CN110719653A - 陶瓷加热器 - Google Patents
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Abstract
在陶瓷加热器中，经由利用绝缘材料接合的金属制的凸缘而在外部可靠地接地。在具备沿轴线方向延伸的陶瓷制的筒状的加热器主体和外嵌于加热器主体的金属制的环状的凸缘的陶瓷加热器中，在凸缘连接有地线，凸缘具有凹状部，该凹状部由沿轴线方向延伸的圆筒状的侧部和与侧部相连并以在直径方向上缩径的方式弯曲的底部构成，在凹状部中填充有绝缘材料，凸缘经由绝缘材料接合于所述加热器主体，凸缘还具有与底部相连并向轴线方向上的前端侧延伸而直接暴露于水中的延伸部。
Description
技术领域
本发明涉及用于例如热水冲洗马桶、电热水器、24小时浴缸等之中的陶瓷加热器。
背景技术
通常，在热水冲洗马桶中具备热交换单元，该热交换单元具有作为树脂制的容器的热交换器和陶瓷加热器。陶瓷加热器被用于加热收容于热交换器内的清洗水。
通常，在热水冲洗马桶中使用具有树脂制的容器(热交换器)的热交换单元。在该热交换中，为了加热收容于热交换器内的清洗水而安装有筒状的陶瓷加热器。
作为这种陶瓷加热器，公知有在圆筒状的陶瓷制的加热器主体外嵌圆环状的金属制的凸缘并经由玻璃将加热器主体与凸缘接合的陶瓷加热器(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-069083号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，为了防止在陶瓷加热器的表面产生裂痕而加热器部在水中露出进而漏电的事故，采取了通过对金属制的凸缘连接地线来在外部接地的对策。然而，由于接合凸缘的玻璃为绝缘性的，因此如图6所示，存在因玻璃覆盖至凸缘的外表面而凸缘的外表面未暴露于水中的可能性。此时存在因凸缘未接触到水而无法在外部接地的担忧。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个方案的陶瓷加热器具备沿轴线方向延伸的陶瓷制的筒状的加热器主体和外嵌于所述加热器主体的金属制的环状的凸缘，其中，在所述凸缘连接有地线，所述凸缘具有凹状部，所述凹状部由沿所述轴线方向延伸的圆筒状的侧部和与该侧部相连并以在直径方向上缩径的方式弯曲的底部构成，在所述凹状部中填充有绝缘材料，所述凹状部经由该绝缘材料接合于所述加热器主体，所述凸缘还具有延伸部，所述延伸部与所述底部相连并向所述轴线方向上的前端侧延伸而直接暴露于水中。
根据这样的陶瓷加热器，通过延伸部直接暴露于水中而能够经由地线在外部可靠地接地。
另外，在本发明的一个方案的陶瓷加热器中也可以是如下结构：所述延伸部比所述绝缘材料更向所述轴线方向上的前端侧突出。
根据这样的陶瓷加热器，通过延伸部比绝缘材料更向轴线方向上的前端侧突出而能够使延伸部易于暴露在水中。
另外，在本发明的一个方案的陶瓷加热器中，绝缘材料可以由玻璃构成。
根据这样的陶瓷加热器，能够简化凸缘的接合工序。
另外，在本发明的一个方案的陶瓷加热器中也可以是如下结构：所述延伸部从所述底部的外表面突出0.5mm以上。
根据这样的陶瓷加热器，由于延伸部从底部的外表面突出0.5mm以上，因此能够使延伸部容易暴露于水中。
附图说明
图1的(a)是将本发明具体化而得到的实施方式中的陶瓷加热器的主视图，(b)是将此陶瓷加热器的凸缘及玻璃的部分沿轴向切断时的局部剖视图。
图2是透过实施方式的陶瓷加热器的玻璃部分而示出的俯视图。
图3是将实施方式的陶瓷加热器的陶瓷层的加热器图案层一侧展开而示出的说明图。
图4的(a)是示出实施方式的陶瓷加热器的凸缘的俯视图，(b)是(a)的A-A剖视图。
图5是将实施方式的陶瓷加热器的凸缘及玻璃的部分沿轴向切断时的主要部分放大剖视图。
图6是将现有例的陶瓷加热器的凸缘及玻璃的部分沿轴向切断时的主要部分放大剖视图。
图7是将实施方式的陶瓷加热器的凸缘及玻璃的部分沿轴向切断时的主要部分的放大剖视图。
图8的(a)～(f)是示出实施方式的陶瓷加热器的制造方法的说明图。
标号说明
11…陶瓷加热器，13…加热器主体，15…凸缘，16…凹状部，27…孔部，33…玻璃，35…玻璃积存部，S1…第一面，S2…第二面
具体实施方式
以下，基于图1～图8对将本发明具体化而得到的一个实施方式的陶瓷加热器及其制造方法进行说明。
本实施方式的陶瓷加热器11例如是在热水冲洗马桶的热交换单元的热交换器中被用来加热清洗水的陶瓷加热器。
如图1、图2所示，该陶瓷加热器11具备形成圆筒状的陶瓷制的加热器主体13和外嵌于加热器主体13的金属制的圆环状的凸缘15。加热器主体13由陶瓷管17和覆盖该陶瓷管17的外周的大致整体的陶瓷层19构成。在本实施方式中，将陶瓷管17的外径设定为10mmΦ、内径设定为8mmΦ、长度设定为65mm，将陶瓷层19的厚度设定为0.5mm、长度设定为60mm。由于陶瓷层19并未完全覆盖陶瓷管17的外周，因此在加热器主体13的外周面14上形成有沿轴向延伸的例如宽度1mm×深度0.5mm的槽部21。
构成该加热器主体13的陶瓷管17及陶瓷层19例如由氧化铝构成。氧化铝的热膨胀系数处于50×10-7/K～90×10-7/K的范围内，在本实施方式之中为70×10-7/K(30℃～380℃)。
如图3所示，在陶瓷层19的内周面(陶瓷管17一侧的面)或内部形成有蜿蜒的图案形状的加热器图案层22及一对内部端子23。这些内部端子23经由未图示的通孔导体等与陶瓷层19的外周面的端部的外部端子25(参照图1)电连接。
如图4所示，凸缘15是例如由不锈钢等金属构成的圆环状的构件，是板材的中央部分向第一面S1一侧弯曲而形成为凹状(杯状)的构件。更具体而言，本实施方式的凸缘15是例如通过将厚度为1mm的板材弯曲而形成的构件。在板材的中央部形成有将作为内表面的第一面S1与作为外表面的第二面S2连通的孔部27。在本实施方式中，凹状部16的开口部侧(即图4的(b)的上侧)的内径例如设定为16mmΦ。另一方面，凹状部16的底部侧(即图4的(b)的下侧)的内径，即孔部27的内径例如设定为12mmΦ。另外，在凹状部16的开口部连接有地线34(参照图1)从而在外部接地。
另外，凸缘15整体的高度H1(图4的(b)的上下方向)例如为6mm，由以半径r(例如1.5mm)进行弯曲的底部29、从底部29向上方(沿轴向)延伸的圆筒状的侧部31和从底部29向下方(沿轴向)延伸的延伸部32构成。即凸缘15具有凹状部16，该凹状部16由沿轴线方向延伸的圆筒状的侧部31和与侧部31相连并以在直径方向上缩径的方式弯曲的底部29构成。并且还具有与底部29相连并向轴线方向上的前端侧延伸而直接暴露于水中的延伸部32。
需要说明的是，例如，从底部29的前端侧的外表面到延伸部32的下端为止的高度H2为1.5mm，从底部29的前端侧的外表面到开口部的上端为止的高度H3为4.5mm。另外，半径r是指沿轴向的剖面中的半径。
在此，形成凸缘15的金属的热膨胀系数为100×10-7/K～200×10-7/K的范围内的值。例如，在凸缘15由SUS304(主要成分为Fe、Ni、Cr)制成的情况下，其热膨胀系数为178×10-7/K(30℃～380℃)，在由SUS430(主要成分为Fe，Cr)制成的情况下，其热膨胀系数为110×10-7/K(30℃～380℃)。
在本实施方式中，如图5所示，凸缘15的凹状部16中由加热器主体13的外周面14与作为凸缘15的内表面的第一面S1围成的空间成为填充玻璃33的玻璃积存部35。需要说明的是，在图1及图2中对于玻璃33的部分用阴影线进行表示。
需要说明的是，第一端在图3中表示上端，第二端在图3中表示下端。另外，在从厚度方向观察陶瓷片材19时，对于位于一对配线部之间的配线部，第一端经由连接部与相邻的配线部的第一端连接，第二端经由连接部与相邻的配线部的第二端连接。
在玻璃积存部35中，玻璃33被填充至玻璃积存部35的高度H4的1/3以上，通过该玻璃33将加热器主体13与凸缘15熔敷接合。
作为玻璃33例如可用Na2O·Al2O3·B2O3·SiO2系的玻璃，即所谓的Al2O3·B2O3·SiO2玻璃(硼硅酸玻璃)。该玻璃33的热膨胀系数例如为50×10-7/K～90×10-7/K(30℃～380℃)范围内的值，在本实施方式中为62×10-7/K(30℃～380℃)。
如将图5进一步放大的图7所示，在位于凹状部16的底部29侧的孔部27的内表面28与加热器主体13的外周面14之间存在例如0.1mm～1.0mm左右的间隙39，在本实施方式中该间隙39的尺寸Y设定为0.3mm～0.5mm左右。填充于第一面S1侧的玻璃积存部35中的玻璃33的一部分沿加热器主体13的外周面14在轴向上流出到该间隙39中。
在此，在图7的凸缘15的情况下，形成有从包含第二面S2侧处的孔部27的周缘的凸缘15的底部29向下方(沿轴向)延伸的延伸部32。换言之，延伸部32从底部29朝向下方延伸。本实施方式的延伸部32通过将底部29的下端弯曲而形成。
在本实施方式的陶瓷加热器11中，由于在第二面S2侧具有这样的延伸部32，因此凸缘15突出至比玻璃33沿轴向流出的区域更靠前端侧处。由此，能够使延伸部32不被玻璃33覆盖地可靠地暴露于水中，进而经由地线34在外部可靠地接地。
接下来基于图8对制造本实施方式的陶瓷加热器11的方法进行说明。
首先，如图8的(a)所示，对形成圆筒状的氧化铝材质的陶瓷管17预烧结。
另外，如图8的(b)所示，在氧化铝材质的陶瓷片材51的表面或层叠的片材内部印刷钨等高熔点金属。由此，形成在之后成为加热器图案层22、内部端子23及外部端子25的图案53。
接下来，在该陶瓷片材51的单侧面涂布陶瓷膏(氧化铝膏)，如图8的(c)所示，在将陶瓷片材51卷绕粘接于陶瓷管17的外周面之后进行一体烧结。之后对外部端子25进行镀镍，形成加热器主体13。
接下来，在对由不锈钢构成的板材进行压制成型而形成杯状的凸缘15之后，如图8的(d)所示，将凸缘15外嵌于加热器主体13的规定的安装位置。在该状态下通过未图示的夹具支承加热器主体13及凸缘15。
另外，将由硼硅酸玻璃构成的玻璃材料压制成形为环状，并将其在640℃下预烧30分钟来制作预烧完成玻璃材料55。然后，如图8的(e)所示，在加热器主体13与凸缘15之间的玻璃积存部35中配置环状的预烧完成玻璃材料55。
接下来，将此状态下的构件投入烧结用的连续炉中来进行加热器主体13与凸缘15的玻璃接合。具体而言，使连续炉内为还原气氛(例如，N2+5％H2)并以熔敷温度(1015℃)加热规定时间，由此使预烧完成玻璃材料55熔融。之后，将预烧完成玻璃材料55冷却至常温(例如25℃)而使其固化，由此经由玻璃33将加热器主体13与凸缘15熔敷固定，完成陶瓷加热器11。
Claims (4)
1.一种陶瓷加热器，具备沿轴线方向延伸的陶瓷制的筒状的加热器主体和外嵌于所述加热器主体的金属制的环状的凸缘，其特征在于，
在所述凸缘连接有地线，
所述凸缘具有凹状部，所述凹状部由沿所述轴线方向延伸的圆筒状的侧部和与该侧部相连并以在直径方向上缩径的方式弯曲的底部构成，
在所述凹状部中填充有绝缘材料，所述凹状部经由该绝缘材料接合于所述加热器主体，
所述凸缘还具有延伸部，所述延伸部与所述底部相连并向所述轴线方向上的前端侧延伸而直接暴露于水中。
2.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，
所述延伸部比所述绝缘材料更向所述轴线方向上的前端侧突出。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷加热器，其中，
所述绝缘材料由玻璃构成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的陶瓷加热器，其中，
所述延伸部从所述底部的外表面突出0.5mm以上。
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Application publication date: 20200121 Assignee: CHANGZHOU LAMBDA CERAMIC INDUSTRY CO.,LTD. Assignor: NGK SPARK PLUG Co.,Ltd. Contract record no.: X2023990000974 Denomination of invention: Ceramic Heater Granted publication date: 20220614 License type: Common License Record date: 20231219 |