленочный электронагреватель обладает новизной по сравнению с прототипом, отличается от него вышеперечисленными признаками и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Совокупность существенных признаков заявляемого тонкопленочного электронагревателя, не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемый тонкопленочный электронагреватель найдет широкое применение, т.е. является промышленно применимыми.
Краткое описание фигур чертежей
Сущность предлагаемого тонкопленочного электронагревателя поясняется чертежами, где представлено:
На фиг. 1 - общий вид устройства;
На фиг. 2 - то же, сечение А-А;
На фиг. 3 - то же, вид сверху на контакт;
На фиг. 4 - то же, область перехода тока с контакта в резистивный слой. Тонкопленочный электронагреватель содержит резистивный элемент 1 из полимерной пленки 2 с токопроводящим покрытием в виде наноразмерного слоя 3, по всей ширине которого, по двум краям, напротив друг друга, размещены контакты 4, выполненные из токопроводящего материала, обладающего адгезией к токопроводящему покрытию в виде наноразмерного слоя 3, причем резистивный элемент 1 расположен между двумя термостойкими электроизоляционными пленками 5, и снабжен токоподводами 6 для подключения контактов 4 к электрической сети, а токоподводы 6 для подключения к электрической сети выполнены из материала с низким электрическим сопротивлением в виде прямоугольной ленты из фольги по длине контактов 4 и присоединены к контактам 4 (фиг.1, фиг.2).
Контакты 4 выполнены в виде плоской фигуры, ограниченной с двух сторон периодическими волнообразными линиями, при этом высота максимумов Н определяется удельной мощностью обогревателя и находится в интервале 1 - 50 мм, высота максимумов не превышает расстояния между соседними максимумами (Фиг.З).
Назначение и выполнение деталей заявляемого устройства следующее. В качестве резистивного элемента 1 используют полимерную пленку 2 с нанесенным на всю ее поверхность слоем токопроводящего покрытия в виде наноразмерного слоя 3, выполненного например, из нихрома, титана, нержавеющей стали, оксида индия- олова, нитрида титана и др. материалов.
Токопроводящее покрытие в виде наноразмерного слоя 3, наносят на полимерную пленку 2 методом магнетронного напыления в вакууме. При магнетронном напылении получаемое покрытие обладает высокой адгезией, так как осаждаемые атомы металла достигают подложки в виде ионов. Метод магнетронного напыления позволяет наносить токопроводящее покрытие без значительного нагрева полимерной пленки 2 (до 80°С), точно контролируя толщину нанесенного наноразмерного слоя. При этом токопроводящее покрытие имеет одинаковую толщину по всей поверхности резистивного элемента 1. Процесс нанесения токопроводящего покрытия осуществляют на установке магнетронного напыления ВУ-700. При этом толщину токопроводящего покрытия определяют в зависимости от заданной удельной мощности и длины тонкопленочного электронагревателя.
В качестве материала для контактов 4 может быть выбран любой материал из перечисленных далее - медь, золото, серебро, никель, алюминий, токопроводящие пасты. Контакты 4 могут быть нанесены любым из ниже перечисленных методов: напылением в вакууме; гальваникой; трибогальваникой; токопроводящей пастой из материала обладающего адгезией к токопроводящему покрытию в виде наноразмерного слоя 3 методом шелкографии.
Заявителем экспериментально установлена оптимальная форма контактов 4, в виде плоской фигуры, ограниченной с двух сторон периодическими волнообразными линиями, при этом высота максимумов определяется удельной мощностью обогревателя и находится в интервале 1 - 50 мм, высота максимумов не превышает расстояния между соседними максимумами, что позволяет максимально эффективно использовать всю огибающую для перехода тока в наноразмерный слой 3 в зависимости от удельной мощности обогревателя.
Токоподводы 6 предназначены для передачи электрического тока к контактам 4 и выравнивают потенциала по всей длине контакта 4, что особо актуально для контактов 4, нанесенных токопроводящей пастой. Токоподводы 6, выполнены в виде прямоугольной ленты из медной или латунной фольги, приклеиваются к контактам 4, исключая токопроводящее покрытие в виде наноразмерного слоя 3, посредством токопроводящего компаунда по всей длине и дополнительно прижимаются электроизоляционной пленкой 5.
Питающие провода 7 подключаются к токоподводам 6 посредством пайки или токопроводящего скотча.
Контакт 4 к токопроводящему покрытию в виде наноразмерного слоя 3, нанесенный токопроводящим компаундом, имеет толщину 5-25 мкм.
Токопроводящее покрытие в виде наноразмерного слоя 3 - 0,03-0,5мкм. При переходе электрического тока из макроскопического контакта в токопроводящее покрытие в виде наноразмерного слоя 3 ток идет по пути наименьшего сопротивления и переходит в токопроводящее покрытие в виде наноразмерного слоя 3 в узкой области 8 перехода тока Dc в конце контакта 4. (Фиг. 4).
Плотность тока в области перехода j определяется:
j= sDf/Dc где:
Df/Dc - градиент потенциала,
Dc - ширина области перехода тока
s - удельная электропроводность в области перехода тока
Математическое моделирование показывает, что переход тока из объема материала контакта в наноразмерный слой осуществляется в области контакта шириной Dc, сравнимой с толщиной наноразмерного слоя. Плотность тока в области перехода достигает значительно больших значений, чем наноразмерном слое вдали от контакта и определяется разностью потенциалов Df и шириной области Dc, что и приводит к разрушению проводящего слоя на границе контакта.
Полный ток I, текущий через нагреватель, определяется законом Ома:
1= U/R, где:
U - напряжение между контактами электронагревателя;
R - полное сопротивление нагревателя.
Линейная плотность тока j определяемая как ток, проходящий через единицу длины линии перехода тока :
jL = I /L,
где L - длина линии перехода тока.
Для того, чтобы уменьшить плотность тока j^, (определяемую, по закону сохранения заряда j - один и тот же ток I и идет через участки проводника разного сечения (Фиг. 4) требуется увеличить длину самой линии L.
В патенте, выбранном за прототип, для этой цели использована форма контакта в виде гребенки, состоящая из прямоугольных зубцов, причем длина огибающей L гребенки не менее утроенной длинны контакта. Однако, при достаточно близком расположении зубцов вследствие экранирования (зубцами друг друга) ток переходит в наноразмерный проводящий слой только с верхней части зубцов, эффективная длинна линии перехода снижается и по мере увеличения частоты зубцов стремится к длине контакта. Более того, заявителем экспериментально и математическим моделированием доказано, что максимальный градиент потенциала и, следовательно, максимальная плотность тока возникает на верхних углах зубцов. При подаче разрушающего напряжения деструкция наноразмерного слоя начинается именно в этих точках. В свою очередь, в нижних участках гребенки наблюдается минимальный градиент потенциала.
Для повышения надежности тонкопленочного электронагревателя необходима работа всей линии перехода с достаточно однородной плотностью тока.
В заявляемом техническом решении контакты 4 выполнены в виде плоской фигуры, ограниченной с двух сторон периодическими волнообразными линиями, исключающими любые углы, и выравнивающими потенциал по длине обогревателя и по высоте контакта 4.
Промышленная применимость
В заявляемом тонкопленочном электронагревателе повышается надежность пленочного обогревателя за счет оптимизации формы контактов путем максимального использования всей длины края контакта в качестве линии перехода электрического тока из материала контакта в наноразмерный слой путем исключения из формы контакта участков с повышенным градиентом потенциала, за счет того, что в тонкопленочном электронагревателе контакты выполнены в виде плоской фигуры, ограниченной с двух сторон периодическими волнообразными линиями, при этом высота максимумов линий определяется удельной мощностью обогревателя и находится в интервале 1 - 50 мм, высота максимумов не превышает расстояния между соседними максимумами, а токоподводы для подключения к электрической сети дополнительно приклеены к контактам посредством токопроводящего компаунда.·

Claims

Формула изобретения
1. Тонкопленочный электронагреватель, содержащий, расположенный между двумя термостойкими электроизоляционными пленками, резистивный элемент из полимерной пленки с токопроводящим покрытием в виде наноразмерного слоя, по всей ширине которого, по двум краям, напротив друг друга, размещены контакты, выполненные из материала, обладающего адгезией к токопроводящему покрытию, с токоподводами и выводами для подключения к электрической сети, причем токоподводы для подключения к электрической сети выполнены из материала с низким электрическим сопротивлением в виде сплошной ленты из фольги по всей длине контактов, прижатыми к контактам, согласно изобретению, контакты выполнены в виде плоской фигуры, ограниченной с двух сторон периодическими волнообразными линиями, при этом высота максимумов линий определяется удельной мощностью обогревателя и находится в интервале 1 - 50 мм, высота максимумов не превышает расстояния между соседними максимумами, а токоподводы для подключения к электрической сети дополнительно приклеены к контактам посредством токопроводящего компаунда.
PCT/RU2018/000007 2018-01-15 2018-01-15 Тонкопленочный электронагреватель WO2019139497A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000007 WO2019139497A1 (ru) 2018-01-15 2018-01-15 Тонкопленочный электронагреватель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000007 WO2019139497A1 (ru) 2018-01-15 2018-01-15 Тонкопленочный электронагреватель

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019139497A1 true WO2019139497A1 (ru) 2019-07-18

Family

ID=67218332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000007 WO2019139497A1 (ru) 2018-01-15 2018-01-15 Тонкопленочный электронагреватель

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019139497A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU100353U1 (ru) * 2010-04-20 2010-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Пленочный электронагреватель
RU113624U1 (ru) * 2011-02-07 2012-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "НАНОТЕРМ" Тонкопленочный электронагреватель
US8937268B2 (en) * 2008-05-19 2015-01-20 Fujifilm Corporation Conductive film and transparent heating element
WO2015174391A1 (ja) * 2014-05-14 2015-11-19 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 凹凸構造を有するフィルム部材

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8937268B2 (en) * 2008-05-19 2015-01-20 Fujifilm Corporation Conductive film and transparent heating element
RU100353U1 (ru) * 2010-04-20 2010-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Пленочный электронагреватель
RU113624U1 (ru) * 2011-02-07 2012-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "НАНОТЕРМ" Тонкопленочный электронагреватель
WO2015174391A1 (ja) * 2014-05-14 2015-11-19 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 凹凸構造を有するフィルム部材

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4196411A (en) Dual resistor element
US2021661A (en) Electrical heating element of large surface for low temperatures
US4079349A (en) Low TCR resistor
EP2296434B1 (en) Manufacturing method of heat-generating plate material, heat-generating plate material manufactured by the manufacturing method, plate-like structure, and heat-generating system
GB2500733A (en) A low voltage heater for a hair styling appliance
RU113624U1 (ru) Тонкопленочный электронагреватель
RU2646421C1 (ru) Тонкопленочный электронагреватель
WO2019139497A1 (ru) Тонкопленочный электронагреватель
WO2022062342A1 (zh) 发热组件及气溶胶形成装置
RU100353U1 (ru) Пленочный электронагреватель
CN114246373A (zh) 发热组件及气溶胶形成装置
KR20070084311A (ko) 금속/금속산화물 매트릭스의 화염분사에 의한 전기가열소자 형성 방법
JPH0256826B2 (ru)
RU2394398C1 (ru) Способ изготовления пленочного электронагревателя (варианты)
WO2017092800A1 (en) A heating element for a hairdryer and a method of manufacturing the same
RU168165U1 (ru) Пленочный электронагреватель
JPS6142291Y2 (ru)
US5221819A (en) Ceramic soldering element
KR200372489Y1 (ko) 면상발열체
JPH0624152Y2 (ja) 面状発熱体
JPH03129694A (ja) 発熱体
RU219638U1 (ru) Гибкий нагревательный элемент с неравномерной удельной мощностью
RU2546134C2 (ru) Тонкопленочный электронагреватель
JP7514961B2 (ja) 発熱ユニット及びエアロゾル形成装置
JP2756590B2 (ja) 電気湯沸かし器等に利用できるセラミックスヒータ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18900506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18900506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1