專利名稱：一種加熱地板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可由電氣元件加熱的地板塊。本發(fā)明尤其涉及這樣一種地板塊，其中加熱元件是由嵌在地板塊上層并由非晶態(tài)金屬合金制成的薄帶。
目前，國內(nèi)的電加熱裝置通常包括設(shè)置于各個房間內(nèi)的加熱爐，這些加熱爐一般在700-800℃的較高溫度下工作。該溫度范圍就是由鉻鋁鈷鐵合金或鎳鉻合金制成的金屬絲加熱裝置的工作溫度。
能夠長期在這種高溫下工作的加熱裝置成本較高。對由高溫下具有良好耐腐蝕性能的材料制成的加熱裝置之要求產(chǎn)生了這種高成本。
通常被用作高溫加熱裝置的加熱元件可由鎳鉻合金、鉻鋁鈷鐵合金及鐵鉻合金制成。
為在這些高溫下工作，加熱裝置的其它部分也很昂貴，因為支架和絕熱層也必須承受絕熱元件的高溫。
此外，在作為加熱的結(jié)果而不改變材料特性的前提下，加熱爐的爐體及支撐加熱元件的支架及爐體所用的材料應(yīng)該能夠承受加熱裝置的工作溫度。
高的工作溫度還會產(chǎn)生有害的煙霧和氣體，例如由于在空氣中燃燒有機塵埃顆粒產(chǎn)生的氣味。例如，在約180℃的溫度下開始形成苯并芘。當加熱裝置被用于封閉的空間內(nèi)時，這些氣體對身體尤其有害。
這就是為什么在沒有通風(fēng)的封閉空間內(nèi)不推薦使用螺旋形電加熱裝置或燃燒裝置的原因之一。這些加熱裝置在工作時要消耗空氣中的氧。
在高溫下工作的加熱爐會對使用者造成危險，而且加熱爐必須包括防止人與加熱元件接觸的裝置。
室內(nèi)的加熱爐占用地板的空間，因此可能會不方便。
此外，房間的加熱不均勻。由于熱空氣較輕，因此熱空氣流向上流動，在房間的天花板附近形成熱空氣層，而在地板附近形成冷空氣層。地板通常很涼，赤足行走的人會感到不舒服。
因此，需要向熱發(fā)生裝置供給新鮮空氣，新鮮空氣通常從門進入，由于新鮮空氣存在于房間最下部的位置，即地板，所以進入室內(nèi)的冷空氣通常是房間內(nèi)最冷的空氣。
結(jié)果就是在房間內(nèi)存在冷空氣流和熱空氣流。這樣，房間內(nèi)的空氣就不能實現(xiàn)均勻的熱分配。


圖1示出了在標準房間5內(nèi)流動的空氣流，圖中采用現(xiàn)有技術(shù)的加熱爐55，該加熱爐可產(chǎn)生熱空氣流和冷空氣流。
房間5包括窗51、門52、地板53和天花板54。在房間內(nèi)設(shè)置一個加熱裝置55，例如電爐或發(fā)熱器。由于熱空氣較輕，因此源于電爐55的熱空氣61上升?？拷姞t55的窗51可能不是密封的，而且由于室內(nèi)的熱空氣與室外的冷空氣之間的巨大溫差，因此熱空氣62將逸出房間5。由于損失了熱空氣，因此就導(dǎo)致熱量(熱能)的損失。
由于電爐55在房間內(nèi)有限的體積，因此電爐55僅具有較小的表面面積。為了以給定的速率向房間5傳遞熱能，電爐55必須非常熱，以克服電爐55與周圍空氣之間較大的熱阻。這樣就在空氣流61內(nèi)產(chǎn)生了高溫空氣。
另外，熱空氣62可被通常通過下部開口或距電爐55更遠的開口，例如門52下的狹縫流入房間5的冷空氣64所替代。冷空氣64導(dǎo)致更多的能量損失。
熱空氣62的逸出和冷空氣64的泄入并非是房間5密封不好的結(jié)果，而主要是由于電爐55所產(chǎn)生的不均勻的溫度分配而在房間內(nèi)產(chǎn)生的巨大溫度變化的結(jié)果。
房間5內(nèi)的加熱系統(tǒng)包括移向天花板54的熱空氣61。在天花板附近熱空氣63被冷卻并向下朝地板53流動。通常在天花板54附近存在熱空氣層，而在地板53附近存在冷空氣。
靠近加熱爐的人感到非常熱，而距加熱爐有一定距離的其他人則感到冷。加熱爐不能在整個房間內(nèi)均勻分配熱量。
薄帶可被用作加熱裝置，而且由于其較大的表面面積，因此其可在較低的溫度下工作；但是薄帶或薄金屬片的制造工藝成本很高。這種制造工藝包括電阻材料的蝕刻或反復(fù)輥壓金屬絲。制成的金屬薄片為金屬晶體結(jié)構(gòu)。近年來，又發(fā)明了一些用于薄的非晶態(tài)金屬合金條帶制造的新方法，該方法主要用于磁領(lǐng)域。非晶態(tài)條帶比生產(chǎn)晶態(tài)條帶成本低廉。
廣為采用的非晶態(tài)條帶的制造方法包括一階段熔體離心鑄造技術(shù)(one-stage melt spinning technology)，如在Ohno的美國專利4789022中的實例中所述。
非晶態(tài)金屬合金薄帶被廣泛應(yīng)用于磁領(lǐng)域；由于這些條帶的低工作溫度，所以這種條帶目前還未被用作電加熱裝置。在較高的溫度下，條帶會通過其非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的破壞而損壞。
此外，在非晶態(tài)條帶的現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有提及將其嵌在地板內(nèi)用作加熱裝置的情況。
本發(fā)明的一個目的是為使用者提供一種安全衛(wèi)生的加熱裝置，這種加熱裝置能夠?qū)崿F(xiàn)封閉空間更均勻的加熱。
該目的可由如權(quán)利要求1所述的電加熱元件來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，該目的基本上通過加熱地板來實現(xiàn)，其中加熱地板內(nèi)包括有電加熱元件。每塊地板內(nèi)的加熱裝置都是由非晶態(tài)金屬合金制成的薄帶制成的。
薄帶具有大的面積，從而可以加熱大表面的地板。這種新穎的方法以如下事實為基礎(chǔ)由于采用了大表面面積的加熱裝置，從而可通過較低溫度的加熱裝置給房間傳遞很大的熱能。由于地板不會過熱，因此使用者可以觸摸地板。人也可以赤足行走。因此，對使用者而言，這種加熱裝置更安全。
較低的工作溫度可以防止有害氣味或氣體的生成，例如一氧化碳或苯并芘。從而得到更衛(wèi)生的加熱裝置。
此外，由于地板位于房間最下部的表面上，而熱空氣將會上升，因此可實現(xiàn)房間更均勻的加熱。
本發(fā)明的另一目的是提供一種安裝地板的簡單方法。
該目的可由組合式地板塊結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的電接頭裝置來實現(xiàn)。
因此，盡管地板有先進、有效的結(jié)構(gòu)，但很容易就可以將地板固定到一起，并且可以容易地與電力輸送裝置相連接，從而形成加熱地板。
本發(fā)明的又一目的是提供一種有效的加熱裝置，該裝置可將大部分熱量傳遞給房間。
為實現(xiàn)該目的，加熱元件具有新的結(jié)構(gòu)和效果每塊加熱地板塊都包括一由非晶態(tài)金屬合金條帶制成的加熱元件，這些加熱元件嵌在地板的上層內(nèi)。條帶具有大的表面面積。這樣就可以實現(xiàn)對受熱房間良好的傳導(dǎo)性能，即相對周圍環(huán)境形成較低的熱阻。
較低的熱阻可以較小的溫差向房間傳遞更多的熱能，即地板仍然保持在較低的溫度。地板是溫暖或熱的，但不是很熱。
另外，地板由絕熱材料制成，因此，生成的熱量中僅有一小部分向下流向水泥地基而被浪費掉。大部分熱量將傳遞給受熱房間。
本發(fā)明的再一目的是提供一種低成本制造地板塊的結(jié)構(gòu)和方法。
處于地板加工幾種水平上的創(chuàng)新特征將實現(xiàn)所需的低成本。
首先，地板具有易于裝配的結(jié)構(gòu)，其包括一設(shè)置有受熱塑料薄片的絕緣體，一可被加熱的塑性薄板被連接到絕緣體的上側(cè)。
其次，本發(fā)明公開了一種制造受熱塑性薄板的有效、低成本的方法。
第三，由塑性薄板構(gòu)成的加熱元件由非晶態(tài)薄帶制成，而非晶態(tài)薄帶可由現(xiàn)有的制造方法低成本地制造出來。
第四，基于加熱元件的表面溫度很低的事實，本發(fā)明公開了一種將金屬的電加熱元件與層狀的木材或木材的替代品或塑料一體形成的方法。
下面參照附圖，通過實施例對本發(fā)明作出說明，附圖中圖1示出了在包括有現(xiàn)有加熱裝置的標準房間內(nèi)流動的氣流，該圖還表示出熱空氣流和冷空氣流；
圖2示出了通過使用新的加熱地板系統(tǒng)而在標準房間內(nèi)流動的氣流；圖3示出了加熱地板的頂視圖，其包括加熱地板塊和匯流排裝置；圖4示出了另一種加熱地板的頂視圖，其包括加熱地板塊和匯流排裝置；圖5具體示出了與圖3之地板對應(yīng)的加熱地板塊的透視圖；圖6具體示出了與圖4之地板對應(yīng)的加熱地板塊的透視圖；圖7具體示出了地板塊與電接頭機械連接的透視圖；圖8示出了一種地板塊，這種地板塊內(nèi)嵌有加熱元件；圖9示出了一種地板塊，這種地板塊內(nèi)嵌有另一形狀的加熱元件；圖10具體示出了可與加熱地板塊一起使用的加熱元件之形狀。
參照圖1，圖中示出了在使用熱風(fēng)爐的現(xiàn)有系統(tǒng)中熱量的分配。并詳細示出了這種加熱裝置的缺陷。
參照圖2，圖中示出了用加熱地板塊作新型加熱裝置的優(yōu)點。
房間5包括窗51、門52和地板533，地板內(nèi)嵌有加熱元件(未示出)。
地板533被加熱到溫暖的狀態(tài)，這就導(dǎo)致熱空氣66從加熱地板向上流向天花板54。由于加熱地板533的表面很大，因此加熱地板533與周圍空氣之間的熱阻就較小。這樣只需要將地板533加熱到溫暖狀態(tài)就可以所需速度向房間5傳遞熱能。例如，如果房間內(nèi)空氣的溫度為20℃，那么地板就需要保持在約30至40℃。這樣，就會在空氣流65中形成向上朝天花板54流動的較低溫度的空氣。
被加熱到溫暖狀態(tài)的空氣以適中的速度緩慢向上移動，而在整個地板表面均勻地形成熱空氣。從而，在房間內(nèi)不會存在大的溫差，而且空氣可被更均勻地加熱。
對于在室內(nèi)居住的人而言，無論其何時進入房間5都會感到很舒服。
此外，較小的溫差可減少熱空氣逸出房間和冷空氣進入房間，這樣就會產(chǎn)生能量節(jié)約，并提供更有效的加熱裝置。
圖3示出了加熱地板的頂視圖，其包括多個地板塊部件2。地板塊部件2與常用的鑲木細工地板或木地板具有相同的形狀和尺寸。從而，可將地板部件并列地裝配到一起形成鑲木細工地板。
每個地板塊部件2都包括嵌于其中用于加熱地板的電加熱元件(未示出)。
熱能就是這樣通過地板傳遞給房間的。
每個地板塊內(nèi)的加熱裝置都由非晶態(tài)金屬環(huán)境的薄帶制成。
薄帶具有大的表面面積，從而可以加熱大表面的地板。得到了大面積，同時熱阻又不太低，從而使所需的電力以合理的低電流被消耗。
由于地板與空氣之間的大接觸面積，使得從加熱裝置到房間內(nèi)空氣的熱阻較低。較低的熱阻可使更多的熱能以較小的溫差傳遞給房間，即地板保持較低的溫度。從而，才可能將大量的熱能傳遞給房間，同時地板也通常是溫暖的，并且在任何情況下都不會太熱。
由于地板不會過熱，因此使用者可以接觸地板。人也可以赤足行走。從而使加熱裝置也更安全。另外，由于地板位于房間最下部的表面上，因此熱空氣將上升，從而實現(xiàn)對房間更均勻的加熱。
這樣，對地板的加熱就形成了一個用于混合室內(nèi)空氣的自動空氣循環(huán)。這就防止在地板附近形成冷空氣層，在天花板附近形成熱空氣層。
較低的工作溫度可防止有害氣味或氣體的形成，例如一氧化碳或苯并芘。從而得到更衛(wèi)生的加熱裝置。
由于地板被加熱到一個較低的溫度，即加熱到20至40℃，因此地板內(nèi)的所有材料僅需要承受很低的溫度。從而，可以使用低成本的材料，包括低成本的塑料或木材或中密度纖維板(MDF)。
由于沒有超過使合金不再是非晶體的溫度極限之危險，因此低的工作溫度還允許使用由非晶態(tài)合金制成的加熱條帶。非晶態(tài)條帶可以低成本制成。
如下所述，由于地板塊2及相應(yīng)的電匯流排3的組合式結(jié)構(gòu)，因此可以很容易地用設(shè)置有加熱裝置的地板塊2來組裝地板。
電接頭元件3設(shè)置于鑲木細工地板之下，即設(shè)置于地板塊2之下。每個地板塊2都在其各端上包括一個電觸頭22。
當?shù)匕鍓K2并列設(shè)置于電匯流排3上時，觸頭22與電匯流排3通過電接觸，向地板塊2傳輸電能。接著，電能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能傳遞給房間。
觸頭22的結(jié)構(gòu)說明如下。觸頭位于地板塊的絕緣表面下，以防止觸電和/或短路。
電匯流排3與電源相連接(未示出)，例如與輸電干線連接，這在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。由于地板的低電阻，以及為了減少觸電的危險，必須使用變壓器。
在本發(fā)明的一個實施例中，電源被連接在兩個相鄰的匯流排3之間，從而使電源作用于每個地板塊2上。例如，可以使用一個電源，其中一條輸出線與奇數(shù)的匯流排(第一、第三、第五等)相連接，而另外一條輸出線與偶數(shù)的匯流排(第二、第四、第六等)相連接。使用一個電源為所有的地板塊2提供電壓，這是一個經(jīng)濟的技術(shù)方案。
其另一優(yōu)點在于在每個地板塊2上作用相同的電壓，而且所施加的電壓等于電源的電壓。
本發(fā)明的第三個優(yōu)點在于對于任何一個地板塊來說，所有電路中的電壓都很低。另外，即使部分地板塊2被斷開或除去，也不會影響其他地板塊的性能。其原因在于所有的地板元件塊2都是相互并聯(lián)的。
如果每個地板塊的電阻R都很低，由于N塊地板部件的總電阻更低，等于R/N，那么這種連接方式就很不利。這就需要用大的電流達到所需的熱能。大電流要求匯流排3及電觸頭22的電阻更低。
給地板塊2中的加熱元件施加電能的另一方法是只使匯流排3在末端位置與電源連接，即圖3中最左邊的匯流排3和最右邊的匯流排3。這樣就實現(xiàn)了并聯(lián)/串聯(lián)的連接，同時任何相鄰的匯流排3都相互并聯(lián)，以形成加熱塊，而且所有的加熱塊都相互串聯(lián)。在這種結(jié)構(gòu)中，未處于邊緣上的匯流排3用于使地板塊2相互連接，即頭對頭相接。
電觸頭22最好固定于地板塊2的下部以與匯流排3相連，并與上表面絕緣。這樣，電路就與人隔開，電路設(shè)置于地板內(nèi)及地板下。
觸頭22可包括與匯流排3機械連接的鋼夾裝置(未示出)，以提供良好的電接觸。
此外，這種結(jié)構(gòu)還易于安裝地板。每個地板塊2都設(shè)置于接頭3上并與已經(jīng)被固定的地板塊部件2鄰接，并可立刻實現(xiàn)電連接。另外，這是一種成本低的結(jié)構(gòu)。
或者，對應(yīng)于地板塊部件2和匯流排3上的部件采用凸出/凹入的結(jié)構(gòu)。
因此，這種組合式的地板塊結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的電匯流排裝置提供了一種組裝地板塊的簡單方法。
這樣，盡管地板有先進、有效的結(jié)構(gòu)，但可以很容易地將地板固定到一起，并與電力輸送裝置相連接，以形成加熱地板。
在本發(fā)明的另一實施例(未示出)中，電觸頭22分別設(shè)置于地板塊2的兩側(cè)上，以在相鄰的地板塊2之間實現(xiàn)直接的電連接。
這樣，僅需在地板的兩端設(shè)置匯流排3；在地板的中部，電流從一個地板塊部件2直接流向另一地板部件，從地板的一端流向另一端。
從而，盡管地板的先進及有效的結(jié)構(gòu)，但可以很容易地將地板塊2固定到一起，并通過接頭裝置3與電力輸送裝置相連接，以形成加熱地板。
參照圖4，圖中詳細示出了另一種形式的加熱地板之頂視圖，其包括加熱地板塊2和匯流排3。而且，每個地板塊2都在其兩端各設(shè)置一個電觸頭22。
圖1詳細示出的施加電能的各種方法也可用于本實施例中的地板結(jié)構(gòu)。
在一最佳實施例中，末端的匯流排33設(shè)置于地板線的兩端，而且只有匯流排33被供給電能。中間的匯流排3僅用于使相鄰的地板塊2之端部互連，從而為在加熱元件內(nèi)流動的電流(未示出)提供連續(xù)的路線。
圖5示出了對應(yīng)于圖3所示的地板結(jié)構(gòu)之加熱地板塊2的透視圖。圖中的地板塊2被倒過來了。
地板塊2包括在其各端的凹部21，凹部21用于在其下設(shè)置匯流排(未示出)。因為匯流排以銳角被固定，例如45°，因此本實施例的凹部21為三角形的形狀。
塑料薄板23內(nèi)包括有電加熱裝置，該薄板23形成地板塊2的上表面。外部塑料層為電絕緣層，以隔離通過加熱元件7的電流。
塑料薄板可由高壓層壓塑料薄板制成，以形成抗化學(xué)劑的熱阻表面，其中這種薄板是由用于現(xiàn)有技術(shù)中的蜜胺和酚醛材料構(gòu)成的。這些層壓板被稱為“膠木”。
地板塊主體24可由電和熱的絕緣材料制成，例如木材、中密度纖維板或合適的塑料。地板塊24還提供了機械支撐。
可圍繞地板塊2在其側(cè)面上設(shè)置密封層(未示出)。
為清楚起見，圖中將加熱元件7表示為達到地板塊2的側(cè)面，其實根本沒有必要這樣，如下所述。
電接點包括電連接表面72和機械卡爪裝置27，其中電連接表面72為加熱元件7的一部分，機械卡爪裝置27與電接頭機械連接。
如果加熱元件7嵌在膠木23內(nèi)，那么其端部就會被削去或除去塑料等，以露出其下面的加熱裝置7之金屬表面72。如果加熱元件7被連接到地板塊2之上部塑料表面的一側(cè)，那么就不必設(shè)置表面72，因為其表面已經(jīng)露出。
卡爪27被制造成形，以連接到電接頭上對應(yīng)的孔(未示出)內(nèi)。這樣，當?shù)匕鍓K2朝匯流排下壓時，卡爪27就會卡在孔內(nèi)，從而將地板塊固定在匯流排上。
從而易于安裝地板，同時每塊地板塊2都包括電氣裝置72，以接收電力；和機械裝置27，用于容易地固定在的匯流排上。
地板塊主體24由電和熱的絕緣材料制成，例如由木材、中密度纖維板)或塑料制成。
低的工作溫度允許使用這些低成本的材料，以得到便宜的地板塊2。
地板塊主體24設(shè)置有機械支架和絕熱體。
在地板塊2的上部設(shè)置有膠木或塑料層壓板的薄板23，薄板23內(nèi)設(shè)置有加熱裝置。
加熱元件7產(chǎn)生的熱量通過薄板23的上部薄層流入房間，以向其傳遞熱能。
加熱元件7嵌在電絕緣材料內(nèi)，從而不存在人與電線或加熱元件接觸的危險。薄板23的上部薄層由絕緣材料制成。
采用薄層23，以實現(xiàn)其低的熱阻。
從而實現(xiàn)從加熱元件7到周圍空氣良好的熱傳導(dǎo)。
由于地板塊主體24是由隔熱材料制成的，因此僅有一小部分產(chǎn)生的熱量向下流入水泥地基而被浪費掉。大部分熱量將向上流動，傳導(dǎo)給可被加熱的房間。
這就得到了更有效的加熱裝置。
一任選的密封層(未示出)可固定于地板塊2側(cè)面靠近上層23處上。
密封層可由橡膠、硅樹脂、室溫硫化硅酮橡膠或其他彈性防水的材料制成。當相鄰的地板塊2相互靠近設(shè)置時，密封層形成一密封接頭，以防止水或泥進入地板塊主體24內(nèi)或與地板塊主體下的匯流排接觸。
圖6示出了與圖4之地板塊2對應(yīng)的加熱地板之透視圖。地板塊2設(shè)置有一用于匯流排的凹部21，在該實施例中，由于電接頭以直角固定于地板塊2上，因此凹部為矩形。
設(shè)置于地板塊2之兩端的電接點使電能與膠木或塑料薄板23內(nèi)的加熱元件7連接。
為清楚起見，圖中將加熱元件7表示為達到地板塊2的側(cè)面，其實根本沒有必要這樣，如下所述。
電接點72為加熱元件7之表面的一部分，一對卡爪28與匯流排作機械連接(未示出)。
卡爪28被制造成形，以連接到匯流排之相應(yīng)的孔(未示出)內(nèi)。從而，當?shù)匕鍓K朝匯流排下壓時，卡爪28就會卡在孔內(nèi)，以將地板固定到接頭上。
類似地，在地板塊2的另一端，有另外一個接觸表面73和另外兩對卡爪29連接到電接頭上。
地板塊主體24可由電和熱的絕緣材料制成，例如由木材、中密度纖維板或具有合適機械強度的塑料制成，以提供機械支撐。
地板塊主體還提供一種機械支撐。密封層(未示出)最好圍繞地板在其側(cè)面設(shè)置。
圖7詳細示出了地板塊2與匯流排3的機械連接的透視圖，其中電接頭的頂面向下。
地板塊2以直角固定于匯流排3上。匯流排3是加熱元件7之表面的一部分。
靠近地板塊2之一端固定的一對卡爪29用于與匯流排3機械連接。卡爪29被制造成形，以與匯流排3上相應(yīng)的孔對39接合。
從而，當?shù)匕鍓K2朝匯流排下壓時，一對卡爪29卡在匯流排的一對孔內(nèi)，以將地板塊固定于匯流排上。
匯流排3上的其它孔對，象392、393、394，用于固定其它的地板塊(未示出)。
圖8示出了嵌有加熱元件7的地板塊2。為清楚起見，上部絕緣層已被除去，露出了并聯(lián)的加熱元件臂74，其一端與第一電觸頭72相連接，另一端與電觸頭73連接。
電觸頭72、73為加熱元件7之表面的一部分，并被連接到匯流排(未示出)上。
地板塊主體24由電和熱絕緣材料制成，例如由木材、中密度纖維板或塑料制成，地板塊主體形成機械支撐并隔在臂74之間。
圖9示出了嵌有另一種形狀的加熱元件的地板塊。
為清楚起見，上部絕緣層已被除去，露出了具有折線形狀的加熱元件7。加熱元件7在一端與電觸頭72連接，在其另一端與觸頭73連接。電觸頭72、73為加熱元件7之表面的一部分。
地板塊主體24由電和熱絕緣體制成，例如由木材、中密度纖維板或塑料制成，而且還形成機械支撐。
各觸頭72。73最好設(shè)置于地板塊2的一端。這樣就可以將電能供給橫跨整個地板塊2之長度的加熱裝置。從而，使所有的地板塊都可被加熱。地板塊2的上層包括膠木或塑料層，同時加熱元件7嵌在地板的上層內(nèi)。這樣，加熱元件7就嵌在外部絕緣層與內(nèi)部絕緣層之間。
在一最佳的方法中，上層和地板塊主體24分別單獨制成，并相互連接。
電加熱元件7由非晶態(tài)金屬合金條帶制成。條帶加熱元件7非常薄，其厚度最好為20至35微米，寬度最好為約1至100毫米。不論其表面面積有多大，這種薄帶都具有較高的電阻。在任何情況下，最佳厚度都小于100微米。
非晶態(tài)條帶具有非晶體結(jié)構(gòu)，可通過快速冷卻特殊的合金而得到這種結(jié)構(gòu)。為得到低成本的條帶，加熱元件可通過一階段熔體離心鑄造技術(shù)生成出來。
非晶態(tài)的條帶可用本領(lǐng)域公知的方法制成，例如可參見Ohno的美國專利4,789,022。
由于這種條帶在較低溫度下的脆化，因此這些條帶一直未被用作加熱元件。在約250至300℃的溫度范圍內(nèi)，非晶態(tài)材料變脆，而現(xiàn)有的加熱元件都在600℃或更高的溫度下工作。
本發(fā)明用一種新穎的方法解決了這個問題-用大表面面積的加熱元件嵌在地板內(nèi)，從而允許在低溫下工作。因為不存在超過脆化溫度的危險，因此可以使用非晶態(tài)的條帶。
為進一步降低成本，加熱元件可采用較便宜的合金，這些合金僅能夠在低溫下抗氧化。
下列合金是可用于制造非晶態(tài)條帶并適合于制造本發(fā)明所述之加熱元件的材料之實例Fe80 B20Fe40 Ni40 B15 S14Ni70 Si15 B15
Fe85 B15Fe76 B24Ti48.5 Cu45 Ni5 Si1.5Al65 Co10 Ge25Fe78 B18 Si4此外，可使用只能用于低溫下的低成本絕緣材料。
加熱元件條帶最好用由AMT公司的科學(xué)家開發(fā)出來的方法來制造，即在快速淬火之前過度加熱熔融(液態(tài))合金。該方法可生產(chǎn)出具有更少的局部微觀缺陷的條帶。
這些微觀的缺陷是當電流通過條帶時破裂擴散的主要原因，端部的破裂將導(dǎo)致加熱元件的破壞。
因此，條帶會更可靠，從而使由上述方法制成的加熱元件能夠更長時間地工作。
嵌有加熱元件的地板塊之上表面以如下方式被制成。
塑性薄板(未示出)以類似于制造裝飾層壓板的方法被制造成形的，象“膠木(Formica)”這樣的商品名稱的裝飾層壓板是公知的。就是說，這種薄板是由蜜胺或酚醛浸漬紙或纖維高熱壓縮制成的高壓層壓板。多層這樣的材料相互堆垛在一起，然后施加以壓力和高溫，形成了層壓板。最終產(chǎn)品的整個寬度約為0.7至2毫米。
盡管生產(chǎn)高壓層壓板的方法在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，但是本發(fā)明公開了一種改進的方法，其特征在于在施加壓力與熱能之前，在浸漬紙或纖維層之間不相互接觸地并列放置多個導(dǎo)電的條帶金屬元件7。其產(chǎn)品是條帶金屬元件7嵌在絕緣材料層之間的一種塑性薄板。
條帶金屬元件7最好并聯(lián)設(shè)置，以使其間不會形成不良的電接觸。相鄰條帶之間的距離應(yīng)該等于一個地板塊的寬度，即層壓板被生產(chǎn)出來之后，將其切成多塊單獨的地板塊，每個地板塊內(nèi)都包括有一個金屬條帶。
或者，條帶之間的距離也可以為地板塊寬度的精確分數(shù)，例如寬度的四分之一，從而在地板塊被切開之后，就在每個地板塊內(nèi)并聯(lián)著相應(yīng)數(shù)目的條帶，在本實施例中是四條條帶。
塑料薄板包括用于多個地板塊的層狀單元。通過沿切割線切開塑料薄板而使其被從上到下及左右分開。這就形成了多個頂層(未示出)，每個頂層內(nèi)都包括一個加熱元件，由塑料絕緣層包著。
在將頂層固定到地板的絕緣體上之前，可在頂層之兩端將絕緣層一側(cè)的一部分削去，從而留出電觸頭72、73的位置。削去的面積可以是要固定在該位置上的電觸頭的大小，該面積最好在1至10平方厘米的范圍內(nèi)。
在將薄板分成獨立的地板塊之前或之后除去這些區(qū)域，每塊都連接到地板塊主體上。
這樣，制造加熱地板之上層的方法包括以下步驟A、通過將蜜胺或酚醛浸漬紙或纖維薄板或?qū)釉O(shè)置成約二分之一所需高壓層壓板的寬度而制造第一絕緣層；B、在步驟(A)中設(shè)置的第一絕緣層之頂面上不相互接觸并列地設(shè)置多個導(dǎo)電的金屬條帶7；C、在金屬條帶層之頂面上，通過將蜜胺或酚醛浸漬紙或纖維薄板或?qū)釉O(shè)置成約二分之一所需高壓層壓板的寬度而制造第二絕緣層；D、對整個結(jié)構(gòu)，包括在上述步驟(A)、(B)和(C)設(shè)置的這些層施加壓力和熱量；在上述步驟(D)之后，一個任選的步驟可以是E、在步驟(D)結(jié)束時移去高壓并將溫度降低到常溫后，在對應(yīng)上層各端的一定距離處削去第一或第二絕緣層的一部分，其大小適合于匯流排的大小，以在削去部分處裝配電觸頭72、73。
在步驟(E)之前或之后，一個任選的步驟為F、將最終的層壓板切成塊，每塊都具有地板塊的長度和寬度，而且每塊中都包括至少一個金屬條帶。
在本發(fā)明的另一實施例中，加熱元件可被僅連接到一個絕緣層上而不是兩個絕緣層上，如上所述，各絕緣層分別設(shè)置于加熱裝置的一側(cè)。絕緣層僅用于與周圍環(huán)境隔開；具有金屬條帶的側(cè)面被連接到本身為絕緣體的地板塊主體上，使金屬條帶與另一側(cè)面隔開。
這可通過取消上述的步驟(A)來完成。由于金屬條帶比絕緣層重，因此最好去掉步驟(C)，條帶設(shè)置于底部可在加熱和加壓過程中得到更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
圖10詳細示出了可與加熱地板一起使用的加熱元件。
電加熱條帶7在其兩端具有很寬的區(qū)域，該區(qū)域就是裝配電觸頭72、73的位置。
圖示的條帶7是更長條帶(未示出)的一部分，長的條帶在其端部沿切開線被切開。切開線77用于將連續(xù)的條帶分割成加熱元件。
為形成Z字形截面的加熱元件，條帶的區(qū)域78被切去。
被切去的區(qū)域78用于在觸頭72、73之間形成一細折線形的導(dǎo)電線路79。這樣形成的窄帶79具有增大的電阻，以保持較低的電流，從而在整個地板表面上形成更均勻的熱量分配。
這是一個任選的特征，增加電阻從而保持總電流較小。這樣就實現(xiàn)了電能更有效的分配。同時，該結(jié)構(gòu)使總加熱面積很大，以得到較小的熱阻，從而當?shù)匕宀皇翘珶釙r就可以傳遞熱能。
在一最佳實施例中，金屬條帶7由非晶態(tài)合金制成，以低成本地制造薄帶。
在上述技術(shù)方案的啟示下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可提出各種不同的實施例。
例如，加熱元件可直接放置在地板塊主體上，并用一絕緣材料薄層覆蓋，以使具有電加熱元件的地板位于上層內(nèi)。
該方案替代了分別制造上層的上述方法，所述的上層包括設(shè)置于絕緣層之間的電加熱裝置。
可增設(shè)溫度調(diào)節(jié)裝置，例如包括與控制裝置連接的溫度傳感器，同時將電氣開關(guān)設(shè)置在總線和地板內(nèi)的加熱元件之間。
這樣，就可以施加電力直到溫度得到所需的值，接著開關(guān)自動關(guān)閉。該系統(tǒng)在一封閉的環(huán)路里工作，以保持溫度接近所需值。開關(guān)裝置可使用電力部件，例如三端雙向可控硅開關(guān)元件或可控硅整流器(SCR)。
在一最佳實施例中采用了變壓器，以向地板中的加熱元件輸出一個低電壓和較大的電流。在該實施例中，開關(guān)裝置連接在總線與變壓器之間，即設(shè)置于主回路中。
這樣就可以采用更經(jīng)濟有效的開關(guān)及在較小電流下工作的部件。
溫度傳感器可設(shè)置于地板塊內(nèi)或連接到房間的墻壁上。由于實現(xiàn)了房間內(nèi)更均勻的加熱，因此本發(fā)明的溫度控制也就更加有效。從而，不會在房間的不同位置上存在大的溫差。
盡管所述的實施例涉及用于裝配鑲木地板的地板塊，但也可在不脫離本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，采用其它形狀的地板塊組成其它形式的地板。
權(quán)利要求
1.一種可用于組裝加熱地板的加熱地板塊，包括A、由熱和電絕緣材料制成的地板塊主體，其被制造成形成使得當相鄰的多塊地板塊組裝到一起時，形成加熱地板；B、電加熱元件設(shè)置于地板塊主體的上部，其中加熱元件被一薄的絕緣層所覆蓋；C、設(shè)置于地板塊主體上并與加熱元件之端部連接的電觸頭，從而使加熱元件與電能相連接；其中電加熱元件包括由非晶態(tài)金屬合金制成的薄帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱地板塊，其特征在于每個地板塊的形狀使得當?shù)匕鍓K并列組裝到一起時，能夠形成鑲木地板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱地板，其特征在于所述的地板塊主體是由絕緣材料制成的，這種絕緣材料僅能夠承受20至40℃的低溫，例如低成本的塑料或木材或中密度纖維板。
4.一種可用于組裝加熱地板的加熱地板塊，包括A、地板塊主體由熱和電絕緣材料制成，其被制造成形成使得當相鄰的多塊地板塊組裝到一起時，形成加熱地板；B、一塑性的層狀薄板與地板塊主體的上部相連接，其中電加熱元件嵌在塑料層板內(nèi)，從而使電加熱元件的至少一側(cè)被一層絕緣材料所覆蓋；C、設(shè)置于地板塊主體上并與加熱元件之端部連接的電觸頭，從而使加熱元件與電能相連接；其中所述的電加熱元件包括由非晶態(tài)金屬合金制成的薄帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱地板，其特征在于每個地板塊的形狀使得當?shù)匕鍓K并列組裝到一起時，能夠形成鑲木地板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱地板，其特征在于所述的地板塊主體是由絕緣材料制成的，這種絕緣材料僅能夠承受20至40℃的低溫，例如低成本的塑料或木材或中密度纖維板。
7.一種用于制造嵌有電加熱元件的塑料層壓薄板的方法，所述的薄板與地板塊主體的上部連接，所述的方法包括以下步驟A、通過將蜜胺或酚醛浸漬紙或纖維薄板或?qū)釉O(shè)置成約二分之一所需高壓層板的寬度而制造第一絕緣層；B、在步驟(A)中設(shè)置的第一絕緣層之頂面上不相互接觸并列地設(shè)置多個導(dǎo)電的金屬薄帶；C、在金屬條帶層之頂面上，通過將蜜胺或酚醛浸漬紙或纖維薄板或?qū)釉O(shè)置成約二分之一所需高壓層板的寬度而制造第二絕緣層；D、對整個結(jié)構(gòu)，包括在上述步驟(A)、(B)和(C)設(shè)置的層施加壓力和熱量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造塑料層壓薄板的方法，還包括步驟(D)之后的步驟E、在步驟(D)結(jié)束時移去高壓并將溫度降低到常溫后，在對應(yīng)上層各端的一定距離處削去第一或第二絕緣層的一部分，其大小適合于電氣連接的大小，以在削去部分處裝配電觸頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造塑料層壓薄板的方法，還包括步驟(D)之后的步驟F、將最終的層壓板切成塊，每塊都具有地板塊的長度和寬度，而且每塊中都包括至少一個金屬條帶。
全文摘要
一種加熱地板,包括由熱和電絕緣材料制成的地板塊主體(2),其被成形成使得當相鄰的多塊地板塊組裝到一起時,形成加熱地板。電加熱元件(7)設(shè)置于地板塊主體(2)的上部。電觸頭(73)設(shè)在地板塊主體(2)上和把加熱元件(7)端部與匯流排(3)連接。裝在地板塊主體(2)一端的一對卡爪(29)與匯流排(3)機械連接和卡在一對孔(39)中把地板塊與匯流排(3)連接起來。在匯流排(3)中另外的孔對(392,393,394)用來與其它地板塊連接。
文檔編號F24D13/02GK1249893SQ98803149
公開日2000年4月5日 申請日期1998年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月7日
發(fā)明者埃利澤·阿戴爾, 葉夫根尼·索坎 申請人:高級地板加熱技術(shù)有限公司