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WO2002010650A1 - Antennenstrahlungs-heizung zur erwärmung einer materie mittels resonanz - Google Patents

Antennenstrahlungs-heizung zur erwärmung einer materie mittels resonanz Download PDF

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WO2002010650A1
WO2002010650A1 PCT/EP2001/006239 EP0106239W WO0210650A1 WO 2002010650 A1 WO2002010650 A1 WO 2002010650A1 EP 0106239 W EP0106239 W EP 0106239W WO 0210650 A1 WO0210650 A1 WO 0210650A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiation
antenna
coating
weight
radiation coating
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2001/006239
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Reichelt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Moletherm Holding AG
Molekulare Energietechnik AG
Original Assignee
Moletherm Holding AG
Molekulare Energietechnik AG
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 Moletherm Holding AG, Molekulare Energietechnik AG filed Critical Moletherm Holding AG
Priority to EA200300200A priority Critical patent/EA004126B1/ru
Priority to AT01957819T priority patent/ATE303563T1/de
Priority to JP2002516541A priority patent/JP2004505425A/ja
Priority to AU2001279640A priority patent/AU2001279640A1/en
Priority to EP01957819A priority patent/EP1305554B1/de
Priority to HK03109019.5A priority patent/HK1056766B/xx
Priority to CA002412105A priority patent/CA2412105A1/en
Priority to DE50107305T priority patent/DE50107305D1/de
Priority to US10/333,558 priority patent/US6689994B2/en
Publication of WO2002010650A1 publication Critical patent/WO2002010650A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/72—Radiators or antennas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D13/00—Electric heating systems

Definitions

  • the invention relates to an antenna radiation heater for heating a material by means of resonance according to the preamble of claim 1.
  • a known generic antenna radiation heater for heating a material by means of resonance comprises several surface antenna elements, each consisting of a carrier surface material and a radiation coating applied thereon, which is delimited by two spaced parallel electrical conductors with electrical contact as antenna limiters. With this radiation coating, electromagnetic high-frequency radiation can be emitted.
  • the antenna radiation heater comprises a harmonic generator which is coupled to the two electrical conductors of a surface antenna element in order to excite the radiation coating in order to emit an oscillation spectrum in the range of molecular natural oscillation frequencies of the material to be heated.
  • a suitable radiation coating is specified there, which generates a suitable radiation spectrum in the case of the excitation described.
  • a multiple arrangement of surface antenna elements is shown in such a way that twelve rectangular surface antenna elements - four each next to one another and three one above the other - are arranged at short distances and electrically connected in parallel in a corner of the room.
  • the drive takes place by means of the harmonic generator.
  • the surface antenna elements should be of relatively large area, the individual surfaces not being able to be enlarged as desired, since the heating effect is then reduced again. It is therefore expedient to use the specified or a similar multiple arrangement of surface antenna elements.
  • the electrical supply lines are controlled in the low-voltage range, e.g. B. with 24 volts.
  • the operationally relatively cool radiation coating of a surface antenna element can therefore be touched without the risk of an electric shock, i. H. a touch is completely uncritical.
  • considerable potential differences can occur between the surface antenna elements of a multiple arrangement. In the case of parallel connections, these are likely to be caused by phase shifts in the vibration spectra of the individual planar antenna elements.
  • there is a risk of an electric shock if two or more surface antenna elements are touched at the same time. Such an electric shock is regularly not dangerous and harmful to health, but can be perceived as extremely unpleasant.
  • the object of the invention is therefore to develop a generic antenna radiation heater in such a way that the risk of electric shock no longer exists.
  • the radiation coating is applied on one side to the carrier surface material and forms a front of the element facing the material to be heated.
  • a contact protection layer is also applied to the radiation coating.
  • the material of such a contact protection layer is to be selected such that on the one hand the radiation coating is electrically insulated against contact and on the other hand the radiation spectrum can be emitted without or at least with only a slight damping.
  • the two properties of the radiation coating as an electrical insulating layer to avoid electric shocks when two elements come into contact and for radiation-free or radiation-damping radiation of the vibration spectrum are essential in this combination.
  • the carrier surface material as the back of the element should preferably also have electrical insulation properties, but in contrast to the contact protection layer dampen the radiation of the vibration spectrum completely or at least very strongly. This ensures that the radiation energy as a whole or at least in large part is emitted via the front of the element, which leads to a particularly energy-saving heating of the material.
  • a suitable contact layer according to claim 3, which has the above-mentioned properties, can consist of an aqueous, finely dispersed, plasticizer-free, medium-viscosity copolymer dispersion of acrylic and methacrylic acid esters, which preferably has a solids content of about 50% and an average particle size of 0.1 ⁇ m.
  • a suitable contact layer according to claim 4 can consist of an aqueous, protective colloid-containing, medium-viscosity polymer dispersion of vinyl acetate, vinyl versatic acid and di-n-butyl maize acid, which preferably has a solids content of about 50-55% and a medium re particle size of about 0.2 microns.
  • the coating material of the radiation coating can be selected in a known and proven manner according to the composition specified in claim 5.
  • the sulphated oil indicated preferably consists of sulphated castor oil and the phenols indicated are advantageously carbonized phenols produced by cracking or benzisothiazolinone is used.
  • An aromatic-based and / or alcohol-based and / or ester-based and / or ketone-based solvent has proven useful as a diluent, while an inorganic and / or organic, monomeric and / or polymeric substance is particularly suitable as a dispersant.
  • Insulating carbon black is suitable as an insulating agent and the coating material should contain a thixotropic agent.
  • the radiation coating and the contact protection layer can be applied and produced using methods known per se.
  • the radiation coating and / or after it has solidified the contact protection layer is produced by knife coating.
  • the molar proportions of casein or, where appropriate, of polyacrylates, in conjunction with a doctor blade process result in radiation attenuation towards the rear of the element, in particular when the radiation coating is applied to paper material.
  • the contact protection layer is also expediently produced by doctor blade application, layer thicknesses of approximately 5-10 ⁇ m being regularly sufficient for protection against contact and thereby not yet causing an unfavorable attenuation of the radiation on the front side of the element.
  • the harmonic generator as part of a control / regulating device, comprises an electrical component which, when triggered by a trigger oscillation, has a steep current. Has rising speed corresponding to a steep rising edge and is therefore suitable for generating a high harmonic content.
  • the electrical module can be, for example, a triac or a double MOSFET with the associated, known electronic control components.
  • the resonance arrangement takes the required energy from the connected electrical network as required, the heating effect being varied by changing the amplitudes and / or the frequency of the control vibrations can be at least partially controlled and / or regulated.
  • the electrical conductors in a manner known per se as copper foil strips aligned in parallel.
  • a known covering of copper foil strips as an antenna limiter with an electrical insulating layer (DD 208 029) can also be carried out.
  • the electrical contact for the radiation coating is designed as a capacitive and / or inductive coupling.
  • the specified protection against accidental contact is particularly important if, according to claim 9, the several antenna surface elements are arranged in mutual range, are electrically connected in parallel and can be excited by means of a harmonic generator. Even if several harmonic generators are used for the antenna surface elements, there is a risk of an electric shock due to the potential differences mentioned at the outset, so that protection against contact with an electrical insulation layer is also essential here.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna radiation heater for heating a Mate ⁇ e as space heating
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along line A-A of FIG. 1.
  • the antenna radiation heater 2 consists here, for example, of a combination of twelve surface antenna elements 3, each of which is symmetrically grouped in horizontal groups of four surface antenna elements 3 in the corner 1 of the room.
  • the surface antenna elements 3 are designed as rectangular surface elements and are connected to one another at their narrow sides in connection points 4 as parallel connections. In each case three vertical, edge-side surface antenna elements 3 are connected by connecting cables 5 via a junction box 6 and to the other surface antenna elements 3 or their electrical conductors 14, 15 as copper foil strips via the parallel connections 4.
  • a control unit 7 contains, in particular, a harmonic generator, which in turn comprises an electrical component which, when actuated with an actuating oscillation, has a steep current rise rate corresponding to a steep rising edge and is therefore suitable for generating a high harmonic component.
  • a harmonic generator which in turn comprises an electrical component which, when actuated with an actuating oscillation, has a steep current rise rate corresponding to a steep rising edge and is therefore suitable for generating a high harmonic component.
  • Such an electrical module can, for. B. be a triac or a double-MOSFET, which has the known electronic control components.
  • the control unit 7 is connected via the junction box 6 on the one hand to the surface antenna elements 3 and on the other hand is fed via a transformer 8 via a mains connection 9.
  • FIG. 2 which is a schematic
  • the surface antenna elements 3 each consist of a carrier surface material 11 and a radiation coating 10 applied thereon, the radiation coating 10 being applied on one side to the carrier surface material 11 and one of the material to be heated, e.g. B. a person in the room, facing element front forms.
  • a radiation protection layer 10 has a preferably relatively thin contact protection layer 12 applied to it, which on the one hand electrically insulates the radiation coating 10 from contact and on the other hand the radiation of the oscillation spectrum without or at least only slightly Damping enables.
  • the carrier surface material 11 electrically isolates the radiation coating 10 from contact as the back of the element and, on the other hand, prevents the radiation spectrum from being radiated entirely or at least with considerable damping.
  • the contact protection layer 12 here consists of an aqueous, finely dispersed, plasticizer-free, medium-viscosity copolymer dispersion of acrylic and methacrylic acid esters.
  • the arrows 13 also show the radiation of the oscillation spectrum.
  • the radiation coating 10 and, after it has solidified, the contact protection layer 12 can each be doctored onto the carrier surface material 11.
  • the electrical contact from the electrical conductors 14, 15 designed as parallel aligned copper foil strips to the radiation coating 10 is achieved via a capacitive and / or inductive coupling, the radiation coating 10 being below or above the electrical conductors 14, 15 or, alternatively, embedded in the radiation coating 10, which is not shown here, however.
  • the antenna radiation heater 2 With such a construction of the antenna radiation heater 2 from a plurality of surface antenna elements 3, which are arranged in a mutual range, the risk of an electric shock when two or more surface antenna elements 3 are touched by a technician is completely eliminated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenstrahlungs-Heizung (2) zur Erwärmung einer Materie mittels Resonanz mit mehreren Flächenantennenelementen (3), bestehend jeweils aus einem Trägerflächenmaterial (11) und einer darauf aufgebrachten Strahlungsbeschichtung (10), die durch zwei beabstandete parallele elektrische Leiter (14, 15) mit elektrischem Kontakt als Antennenbegrenzer begrenzt ist und mit der elektromagnetische hochfrequente Strahlung aussendbar ist. Ferner umfasst diese Antennenstrahlungs-Heizung (2) einen Oberwellengenerator, der an die beiden elektrischen Leiter (14, 15) eines Flächenantennenelements (3) angekoppelt ist für eine Anregung der Strahlungsbeschichtung (10) zur Abstrahlung eines Schwingungsspektrums im Bereich von molekularen Eigenschwingungsfrequenzen der zur erwärmenden Materie. Erfindungsgemäss ist die Strahlungsbeschichtung (10) einseitig auf das Trägerflächenmaterial (11) aufgebracht und bildet eine der zu erwärmenden Materie zugewandte Elementvorderseite. Ferner ist auf die Strahlungsbeschichtung (10) eine Berührungsschutzschicht (12) aufgebracht, die einerseits die Strahlungsbeschichtung (10) gegen Berührung elektrisch isoliert und andererseits die Abstrahlung des Schwingungsspektrums ohne oder wenigstens nur mit geringer Dämpfung ermöglicht.

Description

Beschreibung
Antennenstrahlungs-Heizung zur Erwärmung einer Materie mittels Resonanz
Die Erfindung betrifft eine Antennenstrahlungs-Heizung zur Erwärmung einer Materie mittels Resonanz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine bekannte gattungsgemäße Antennenstrahlungs-Heizung zur Erwärmung einer Materie mittels Resonanz (WO00/25552) umfasst mehrere Flächenantennenelemente, die jeweils aus einem Trägerflächenmaterial und einer darauf aufgebrachten Strahlungsbeschichtung bestehen, welche durch zwei beabstandete parallele elektrische Leiter mit elektrischem Kontakt als Antennenbegrenzer begrenzt ist. Mit dieser Strahlungsbeschichtung ist elektromagnetische hochfrequente Strahlung aussendbar. Zudem umfasst die Antennenstrahlungs- heizung einen Oberwellengenerator, der für eine Anregung der Strahlungsbeschichtung zur Abstrahlung eines Schwingungsspektrums im Bereich von molekularen Eigenschwingungsfrequenzen der zu erwärmenden Materie an die beiden elektrischen Leiter eines Flächenantennenelements angekoppelt ist.
Zudem ist dort eine geeignete Strahlungsbeschichtung angegeben, die bei der beschriebenen Anregung ein geeignetes Strahlungsspektrum erzeugt.
Weiter ist eine Mehrfachanordnung von Flächenantennenelementen gezeigt dergestalt, dass in einer Raumecke zwölf Rechteck-Flächenantennenelemente - jeweils vier nebeneinander und drei übereinander - mit geringen Abständen angeordnet und elektrisch parallel geschaltet sind. Der Antrieb erfolgt dabei mittels des Oberwellengenerators.
Es hat sich gezeigt, dass für eine effektive Raumheizfunktion die Flächenantennenelemente relativ großflächig sein sollen, wobei die Einzelflächen nicht beliebig vergrößerbar sind, da dann der Heizeffekt wieder reduziert wird. Es ist daher zweckmäßig, die angegebene oder eine ähnliche Mehrfachanordnung von Flächenantennenelementen zu verwenden.
Die Ansteuerung der elektrischen Zuleitungen erfolgt im Niederspannungsbe- reich, z. B. mit 24 Volt. Die betriebsmäßig relativ kühle Strahlungsbeschichtung eines Flächenantennenelements kann daher ohne die Gefahr eines elektrischen Schlages berührt werden, d. h. eine Berührung ist völlig unkritisch. Überraschend wurde jedoch festgestellt, dass zwischen den Flächenantennenelementen einer Mehrfachanordnung erhebliche Potentialunterschiede auftreten können. Diese dürften bei Parallelschaltungen durch Phasenverschiebungen der Schwingungsspektren der einzelnen Flächenantennenelemente bedingt sein. Für den Fall, dass mehrere Flächenantennenelemente in der Reichweite eines Monteurs oder eines Heizungsnutzers liegen besteht somit die Gefahr eines elektrischen Schlages, wenn gleichzeitig zwei oder mehrere Flächenantennenelemente berührt werden. Ein solcher elektrischer Schlag ist zwar regelmäßig nicht gefährlich und gesundheitsschädigend, kann jedoch als äußerst unangenehm empfunden werden.
Dieses Problem ist im Stand der Technik bisher nicht erkannt und auch nicht beschrieben worden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Antennenstrahlungs-Heizung so weiterzubilden, dass die Gefahr elektrischer Schläge nicht mehr gegeben ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß Anspruch 1 ist die Strahlungsbeschichtung einseitig auf das Trägerflächenmaterial aufgebracht und bildet eine der zu erwärmenden Materie zugewandte Elementvorderseite. Weiter ist auf die Strahlungsbeschichtung eine Berührungsschutzschicht aufgebracht. Das Material einer solchen Berüh- rungsschutzschicht ist so zu wählen, dass einerseits die Strahlungsbeschichtung gegen Berührung elektrisch isoliert ist und andererseits die Abstrahlung des Schwingungsspektrums ohne oder wenigstens mit nur geringer Dämpfung möglich ist. Die beiden Eigenschaften der Strahlungsbeschichtung als elektrische Isolierschicht zur Vermeidung elektrischer Schläge bei der Berührung zweier Elemente und für eine strahlungsdämpfungsfreie bzw. strahiungs- dämpfungsarme Abstrahlung des Schwingungsspektrums sind in dieser Kombination wesentlich.
Nach Anspruch 2 soll zwar bevorzugt das Trägerflächenmaterial als Element- rückseite ebenfalls elektrische Isolationseigenschaften aufweisen, jedoch im Gegensatz zur Berührungsschutzschicht die Abstrahlung des Schwingungsspektrums ganz oder zumindest sehr stark dämpfen. Damit wird erreicht, dass die Strahlungsenergie insgesamt oder zumindest zu einem Großteil über die Elementvorderseite abgestrahlt wird, was zu einer besonders energiesparen- den Erwärmung der Materie führt.
Eine geeignete Berührungsschicht nach Anspruch 3, die die vorstehend genannten Eigenschaften aufweist, kann aus einer wässrigen, feindispersen, weichmacherfreien, mittelviskosen Copolymer-Dispersion aus Acryl- und Me- thacrylsäureestern bestehen, die vorzugsweise einen Festkörpergehalt von ca. 50 % und eine mittlere Teilchengröße von ca. 0,1 μm aufweist.
Alternativ dazu kann eine geeignete Berührungsschicht nach Anspruch 4 aus einer wässrigen, schutzkolloidhaltigen, mittelviskosen Polymer-Dispersion aus Vinylacetat, Versaticsäure-Vinylester und Maieinsäuredi-n-Butyiester bestehen, die vorzugsweise einen Festkörpergehalt von ca. 50-55 % und eine mittle- re Teilchengröße von ca. 0,2 μm aufweist.
Das Beschichtungsmaterial der Strahlungsbeschichtung kann in an sich bekannter und bewährter Weise entsprechend der im Anspruch 5 angegebenen Zusammensetzung gewählt werden. Das angegebene sulforierte Öl besteht dabei bevorzugt aus sulfatiertem Rizinusöl und die angegebenen Phenole sind vorteilhaft karbonisierte, durch Cracken hergestellte Phenole oder es wird Benzisothiazolinon verwendet. Als Verdünnungsmittel hat sich ein Lösungsmittel auf Aromatenbasis und/oder Alkoholbasis und/oder Esterbasis und/oder Ketonbasis bewährt, während als Dispergiermittel eine anorganische und/oder organische, monomere und/oder polymere Substanz besonders geeignet ist. Als Isoliermittel ist isolierender Russ geeignet und das Beschichtungsmaterial soll ein Thixotropierungsmittel enthalten.
Die Strahlungsbeschichtung und die Berührungsschutzschicht können mit an sich bekannten Verfahren aufgebracht und hergestellt werden. Besonders bevorzugt werden nach Anspruch 6 die Strahlungsbeschichtung und/oder nach deren Verfestigung die Berührungsschutzschicht durch Aufrakeln hergestellt. Insbesondere bewirken die Stoffmengenanteile von Casein oder ggf. von Poly- acrylaten in Verbindung mit einem Aufrakelverfahren eine Strahlungsdämpfung zur Elementrückseite hin, insbesondere wenn die Strahlungsbeschichtung auf Papiermaterial aufgebracht wird. Auch die Berührungsschutzschicht wird zweckmäßig durch Aufrakeln hergestellt, wobei Schichtdicken von ca. 5-10 μm für einen Berührungsschutz regelmäßig ausreichend sind und dabei noch keine ungünstige Dämpfung der Abstrahlung an der Elementvorderseite bewirken.
In an sich bekannter Weise ist eine geeignete Anregung der Strahlungsbeschichtung nach Anspruch 7 dergestalt möglich, dass der Oberwellengenerator als Bestandteil eines Steuer-/Regelgeräts einen elektrischen Baustein umfasst, welcher bei Ansteuerung mit einer Ansteuerschwingung eine steile Stroman- Stiegsgeschwindigkeit entsprechend einer steilen Anstiegsflanke aufweist und damit zur Erzeugung eines hohen Oberwellenanteils geeignet ist. Der elektrische Baustein kann beispielsweise ein Triac oder ein Doppel-MOSFET sein mit den zugeordneten, an sich bekannten elektronischen Ansteuerkomponen- ten. Die Resonanzanordnung nimmt sich die benötigte Energie je nach Bedarf aus dem angeschlossenen elektrischen Netz, wobei die Heizwirkung durch Veränderung der Amplituden und/oder der Frequenz der Ansteuerschwingungen zumindest teilweise steuerbar und/oder regelbar ist.
Nach Anspruch 8 ist es zweckmäßig, die elektrischen Leiter in an sich bekannter Weise als parallel ausgerichtete Kupferfolienbänder auszubilden. Eine an sich bekannte Abdeckung von Kupferfolienbändern als Antennenbegrenzer mit einer elektrischen Isolierschicht (DD 208 029) kann ebenfalls durchgeführt werden. Der elektrische Kontakt zur Strahlungbeschichtung ist als kapazitive und/oder induktive Ankopplung ausgebildet.
Besonders wesentlich ist der angegebene Berührungsschutz, wenn nach Anspruch 9 die mehreren Antennenflächenelemente in gegenseitiger Reichweite angeordnet, elektrisch parallelgeschaltet und mittels eines Oberwellengenera- tors anregbar sind. Auch dann, wenn mehrere Oberwellengeneratoren für die Antennenflächenelemente verwendet sind, besteht die Gefahr eines elektrischen Schlages durch die eingangs erwähnten Potentialdifferenzen, so dass auch hier ein Berührungsschutz mit einer elektrischen Isolationsschicht wesentlich ist.
Eine kompakte, optisch ansprechende Anordnung ergibt sich in an sich bekannter Weise nach Anspruch 10, wenn alle Antennenflächenelemente eine gleiche rechtwinklige Fläche aufweisen und in einer symmetrischen Anordnung mit geringen Zuleitungslängen parallel geschaltet sind. Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Antennenstrahlungs-Heizung zur Erwärmung einer Mateπe als Raumheizung, und
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der Fig. 1.
In der Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Raumecke 1 gezeigt, in der eine Antennenstrahlungs-Heizung 2 installiert ist. Die Antennenstrahlungs- Heizung 2 besteht hier beispielhaft aus einer Kombination von zwölf Flächen- antennenelementen 3, die jeweils in horizontalen Gruppen von vier Flächen- antennenelementen 3 in der Raumecke 1 symmetrisch gruppiert sind.
Dabei sind die Flächenantennenelemente 3 als rechtwinklige Flächenelemente ausgebildet und jeweils an ihren Schmalseiten miteinander in Verbindungspunkten 4 als Parallelverbindungen verbunden. Jeweils drei vertikale, randsei- tige Flächenantennenelemente 3 sind durch Verbindungskabel 5 über eine Verteilerdose 6 und mit den anderen Flächenantennenelementen 3 bzw. deren elektrischen Leitern 14, 15 als Kupferfolienbänder über die Parallelverbindun- gen 4 verbunden.
Ein Steuergerät 7 enthält insbesondere einen Oberwellengenerator, der wiederum einen elektrischen Baustein umfasst, welcher bei Ansteuerung mit einer Ansteuerschwingung eine steile Stromanstiegsgeschwindigkeit entsprechend einer steilen Anstiegsflanke aufweist und damit zur Erzeugung eines hohen Oberwellenanteils geeignet ist. Ein derartiger elektrischer Baustein kann z. B. ein Triac oder ein Doppel-MOSFET sein, der die an sich bekannten elektronischen Ansteuerkomponenten aufweist. Das Steuergerät 7 ist über die Verteilerdose 6 einerseits mit den Flächenantennenelementen 3 verbunden und wird andererseits über einen Trafo 8 über einen Netzanschluss 9 gespeist. Wie dies insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, die eine schematische
Teilschnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 1 zeigt, bestehen die Flächenantennenelemente 3 jeweils aus einem Trägerflächenmaterial 11 und einer darauf aufgebrachten Strahlungsbeschichtung 10, wobei die Strahlungsbe- Schichtung 10 einseitig auf das Trägerflächenmaterial 11 aufgebracht ist und eine der zu erwärmenden Materie, z. B. eine Person im Raum, zugewandte Elementvorderseite bildet. Wie dies der Fig. 2 zudem weiter zu entnehmen ist, ist auf die Strahlungsbeschichtung 10 eine dieser gegenüber vorzugsweise relativ dünne Berührungsschutzschicht 12 aufgebracht, die die Strahlungsbe- Schichtung 10 einerseits gegen Berührung elektrisch isoliert und andererseits die Abstrahlung des Schwingungsspektrums ohne oder wenigstens mit nur geringer Dämpfung ermöglicht.
Dem gegenüber isoliert das Trägerfiächenmaterial 11 als Elementrückseite einerseits die Strahlungsbeschichtung 10 gegenüber Berührung elektrisch und verhindert andererseits die Abstrahlung des Schwingungsspektrums ganz oder wenigstens mit erheblicher Dämpfung.
Beispielhaft besteht die Berührungsschutzschicht 12 hier aus einer wässrigen, feindispersen, weichmacherfreien, mittelviskosen Copolymer-Dispersion aus Acryl- und Metacrylsäureestem.
In der Fig. 2 ist zudem mit den Pfeilen 13 die Abstrahlung des Schwingungsspektrums dargestellt.
Die Strahlungsbeschichtung 10 und nach deren Verfestigung auch die Berührungsschutzschicht 12 können jeweils auf das Trägerflächenmaterial 11 aufge- rakelt werden.
Der elektrische Kontakt von den als parallel ausgerichteten Kupferfolienbändern ausgebildeten elektrischen Leitern 14, 15 zur Strahlungsbeschichtung 10 wird über eine kapazitive und/oder induktive Ankopplung erreicht, wobei die Strahlungsbeschichtung 10 unter oder über den elektrischen Leitern 14, 15 liegt bzw. - alternativ dazu - diese in die Strahlungsbeschichtung 10 eingebettet sind, was hier allerdings nicht dargestellt ist.
Mit einem derartigen Aufbau der Antennenstrahlungs-Heizung 2 aus einer Mehrzahl von Flächenantennenelementen 3, die in gegenseitiger Reichweite angeordnet sind, wird somit die Gefahr eines elektrischen Schlages bei der Berührung von zwei oder mehreren Flächenantennenelementen 3 durch einen Monteur vollkommen ausgeschaltet.

Claims

Ansprüche
1. Antennenstrahlungs-Heizung zur Erwärmung einer Materie mittels Resonanz,
mit mehreren Flächenantennenelementen, bestehend jeweils aus einem
Trägerflächenmaterial und einer darauf aufgebrachten Strahlungsbeschichtung, die durch zwei beabstandete parallele elektrische Leiter mit elektrischem Kontakt als Antennenbegrenzer begrenzt ist und mit der elektromagnetische hochfrequente Strahlung aussendbar ist, und
mit einem Oberwellengenerator, der an die beiden elektrischen Leiter eines Flächenantennenelements angekoppelt ist für eine Anregung der Strahlungsbeschichtung zur Abstrahlung eines Schwingungsspektrums im Bereich von molekularen Eigenschwingungsfrequenzen der zu er- wärmenden Materie,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsbeschichtung (10) einseitig auf das Trägerflächen- material (1 1 ) aufgebracht ist und eine der zu erwärmenden Materie zugewandte Elementvorderseite bildet und auf die Strahlungsbeschichtung (10) eine Berührungsschutzschicht (12) aufgebracht ist, die einerseits die Strahlungsbeschichtung (10) gegen Berührung elektrisch isoliert und andererseits die Abstrahlung des Schwingungsspektrums ohne oder wenigstens mit nur geringer Dämpfung ermöglicht.
2. Antennenstrahlungs-Heizung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerflächenmaterial (11) als Elementrückseite einerseits die Strahlungsbeschichtung (10) gegen Berührung elektrisch isoliert und andererseits die Abstrahlung des Schwingungsspektrums ganz oder we- nigstens mit erheblicher Dämpfung verhindert.
3. Antennenstrahlungs-Heizung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsschutzschicht (12) aus einer wässrigen, feindispersen, weichmacherfreien, mittelviskosen Copolymer- Dispersion aus Acryl- und Methacrylsäureestem besteht.
4. Antennenstrahlungs-Heizung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsschutzschicht (12) aus einer wässrigen, schutzkolloidhaltigen, mittelviskosen Polymer-Dispersion aus Vinylacetat, Versaticsäure-Vinylester und Maleinsäuredi-n-Butylester besteht.
5. Antennenstrahlungs-Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial der Strahlungs- beschichtung (10) aus Bindemittel, Isolationsmittel, Dispergiermittel,
Wasser und Graphit besteht und zusammengesetzt ist aus
a. 55 bis 65 % Stoffmengenanteile einer Grundsubstanz aus
39 bis 49 % Stoffmengenanteile Bindemittel,
18 bis 23 % Stoffmengenanteile Isolationsmittel,
18 bis 24 % Stoffmengenanteile Dispergiermittel,
12 bis 16 % Stoffmengenanteile destilliertes Wasser
und b. 35 bis 45 % Stoffmengenanteile Graphit,
wobei das Bindemittel zusammengesetzt ist aus
64 bis 79 % Stoffmengenanteile destilliertes Wasser,
4 bis 6 % Stoffmengenanteile sulfuriertes Öl,
0,15 bis 0,24 % Stoffmengenanteile Phenole oder 0,05 bis
0,5 % Stoffmengenanteile Benzisothiazolinon 15 bis 19 % Stoffmengenanteile Kasein, 0,8 bis 1 ,2 % Stoffmengenanteile Harnstoff,
2 bis 3 % Stoffmengenanteile alkalisches Verdünnungsmittel, und 2,5 bis 3,5 % Stoffmengenanteile Caprolactam.
6. Antennenstrahlungs-Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsbeschichtung (10) und/oder nach deren Verfestigung die Berührungsschutzschicht (12) durch Aufrakeln hergestellt sind.
7. Antennenstrahlungs-Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberwellengenerator als Bestandteil eines Steuer-/Regelgeräts (7) einen elektrischen Baustein umfasst, welcher bei Ansteuerung mit einer Ansteuerschwingung eine steile Stromanstiegsgeschwindigkeit entsprechend einer steilen Anstiegsflanke auf- weist und damit zur Erzeugung eines hohen Oberwellenanteils geeignet ist.
8. Antennenstrahlungs-Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter als parallel ausge- richtete Kupferfolienbänder (14, 15) ausgebildet sind und der elektrische
Kontakt zur Strahlungsbeschichtung (10) als kapazitive und/oder indukti- ve Ankopplung ausgebildet ist, wobei die Strahlungsbeschichtung (10) unter oder über den Kupferfolienbändern (14, 15) liegt oder diese in die
Strahlungsbeschichtung (10) eingebettet sind.
9. Antennenstrahlungs-Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Flächenantennenelemente (3) in gegenseitiger Reichweite angeordnet, elektrisch parallel geschaltet und mittels eines Oberwellengenerators anregbar sind.
10. Antennenstrahlungs-Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Flächenantennenelemente (3) eine gleiche rechtwinklige Fläche aufweisen und in einer symmetrischen Anordnung mit geringen Zuleitungslängen parallel geschaltet sind.
PCT/EP2001/006239 2000-07-29 2001-06-01 Antennenstrahlungs-heizung zur erwärmung einer materie mittels resonanz Ceased WO2002010650A1 (de)

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