ES2914594T3

ES2914594T3 - Calentador de cerámica de calentamiento de fluidos

Info

Publication number: ES2914594T3
Application number: ES18873232T
Authority: ES
Inventors: Naoya Nakanishi; Yusuke Makino; Atsutoshi Sugiyama; Kaoru Osaki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: EP3706508B1; KR20200081378A; CN111279791B; EP3706508A4; JP2019083126A; WO2019087457A1; US20200296802A1; EP3706508A1; JP6792539B2; CN111279791A; KR102382283B1

Abstract

Un calentador de cerámica de calentamiento de fluidos que comprende: un cuerpo de cerámica tubular (13) que tiene una resistencia de generación de calor (41), caracterizado por que comprende además: una capa de recubrimiento exterior (61A) que contiene vidrio como componente principal y que recubre una superficie periférica exterior del cuerpo de cerámica (13); y una capa de recubrimiento interior (61B) que contiene vidrio como componente principal y que recubre una superficie periférica interior del cuerpo de cerámica (13), en donde la capa de recubrimiento interior (61B) está formada para que sea más delgada que la capa de recubrimiento exterior (61A).

Description

DESCRIPCIÓN

Calentador de cerámica de calentamiento de fluidos

Campo técnico

La presente divulgación se refiere a un calentador de cerámica de calentamiento de fluidos utilizado para, por ejemplo, un asiento de inodoro con lavado de agua tibia, un termo eléctrico y un baño en 24 horas.

Antecedentes de la técnica

El asiento de inodoro con lavado de agua tibia suele estar provisto de una unidad de intercambio de calor que tiene un intercambiador de calor que es una caja de resina y un calentador de cerámica. El calentador de cerámica se utiliza para entibiar agua de lavado almacenada en el intercambiador de calor.

El calentador de cerámica para el asiento de inodoro con lavado de agua tibia siempre está en un fluido tal como agua. Por tanto, surge un problema de adhesión de incrustación que procede del calcio y/o magnesio a una superficie del calentador de cerámica en el proceso de uso. Se entiende que, dado que existen asperezas o irregularidades granulométricas en la superficie de la cerámica, la incrustación se adhiere a la superficie del calentador de cerámica. Se sabe que la aparición de esta incrustación en agua dura es más frecuente que en agua blanda, y la incrustación se deposita sobre la superficie del calentador de cerámica al calentar el agua. Cuando la adhesión de la incrustación a la superficie del calentador de cerámica continúa, debido al hecho de que la incrustación depositada en la superficie del calentador de cerámica se está despegando del calentador de cerámica, existe el riesgo de que un canal o una tubería de agua se obstruya con la incrustación.

Para el problema anterior, la solicitud de patente japonesa n.° 2017-020886 desvela una configuración de este tipo de calentador de cerámica en el que una superficie de un cuerpo de cerámica tubular que tiene una resistencia de generación de calor está recubierta con una capa de recubrimiento que contiene vidrio como componente principal. De acuerdo con dicho calentador de cerámica, dado que la superficie del cuerpo de cerámica está recubierta con la capa de recubrimiento, se puede suprimir la adherencia de la incrustación a la superficie del calentador de cerámica. El documento WO 2017/159144 A1 desvela un calentador de cerámica.

Sumario de la invención

Problema técnico

En este caso, se descubre que cuando el calentador de cerámica se usa en algún tipo de agua dura durante un período de tiempo prolongado, especialmente una capa de recubrimiento exterior formada sobre una superficie exterior del cuerpo de cerámica se disuelve en el agua. Para esta cuestión, se puede concebir que al engrosar un grosor de recubrimiento de la capa de recubrimiento, se garantizará la durabilidad de la capa de recubrimiento. Por otro lado, como problema, a medida que el grosor del recubrimiento de la capa de recubrimiento es más grueso, se vuelve más difícil conducir calor generado desde la resistencia de generación de calor al fluido que pasa o fluye a través del interior del calentador de cerámica.

Solución al problema

Un calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación comprende un cuerpo de cerámica tubular que tiene una resistencia de generación de calor; una capa de recubrimiento exterior que contiene vidrio como componente principal y que recubre una superficie periférica exterior del cuerpo de cerámica; y una capa de recubrimiento interior que contiene vidrio como componente principal y que recubre una superficie periférica interior del cuerpo de cerámica. Y la capa de recubrimiento interior está formada para que sea más delgada que la capa de recubrimiento exterior.

De acuerdo con dicho calentador de cerámica, dado que la superficie periférica exterior y la superficie periférica interior del cuerpo de cerámica tubular están recubiertas respectivamente con la capa de recubrimiento exterior y la capa de recubrimiento interior, cada una de las cuales contiene el vidrio como componente principal, se puede suprimir la adherencia de la incrustación a la superficie del calentador de cerámica.

Adicionalmente, dado que la capa de recubrimiento interior está formada para que sea más delgada que la capa de recubrimiento exterior, es posible conducir eficientemente calor generado por la resistencia de generación de calor al fluido que pasa o fluye a través del interior del calentador de cerámica al tiempo que se garantiza la durabilidad de la capa de recubrimiento exterior.

En el calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, la capa de recubrimiento exterior y la capa de recubrimiento interior podrían estar formadas para que tanto una rugosidad superficial media aritmética (Ra) de una superficie de la capa de recubrimiento exterior como una rugosidad superficial media aritmética (Ra) de una superficie de la capa de recubrimiento interior sean 0,5 pm o menos.

De acuerdo con dicho calentador de cerámica, dado que las asperezas o irregularidades granulométricas existentes en la superficie de la cerámica se rellenan con cada capa de recubrimiento, la adherencia de la incrustación se puede suprimir más eficazmente.

Además, en el calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, tanto la capa de recubrimiento exterior como la capa de recubrimiento interior podrían contener un componente de esmaltado.

De acuerdo con dicho calentador de cerámica, ya que cada capa de recubrimiento se puede formar aplicando el esmaltado al calentador de cerámica y horneando el esmaltado, es posible simplificar un proceso de formación de la capa de recubrimiento.

Además, en el calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, el cuerpo de cerámica podría tener; un soporte hecho de cerámica; y una placa de cerámica que se devana alrededor de una periferia exterior del soporte y en la que se incrusta la resistencia de generación de calor. De acuerdo con dicho calentador de cerámica, dado que el cuerpo de cerámica se puede obtener devanando la placa de cerámica alrededor del soporte, el calor se puede generar en un área amplia del cuerpo de cerámica de la manera más uniforme posible.

Adicionalmente, en el calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, la capa de recubrimiento exterior podría formarse de manera que un grosor de la capa de recubrimiento exterior sea más delgado que el de la placa de cerámica.

De acuerdo con dicho calentador de cerámica, dado que el grosor de la capa de recubrimiento exterior es más delgado que el de la placa de cerámica, es posible conducir calor generado por la resistencia de generación de calor al fluido de manera más eficiente.

Asimismo, en el calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, la capa de recubrimiento exterior podría formarse para recubrir toda una región, donde está dispuesta la resistencia de generación de calor, de la placa de cerámica.

De acuerdo con dicho calentador de cerámica, dado que la capa de recubrimiento exterior cubre o recubre toda la región, donde está dispuesta la resistencia de generación de calor, de la placa de cerámica, aunque la placa de cerámica se expanda y contraiga debido a la generación de calor de la resistencia de generación de calor y dicha fuerza para despegar la placa de cerámica actúe sobre la placa de cerámica, ya que la placa de cerámica está cubierta con la capa de recubrimiento exterior, es posible evitar que la placa de cerámica se despegue.

Adicionalmente, en el calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, tanto la capa de recubrimiento exterior como la capa de recubrimiento interior podrían estar hechas de material sin plomo.

De acuerdo con dicho calentador de cerámica, dado que cada capa de recubrimiento está hecha de material sin plomo, es posible suprimir el cambio de color de la capa de recubrimiento causado por el hecho de que el material contiene el plomo cuando está expuesto a una atmósfera reductora.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista frontal de un calentador de cerámica de acuerdo con una realización.

La Figura 2 es una vista transversal tomada a lo largo de la línea M-M de la Figura 1.

La Figura 3 es un dibujo explicativo con una placa de cerámica extendida.

La Figura 4 es un dibujo explicativo (1) que muestra un método de fabricación del calentador de cerámica.

La Figura 5 es un dibujo explicativo (2) que muestra el método de fabricación del calentador de cerámica.

La Figura 6 es un dibujo explicativo (3) que muestra el método de fabricación del calentador de cerámica.

La Figura 7 es un dibujo explicativo (4) que muestra el método de fabricación del calentador de cerámica.

La Figura 8 es una vista transversal local que muestra una estructura transversal en una región de extremo superior del calentador de cerámica.

Realizaciones para llevar a cabo la invención

A continuación se explicarán realizaciones de la presente divulgación con referencia a los dibujos.

[1. Realización]

[1-1. Configuración]

Un calentador de cerámica 11 de la presente realización es, por ejemplo, un calentador de cerámica utilizado para entibiar el agua de lavado en el intercambiador de calor de la unidad de intercambio de calor del asiento de inodoro con lavado de agua tibia.

Como se muestra en la Figura 1, este calentador de cerámica 11 tiene un cuerpo de calentador de cerámica cilíndrico 13 y un reborde 15 que tiene un orificio de inserción en medio del mismo y se ajusta sobre el cuerpo del calentador 13. El reborde 15 está formado, por ejemplo, con cerámica tal como alúmina. El cuerpo del calentador 13 y el reborde 15 están conectados o unidos con material de soldadura fuerte de vidrio 23.

Como se muestra en las Figuras 1 y 2, el cuerpo del calentador 13 está estructurado por un soporte de cerámica cilíndrico 17 y una placa de cerámica 19 devanada alrededor de una periferia exterior del soporte 17. El soporte 17 está conformado en una forma cilíndrica que tiene un orificio de penetración 17A (véase la Figura 8) que penetra en el soporte 17 en una dirección de extremo de punta axial. En la presente realización, el soporte 17 y la placa de cerámica 19 están hechos de cerámica tal como alúmina (AbO3). Un coeficiente de expansión térmica de alúmina está dentro de un rango de 50x10-7/K a 90x10-7/K. En la presente realización, es 70x10-7/K (30 °C ~ 380 °C).

Además, en la presente realización, un diámetro exterior del soporte 17 se establece en 12 mm, un diámetro interior del soporte 17 se establece en 8 mm, y una longitud del soporte 17 se establece en 65 mm. Un grosor de la placa de cerámica 19 se establece en 0,5 mm y una longitud de la placa de cerámica 19 se establece en 60 mm. En este caso, la placa de cerámica 19 no cubre completamente la periferia exterior del soporte 17. Por tanto, una hendidura 21 que se extiende a lo largo de una dirección axial del soporte 17 se forma en una parte de acoplamiento del devanado 20 de la placa de cerámica 19. Adicionalmente, en la presente realización, al menos una parte de una superficie del soporte 17 y al menos una parte de una superficie de la placa de cerámica 19 están cubiertas o recubiertas con una capa de esmaltado 61.

La capa de esmaltado 61 está formada como vitrocerámica que contiene un 60~74 % en peso de Si en términos de SiO²y un 16~30 % en peso de Al en términos de AbO3. Es decir, la capa de esmaltado 61 está hecha de material sin plomo. En este caso, el material sin plomo significa material que no contiene plomo. Sin embargo, el material sin plomo no se limita a material que no contiene plomo completamente, sino que podría ser un material que contenga una cantidad de trazas de plomo siempre que la cantidad de trazas de plomo sea tal que el cambio de color del material causado por el hecho de que el material contenga el plomo al exponerse a una atmósfera reductora no sea visible.

La capa de esmaltado 61 se forma mediante esmaltado aplicado o recubierto al horno. El esmaltado utilizado para la capa de esmaltado 61 de la presente realización es un esmaltado cuyo punto de transición es 830 °C, cuyo punto de deformación es igual o superior a 900 °C, cuyo punto de fusión es 1128 °C y cuyo coeficiente de dilatación térmica es 60x10-7/K (30 °C ~ 700 °C).

El punto de transición indica una temperatura a la que un gradiente de una curva de expansión térmica cambia rápidamente. El punto de deformación indica una temperatura a la que ya no se puede detectar la expansión o el alargamiento del vidrio debido al ablandamiento del vidrio en una medición de expansión térmica y esto aparece como un punto de flexión de la curva de expansión térmica.

El material de la capa de esmaltado 61 se selecciona para que el punto de deformación de la capa de esmaltado 61 sea una temperatura máxima durante el uso del calentador de cerámica 11 o superior. Cabe señalar que las especificaciones de un cableado del calentador 41 podrían determinarse de acuerdo con el punto de deformación de la capa de esmaltado 61. En este caso, la temperatura máxima durante el uso del calentador de cerámica 11 significa, por ejemplo, una temperatura del cableado del calentador 41 cuando el cableado del calentador 41 genera calor a una salida máxima durante el uso del calentador de cerámica 11.

Es decir, el esmaltado y la salida del cableado del calentador 41, etc. se establecen de manera que la temperatura de la capa de esmaltado 61 no se convierta en una temperatura del punto de deformación del esmaltado o superior debido al cableado del calentador 41.

Como se muestra en las Figuras 2 y 3, el cableado del calentador 41 que tiene un patrón de serpentín y un par de terminales internos 42 se proporcionan dentro de la placa de cerámica 19. En la presente realización, el cableado del calentador 41 y los terminales internos 42 contienen tungsteno (W) como componente principal. Los terminales internos 42 están conectados eléctricamente a respectivos terminales externos 43 que están formados en una superficie periférica exterior de la placa de cerámica 19 a través de conductores (no mostrados), etc., como se muestra en la Figura 1.

El cableado del calentador 41 tiene una pluralidad de partes del cableado 44 que se extienden a lo largo de la dirección axial del soporte 17 y partes de conexión 45 que conectan dos partes del cableado adyacentes 44. Un par de partes del cableado 44 colocadas en ambas partes de extremo cuando se observa la placa de cerámica 19 desde una dirección de grosor están dispuestas sobre lados opuestos de la parte de acoplamiento del devanado 20 de la placa de cerámica 19 como se muestra en la Figura 2, y un primer extremo de la parte del cableado 44 está conectada al terminal interno 42 y un segundo extremo de la parte de cableado 44 está conectado a otro segundo extremo de la parte de cableado adyacente 44 a través de la parte de conexión 45.

En este caso, el primer extremo indica un extremo superior en la Figura 3 y el segundo extremo indica un extremo inferior en la Figura 3. Además, con respecto a las partes del cableado 44 dispuestas entre el par de partes del cableado 44 colocadas en ambas partes de extremo cuando se observa la placa de cerámica 19 desde la dirección del grosor, el primer extremo de la parte de cableado 44 está conectado a otro primer extremo de la parte de cableado adyacente 44 a través de la parte de conexión 45, y el segundo extremo de la parte de cableado 44 está conectado a otro segundo extremo de la parte de cableado adyacente 44 a través de la parte de conexión 45.

Como se muestra en las Figuras 2 y 3, un ancho de línea W1 de la parte de cableado 44 de la presente realización se establece en 0,60 mm, y un grosor de la parte de cableado 44 se establece en 15 pm. De la misma manera, un ancho de línea W2 de la parte de conexión 45 de la presente realización se establece en 0,60 mm, y un grosor de la parte de conexión 45 se establece en 15 pm. Es decir, el ancho de línea W1 de la parte de cableado 44 es igual que el ancho de línea W2 de la parte de conexión 45. Además, el grosor de la parte de cableado 44 también es igual que el grosor de la parte de conexión 45. Por tanto, un área transversal de la parte de cableado 44 es igual a un área transversal de la parte de conexión 45.

Como se muestra en la Figura 2, en la placa de cerámica 19, un grosor t de una superficie 46 de la parte de cableado 44, que se convierte en el cableado del calentador 41 después, hasta una superficie periférica exterior 47 de la placa de cerámica 19 es de 0,2 mm. Además, una distancia w desde un borde de extremo de la parte de cableado 44 hasta una superficie de extremo 48 de la placa de cerámica 19 en la parte de acoplamiento de devanado 20 es de 0,7 mm. En este caso, la "distancia w" es una longitud a lo largo de una dirección circunferencial del soporte 17 que tiene forma cilíndrica. Asimismo, una distancia L entre el par de partes del cableado 44 dispuestas en lados opuestos de la parte de acoplamiento de devanado 20 es de 2,4 mm. En este caso, la "distancia L" es una longitud de una línea recta que conecta ambos extremos del par de partes del cableado 44. El ancho de la hendidura 21 formada en la parte de acoplamiento del devanado 20 se obtiene de una expresión de "L-2w" y, en la presente realización, es de 1 mm.

Después, como se muestra en la Figura 8, la capa de esmaltado 61 tiene una capa de recubrimiento exterior 61A y una capa de recubrimiento interior 61B.

La capa de recubrimiento exterior 61A está formada para cubrir o recubrir al menos una región de formación del cableado del calentador 41 de una superficie exterior cilíndrica (o una superficie exterior tubular) del cuerpo del calentador 13 (el soporte 17 y la placa de cerámica 19). La capa de recubrimiento interior 61B está formada para cubrir o recubrir al menos una región H, donde está dispuesto el cableado del calentador 41, de una superficie interior cilíndrica (o una superficie interior tubular) (una superficie interior del orificio de penetración 17A) del cuerpo del calentador 13 (el soporte 17 y la placa de cerámica 19).

Además, la capa de recubrimiento exterior 61A está formada para cubrir o recubrir al menos una parte de una región lateral de extremo superior F que está situada en un lado de extremo superior con respecto a la región H, donde está dispuesto el cableado del calentador 41, del cuerpo del calentador 13 (el soporte 17 y la placa de cerámica 19). Además, la capa de recubrimiento interior 61B se establece de manera que un valor máximo T1 de un grosor de la capa de recubrimiento interior 61B en la región H sea menor que el valor máximo T2 de un grosor de la capa de recubrimiento exterior 61A en la región H (T1 < T2 ).

[1-2. Método de fabricación]

Después, se explicará un método de fabricación del calentador de cerámica 11.

En primer lugar, una suspensión similar a la arcilla que contiene alúmina como componente principal se carga en una extrusora convencionalmente conocida (no mostrada), y se moldea un miembro tubular. Después de secar el miembro tubular moldeado, el miembro tubular moldeado seco se somete a una calcinación (precocción o prehorneado) a una temperatura predeterminada (por ejemplo, aproximadamente 1000 °C), luego se obtiene el soporte 17 como se muestra en la Figura 4.

Además, utilizando material cerámico cuyo principal componente es polvo de alúmina, después se forman unas placas verdes de cerámica primera y segunda 51 y 52 que se convierten en la placa de cerámica 19. Como método para formar la placa verde de cerámica, se puede usar un método de moldeo muy conocido tal como un método de rasqueta.

Entonces, usando un dispositivo de impresión de pasta muy conocido (no mostrado), se imprime una pasta conductora sobre una superficie de la primera placa verde de cerámica 51. En la presente realización, como pasta conductora, se emplea una pasta de tungsteno. Como resultado, como se muestra en la Figura 5, un electrodo sin hornear 53 que se convierte en el cableado del calentador 41 y después en los terminales internos 42 se forma sobre la superficie de la primera placa verde de cerámica 51. Se ajusta una posición del electrodo sin hornear 53, por ejemplo, para que sea un tamaño obtenido añadiendo contracción durante el horneado con respecto a una posición del cableado del calentador 41.

Después de secar la pasta conductora, la segunda placa verde de cerámica 52 se lamina sobre una superficie impresa de la primera placa verde de cerámica 51, es decir, una superficie sobre la que se forma el electrodo sin hornear 53, y una fuerza de presión se aplica a este laminado en una dirección de laminado de la placa. Como resultado, como se muestra en la Figura 6, las placas verdes de cerámica primera y segunda 51 y 52 se unen, y se forma un laminado de placa verde 54.

En este caso, se ajusta un grosor de la segunda placa verde de cerámica 52, por ejemplo, para que sea un tamaño obtenido añadiendo contracción durante el horneado con respecto al grosor t desde una parte del cableado dispuesta más externamente 44 de las partes del cableado 44 del cableado del calentador 41 hasta la superficie periférica exterior 47 de la placa de cerámica 19. Además, usando el dispositivo de impresión de pasta, se imprimen pastas conductoras sobre una superficie de la segunda placa verde de cerámica 52. Como resultado, después se forman electrodos sin hornear 55 que se convierten en los terminales externos 43 sobre la superficie de la segunda placa verde de cerámica 52.

Después, como se muestra en la Figura 7, se aplica pasta cerámica tal como pasta de alúmina a una superficie lateral del laminado de placa verde 54, y el laminado de placa verde 54 se devana alrededor y se une a una superficie periférica exterior 18 del soporte 17. En este momento, se ajusta un tamaño del laminado de placa verde 54 para que ambas partes de extremo del laminado de placa verde 54 no se superpongan.

Después, se aplica esmaltado a una región predeterminada que está situada en un lado de extremo superior con respecto a los electrodos sin hornear 55. Después de llevar a cabo un proceso de secado y un proceso de desengrasado mediante un método conocido, se lleva a cabo un horneado simultáneo (o una cocción simultánea) a una temperatura predeterminada a la que se pueden sinterizar la alúmina y el tungsteno del laminado de placa verde 54. La temperatura predeterminada en este caso es, por ejemplo, aproximadamente 1400 °C ~ 1600 °C.

Como resultado, la alúmina en las placas verdes de cerámica 51 y 52 y el tungsteno en la pasta conductora se sinterizan simultáneamente. Entonces, el laminado de placa verde 54 se convierte en la placa de cerámica 19, el electrodo sin hornear 53 se convierte en el cableado del calentador 41 y los terminales internos 42, y los electrodos sin hornear 55 se convierten en los terminales externos 43. Asimismo, la capa de esmaltado 61 se forma en la región predeterminada que se encuentra en el lado del extremo superior con respecto a los terminales externos 43.

Con respecto a la aplicación del esmaltado mencionado anteriormente, el esmaltado se aplica al lado de extremo superior del soporte 17, por ejemplo, empapando el lado de extremo superior del soporte 17 con la placa de cerámica 19 sinterizada, es decir, empapando un extremo del soporte 17, que es un lado de extremo situado lejos de los terminales externos 43, hacia abajo en una dirección vertical, en un baño en el que el esmaltado se almacena para empapar el soporte 17 desde el lado de extremo superior del soporte 17 hasta una posición predeterminada del soporte 17.

Cabe señalar que la posición predeterminada indica, como se muestra en las Figuras 1 y 3, una posición que cubre o recubre toda la región H cuando una región, donde está dispuesto el cableado del calentador 41, de la placa de cerámica 19 es la región H, y también una posición en la que los terminales externos 43 no están cubiertos o recubiertos. En la Figura 1, una región mostrada por un patrón sombreado indica una región donde se forma la capa de esmaltado 61. La región H indica un área donde el cableado del calentador 41 está dispuesto con el cableado del calentador 41 doblado hacia atrás.

Por este proceso, el esmaltado se aplica a una superficie periférica exterior y a una superficie periférica interior de la superficie del cuerpo del calentador 13. Entonces, al hornear o cocer esto, la superficie periférica exterior y la superficie periférica interior de la superficie del cuerpo del calentador 13 están cubiertas o recubiertas con la capa de esmaltado 61. Es decir, la capa de recubrimiento exterior 61A se forma en la superficie periférica exterior del cuerpo del calentador 13, y la capa de recubrimiento interior 61B se forma en la superficie periférica interior del cuerpo del calentador 13.

El grosor de la capa de esmaltado 61 puede establecerse arbitrariamente ajustando la viscosidad y/o la cantidad de aplicación del esmaltado. Como método de aplicación del esmaltado, se puede emplear un método arbitrario tal como la aplicación con un cepillo y un recubrimiento por pulverización. En la presente realización, un estado de aplicación del esmaltado, que guarda relación con el grosor de la capa de esmaltado 61, se ajusta de manera que el valor máximo T1 del grosor de la capa de recubrimiento interior 61B en la región H sea menor que el valor máximo T2 del grosor de la capa de recubrimiento exterior 61A en la región H (T1 < T2). El grosor de la capa de esmaltado 61 (más específicamente, valores máximos de la capa de recubrimiento exterior 61A y la capa de recubrimiento interior 61B) se ajusta en el momento de la aplicación del esmaltado para que sea más delgado que un grosor del laminado de placa verde 54. Además, el valor máximo T2 del grosor de la capa de recubrimiento exterior 61A en la región H se ajusta hasta tal punto que la capa de recubrimiento exterior 61A no interfiere con la inserción del cuerpo del calentador 13 dentro del orificio de inserción del reborde 15 cuando se conecta el cuerpo del calentador 13 al reborde 15.

Después, los terminales externos 43 se niquelan, entonces se obtiene el cuerpo calentador 13. En este caso, la capa de esmaltado 61 podría formarse aplicando el esmaltado al cuerpo del calentador sinterizado 13 y horneándolo.

Después, el reborde 15 hecho de alúmina se ajusta sobre el cuerpo del calentador 13 en una posición de fijación predeterminada del cuerpo del calentador 13.

En este momento, como se muestra en la Figura 1, el cuerpo del calentador 13 y el reborde 15 se fijan mediante soldadura a través del material de soldadura fuerte de vidrio 23, entonces se completa el calentador de cerámica 11.

[1-3. Ejemplo de experimento]

A continuación se explicará un ejemplo de experimento que se llevó a cabo para evaluar el rendimiento del calentador de cerámica 11 de la presente realización.

En primer lugar, las muestras de medición se prepararon de la manera siguiente. Como muestra de la realización, un calentador de cerámica, denominado muestra A, se preparó de la siguiente manera; un grosor t desde la superficie del cableado del calentador hasta la superficie periférica exterior de la placa de cerámica es de 0,18 mm, una distancia w desde el borde de extremo del cableado del calentador hasta la superficie de extremo de la placa de cerámica es de 0,6 mm, una distancia L entre el par de partes del cableado dispuestas en lados opuestos de la parte de acoplamiento de devanado es de 1,4 mm, un ancho (= L-2w) de la hendidura formada en la parte de acoplamiento del devanado es de 0,2 mm, y el esmaltado se aplica y forma de manera que la capa de recubrimiento interior sea más fina que la capa de recubrimiento exterior. En este caso, en cuanto a una definición del grosor t, la distancia w y la distancia L, es igual que una definición de las que se muestran en la Figura 2.

Además, como muestra de un ejemplo comparativo, un calentador de cerámica, denominado muestra B, se preparó de la siguiente manera; el esmaltado se aplica y se forma de manera que la capa de recubrimiento interior sea más gruesa que la capa de recubrimiento exterior. Una diferencia entre la muestra A y la muestra B es solo una relación de grosor entre la capa de recubrimiento interior y la capa de recubrimiento exterior, y otras estructuras son iguales.

Cada sección transversal de las muestras A y B se obtuvo mediante un SEM, y una rugosidad superficial media aritmética (Ra) de cada una de las capas de esmaltado y la superficie de la placa de cerámica y cada grosor en la dirección de laminación se identificaron a partir de imágenes SEM transversales obtenidas. Como resultado, tanto la rugosidad superficial media aritmética (Ra) de una superficie de la capa de recubrimiento exterior de la muestra A como una rugosidad superficial media aritmética (Ra) de una superficie de la capa de recubrimiento interior de la muestra A fueron de 0,5 pm o menos. El resultado de la muestra B fue igual que el de la muestra A. Cada grosor de las capas de recubrimiento exterior de las muestras A y B fue de aproximadamente 100 pm, que es más delgado que los de las respectivas placas cerámicas. Un grosor de la capa de recubrimiento interior de la muestra A fue de aproximadamente 10 pm.

Al llevar a cabo una prueba de resistencia de los calentadores de cerámica de las muestras A y B manejando los calentadores cerámicos en agua dura (dureza de 480 mg/l) con el agua fluyendo durante 350 horas de un tiempo de activación en las mismas condiciones, no hubo adhesión de la incrustación en ambas muestras A y B. Además, un resultado obtenido mostró que una temperatura del agua de la muestra A se aumenta rápidamente en comparación con la muestra B. Cada grosor de las capas de recubrimiento exterior de las muestras A y B después de la prueba de resistencia fue más delgado en aproximadamente 16 pm. Mientras tanto, no hubo ningún cambio en el grosor de la capa de recubrimiento interior de las dos muestras A y B.

Del resultado anterior, se descubre que, al asegurar la capa de recubrimiento exterior con el grosor de recubrimiento de 20 pm o más, se asegura la durabilidad de la capa de recubrimiento exterior. Adicionalmente, también se descubre que, al formar la capa de recubrimiento de manera que la capa de recubrimiento interior sea más delgada que la capa de recubrimiento exterior, la temperatura del agua se puede aumentar de manera eficiente.

[2. Otras realizaciones]

Aunque la presente divulgación se ha explicado de acuerdo con la realización descrita anteriormente, la presente divulgación no se limita a la realización anterior, sino que incluye diversas modificaciones.

(2a) En la realización anterior, aunque no se especifica el tipo de voltaje aplicado entre el par de terminales internos 42, se puede aplicar voltaje de CA entre el par de terminales internos 42, y se puede aplicar voltaje de CC entre el par de terminales internos 42.

(2b) En la realización anterior, la capa de esmaltado 61 se forma en el calentador de cerámica 11. Sin embargo, esto no se limita a la capa de esmaltado 61. Por ejemplo, en el calentador de cerámica 11 se podría formar una capa de recubrimiento que tenga vidrio como componente principal y que tenga una cantidad trazas de metal tal como hierro como una mezcla.

(2c) La realización anterior especifica que la temperatura máxima durante el uso del calentador de cerámica 11 es la temperatura máxima del cableado del calentador 41 cuando el cableado del calentador 41 genera calor durante el uso del calentador de cerámica 11. Sin embargo, aunque la temperatura máxima del cableado del calentador 41 exceda la temperatura del punto de deformación de la capa de esmaltado 61, no hay ningún problema siempre que una temperatura de la capa de recubrimiento 61 se convierta en el punto de deformación de la capa de esmaltado 61 o menos. Es decir, la temperatura máxima durante el uso del calentador de cerámica 11 podría ser una temperatura máxima de la capa de esmaltado 61.

(2d) En la realización anterior, el establecimiento se hace de manera que el punto de deformación de la capa de esmaltado 61 sea el punto de deformación del material de soldadura fuerte de vidrio 23 o superior o la temperatura máxima durante el uso del calentador de cerámica 11 o superior. Sin embargo, la configuración no se limita a esto. Por ejemplo, en un caso en el que se forme una capa metalizada sobre la superficie periférica exterior del cuerpo del calentador 13 y un reborde de metal se conecte o se una sobre la capa metalizada usando material de soldadura fuerte de metal, podría hacerse el establecimiento de manera que el punto de deformación de la capa de esmaltado 61 sea un punto de fusión del material de soldadura fuerte de metal o superior. Aunque se puede producir un cambio de color del esmaltado si el esmaltado contiene plomo, dado que la conexión (o unión) se lleva a cabo en una atmósfera reductora para que el material de soldadura fuerte no se oxide y la capa de esmaltado 61 utilizada en la presente realización está hecha de material sin plomo, es posible suprimir el cambio de color causado por el hecho de que el plomo existe en la atmósfera reductora. Además, el establecimiento podría hacerse de manera que el punto de transición de la capa de esmaltado 61 sea el punto de transición del material de soldadura fuerte de vidrio 23 o superior o la temperatura máxima durante el uso del calentador de cerámica 11 o superior. Asimismo, el establecimiento podría hacerse de manera que un punto de ablandamiento de la capa de esmaltado 61 sea un punto de ablandamiento del material de soldadura fuerte de vidrio 23 o superior o la temperatura máxima durante el uso del calentador de cerámica 11 o superior.

(2e) Una pluralidad de funciones que tiene un componente de la realización anterior podría realizarse mediante una pluralidad de componentes, y una función que tiene un componente de la realización anterior podría realizarse mediante una pluralidad de componentes. Además, una pluralidad de funciones que tienen una pluralidad de componentes podría realizarse mediante un componente, y una función realizada por una pluralidad de componentes podría realizarse mediante un componente. Adicionalmente, podría omitirse una parte de la configuración o estructura anterior. Asimismo, al menos una parte de la configuración o estructura anterior podría añadirse a una configuración o estructura de otra realización descrita anteriormente, o podría reemplazarse. La presente divulgación incluye todas las modificaciones y equivalentes de diseño pertenecientes al alcance técnico de la presente divulgación.

(2f) La presente divulgación se puede realizar no solo mediante el calentador de cerámica 11 anterior, sino también diversos aspectos tales como un sistema que tenga el calentador de cerámica 11 como componente.

[3. Correspondencia de término]

El cableado del calentador 41 corresponde a un ejemplo de una resistencia de generación de calor, y el cuerpo del calentador 13 corresponde a un ejemplo de un cuerpo de cerámica. Además, la capa de esmaltado 61 corresponde a un ejemplo de una capa de recubrimiento, y el material de soldadura fuerte de vidrio 23 corresponde a un ejemplo de un material de conexión o unión.

EXPLICACIÓN DE REFERENCIAS

11 ■■■ calentador de cerámica, 13 ■■■ cuerpo del calentador, 15- - reborde, 15A ■■■ orificio de inserción, 17 ■■■ soporte, 17A ■■■ orificio de penetración, 17B ■■■ superficie de extremo superior, 18 ■■■ superficie periférica exterior, 19 ■■■ placa de cerámica, 19A ■■■ parte escalonada, 20 ■■■ parte de acoplamiento de devanado, 21---- hendidura, 23 ■■■ material de soldadura fuerte de vidrio, 41 ■■■ cableado del calentador, 61 ■■■ capa de esmaltado, 61A ■■■ capa de recubrimiento exterior, 61B ■■■ capa de recubrimiento interior

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un calentador de cerámica de calentamiento de fluidos que comprende:

un cuerpo de cerámica tubular (13) que tiene una resistencia de generación de calor (41), caracterizado por que comprende además:

una capa de recubrimiento exterior (61A) que contiene vidrio como componente principal y que recubre una superficie periférica exterior del cuerpo de cerámica (13); y

una capa de recubrimiento interior (61B) que contiene vidrio como componente principal y que recubre una superficie periférica interior del cuerpo de cerámica (13), en donde

la capa de recubrimiento interior (61B) está formada para que sea más delgada que la capa de recubrimiento exterior (61A).

2. El calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde:

la capa de recubrimiento exterior (61A) y la capa de recubrimiento interior (61B) están formadas para que tanto una rugosidad superficial media aritmética (Ra) de una superficie de la capa de recubrimiento exterior (61A) como una rugosidad superficial media aritmética (Ra) de una superficie de la capa de recubrimiento interior (61B) sean de 0,5 |jm o menos.

3. El calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde: tanto la capa de recubrimiento exterior (61A) como la capa de recubrimiento interior (61B) contienen un componente de esmaltado.

4. El calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, en donde:

el cuerpo de cerámica (13) tiene;

un soporte hecho de cerámica (17); y

una placa de cerámica (19) que se devana alrededor de una periferia exterior del soporte (17) y en la que se incrusta la resistencia de generación de calor (41).

5. El calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 4, en donde:

la capa de recubrimiento exterior (61A) se forma de manera que un grosor de la capa de recubrimiento exterior (61A) sea más delgado que el de la placa de cerámica (19).

6. El calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 5, en donde:

la capa de recubrimiento exterior (61A) se forma para recubrir toda una región, donde está dispuesta la resistencia de generación de calor (41), de la placa de cerámica (19).

7. El calentador de cerámica de calentamiento de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, en donde:

tanto la capa de recubrimiento exterior (61A) como la capa de recubrimiento interior (61B) están hechas de material sin plomo.