DE212019000388U1

DE212019000388U1 - Wärmeaustauscheinheit und damit versehene Reinigungsvorrichtung

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Publication number: DE212019000388U1
Application number: DE212019000388.5U
Authority: DE
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: CN217178882U; JP2022188253A; JPWO2020075703A1; WO2020075703A1

Abstract

Eine Wärmeaustauscheinheit, aufweisend:
eine Heizeinrichtung, welche einen Keramikkörper mit einer länglichen zylindrischen Gestalt und einen Wärmeerzeugungswiderstand, welcher innerhalb des Keramikkörpers eingebettet ist und wiederholt zwischen einer vorderen Endseite und einer hinteren Endseite entlang einer Umfangsrichtung des Keramikkörpers zurückgefaltet ist, aufweist, und
ein Gehäuse, in welches die Heizeinrichtung durch eine Öffnung eines hinteren Endabschnitts davon eingebracht ist und welches mindestens einen Bereich der Heizeinrichtung, in welchem der Wärmeerzeugungswiderstand eingebettet ist, beherbergt,
einen Strömungskanal für ein Fluid, welcher von einem Raum innerhalb der Heizeinrichtung aus hin zu einem Raum zwischen einer Außenfläche der Heizeinrichtung und einer Innenfläche des Gehäuses ausgebildet ist, wobei eine Ausströmöffnung, durch welche das Fluid ausströmt, an einer Seitenwand auf der Seite des hinteren Endabschnitts des Gehäuses vorgesehen ist, und
wobei sich der Wärmeerzeugungswiderstand, bei Betrachtung in einem Querschnitt der Wärmeaustauscheinheit, welcher eine Längsrichtung des Keramikkörpers aufweist, mindestens bis zu einer Position der Ausströmöffnung erstreckt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wärmeaustauscheinheit, welche in einer Fluidheizvorrichtung, einer Pulverheizvorrichtung, einer Gasheizvorrichtung, einem Sauerstoffsensor und einem Lötkolben genutzt wird, und eine damit versehene Reinigungsvorrichtung.
Hintergrundtechnik
Als Wärmeaustauscheinheit, welche in einer Fluidheizvorrichtung verwendet wird, offenbart Patentliteratur 1 eine Wärmeaustauscheinheit, bei welcher eine zylindrische Keramikheizeinrichtung in ein Gehäuse, welches einen Fluidströmungskanal im Inneren aufweist und mit einer Ausströmöffnung zum Ermöglichen einer Kommunikation zwischen dem Fluidströmungskanal und der Außenseite versehen ist, eingesetzt ist, eine Flüssigkeit innerhalb und außerhalb der Keramikheizeinrichtung erwärmt wird und die erwärmte Flüssigkeit aus der Ausströmöffnung des Gehäuses zur Außenseite ausströmt.
Es ist erforderlich, eine Wärmeaustauscheinheit bereitzustellen, die in der Lage ist, ein zu erwärmendes Objekt effektiv zu erwärmen. Die Patentliteratur 1 offenbart keine spezifische Struktur eines Wärmeerzeugungswiderstands, welcher in der Keramikheizeinrichtung vorgesehen ist. Die in der Patentliteratur 1 beschriebene Wärmeaustauscheinheit kann daher nicht dazu imstande sein, ein Fluid effektiv zu erwärmen.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung JP-A 2014 - 228252
Erläuterung der Erfindung
Eine Wärmeaustauscheinheit gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist auf:

eine Heizeinrichtung, welche einen Keramikkörper mit einer länglichen zylindrischen Gestalt und einen Wärmeerzeugungswiderstand, welcher innerhalb des Keramikkörpers eingebettet ist und wiederholt zwischen einer vorderen Endseite und einer hinteren Endseite entlang einer Umfangsrichtung des Keramikkörpers zurückgefaltet ist, aufweist, und
ein Gehäuse, in welches die Heizeinrichtung durch eine Öffnung eines hinteren Endabschnitts davon eingebracht ist und welches mindestens einen Bereich der Heizeinrichtung, in welchem der Wärmeerzeugungswiderstand eingebettet ist, beherbergt,
einen Strömungskanal für ein Fluid, welcher von einem Raum innerhalb der Heizeinrichtung aus hin zu einem Raum zwischen einer Außenfläche der Heizeinrichtung und einer Innenfläche des Gehäuses ausgebildet ist, wobei eine Ausströmöffnung, durch welche das Fluid ausströmt, an einer Seitenwand auf der Seite des hinteren Endabschnitts des Gehäuses vorgesehen ist, und
wobei sich der Wärmeerzeugungswiderstand bei Betrachtung in einem Querschnitt der Wärmeaustauscheinheit, welcher eine Längsrichtung des Keramikkörpers aufweist, mindestens bis zu einer Position der Ausströmöffnung erstreckt.

Eine Wärmeaustauscheinheit gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist auf:

eine Heizeinrichtung, welche einen Keramikkörper, welcher eine längliche zylindrische Gestalt und offene gegenüberliegende Enden aufweist, und einen Wärmeerzeugungswiderstand, welcher in dem Keramikkörper eingebettet ist und sich in einer Längsrichtung des Keramikkörpers von einem Endabschnitt aus hin zum anderen Endabschnitt erstreckt, aufweist, und
ein Gehäuse, welches zylindrisch ist und einen geschlossenen Endabschnitt und den anderen offenen Endabschnitt aufweist und in welchem die Heizeinrichtung in eine Öffnung am anderen offenen Endabschnitt eingebracht ist, wobei das Gehäuse mindestens einen Abschnitt nahe einem Endabschnitt des Keramikkörpers beherbergt,
wobei ein erster Raum, welcher durch eine innere Umfangsfläche des Keramikkörpers definiert ist, und ein zweiter Raum, welcher durch eine äußere Umfangsfläche des Keramikkörpers und eine innere Umfangsfläche des Gehäuses, definiert ist, miteinander kommunizieren, wobei der erste Raum und der zweite Raum einen Strömungskanal für ein Fluid bilden, und
wobei das Gehäuse eine Ausströmöffnung dazu aufweist, es dem zweiten Raum zu erlauben, mit der Außenseite zu kommunizieren,
wobei der Wärmeerzeugungswiderstand sich mindestens bis zu einem Abschnitt des Keramikkörpers erstreckt, welcher der Ausströmöffnung zugewandt ist.

Eine Reinigungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist die Wärmeaustauscheinheit auf, und dem von der Heizeinrichtung erwärmten Fluid, welches durch den Strömungskanal strömt, ist es erlaubt, über die Ausströmöffnung zur Außenseite auszuströmen.
Figurenliste
Andere und weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der Offenbarung werden expliziter aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genommen wird, wobei:

1A ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer Ausführungsform einer Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt,
1B ist eine perspektivische Ansicht von einem Standpunkt, welcher sich von dem von 1A unterscheidet, her, welche ein Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt,
2A ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt,
2B ist eine Abwickelansicht eines Keramikkörpers in der in 2A dargestellten Wärmeaustauscheinheit,
3A ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt,
3B ist eine Abwickelansicht eines Keramikkörpers in der in 3A dargestellten Wärmeaustauscheinheit,
4A ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt,
4B ist eine Abwickelansicht eines Keramikkörpers in der in 4A dargestellten Wärmeaustauscheinheit,
5 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt;
6 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt; und
7 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1A ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer Ausführungsform einer Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung zeigt, 1 B ist eine perspektivische Ansicht von einem Standpunkt, der sich von dem von 1A unterscheidet, her, welche ein Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt, 2A ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt, und 2B ist eine Abwickelansicht eines Keramikkörpers in der in 2A dargestellten Wärmeaustauscheinheit. In 1A und 1B ist die Darstellung eines Gehäuses weggelassen. 2A zeigt schematisch einen Durchgangsleiter und ein Elektrodenpad, und Positionen des Durchgangsleiters und des Elektrodenpads in 2A sind nicht präzise dargestellt. In 1B und 2B sind ein Wärmeerzeugungswiderstand und ein Anschlussleiter mittels Schraffur dargestellt. In 2B ist eine Fläche eines Oberflächenschichtabschnitts des Keramikkörpers, welche einem Kernmaterial zugewandt ist, abgewickelt und dargestellt.
Eine Wärmeaustauscheinheit 1 weist eine Heizeinrichtung 3 und ein Gehäuse 4 auf. Die Heizeinrichtung 3 weist einen Keramikkörper 5 und einen Wärmeerzeugungswiderstand 6 auf.
Der Keramikkörper 5 ist ein längliches zylindrisches Element und erstreckt sich daher in einer Längsrichtung (eine Links- und Rechts-Richtung in 2A) davon. Ein Endabschnitt (ein vorderes Ende) 5d und der andere Endabschnitt (ein hinteres Ende) 5e des Keramikkörpers 5 in der Längsrichtung sind offen. Der Keramikkörper 5 kann eine dreieckige zylindrische Gestalt, eine quadratische zylindrische Gestalt, eine zylindrische Gestalt oder eine elliptische zylindrische Gestalt haben oder kann andere Gestalten haben. In der Ausführungsform, zum Beispiel wie in den 1A und 1B dargestellt, hat der Keramikkörper 5 die zylindrische Gestalt.
Der Keramikkörper 5 ist aus einem isolierenden Keramikmaterial gefertigt. Beispiele für das isolierende Keramikmaterial, welches in dem Keramikkörper 5 genutzt wird, sind Aluminiumoxid (Alumina), Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid. Aluminiumoxid kann unter dem Gesichtspunkt des Aufweisens von Oxidationsbeständigkeit und der einfachen Herstellung verwendet werden. Siliziumnitrid kann unter dem Gesichtspunkt hoher Intensität, hoher Zähigkeit, hoher Isolierung und Wärmebeständigkeit verwendet werden. Aluminiumnitrid kann unter dem Gesichtspunkt einer hohen Wärmeleitung verwendet werden. Der Keramikkörper 5 kann eine Verbindung eines Metallelements enthalten, welches in dem Wärmeerzeugungswiderstand 6 enthalten ist. Wenn beispielsweise der Wärmeerzeugungswiderstand 6 Wolfram oder Molybdän enthält, dann kann der Keramikkörper 5 WSi₂ oder MoSi₂ enthalten.
Mindestens eine von einer inneren Umfangsfläche 5f und einer äußeren Umfangsfläche 5g des Keramikkörpers 5 können mit einer Überzugschicht aus einem Metallmaterial beschichtet sein. Beispiele für das in der Überzugschicht verwendete Metallmaterial umfassen Metallmaterialien, welche Silber, Gold, Kupfer und/oder Nickel enthalten. Ein Oxidfilm kann auf einer Außenfläche der Überzugschicht ausgebildet sein. Durch Überziehen von mindestens einer von der inneren Umfangsfläche 5f und der äußeren Umfangsfläche 5g des Keramikkörpers 5 mit der Überzugschicht kann die Korrosionsbeständigkeit des Keramikkörpers 5 verbessert werden, wodurch die Haltbarkeit der Wärmeaustauscheinheit 1 verbessert werden kann.
In der Ausführungsform, zum Beispiel wie in den 1A, 1B und 2A dargestellt, weist der Keramikkörper 5 ein Kernmaterial 5a und einen Oberflächenschichtabschnitt 5b auf. Das Kernmaterial 5a ist ein zylindrisches Element, welches sich in Längsrichtung des Keramikkörpers 5 erstreckt und deren gegenüberliegenden Endabschnitte offen sind. Der Oberflächenschichtabschnitt 5b ist an einer äußeren Umfangsfläche des Kernmaterials 5a angeordnet. Der Oberflächenschichtabschnitt 5b kann die gesamte äußere Umfangsfläche des Kernmaterials 5a bedecken oder kann nur einen Teil der äußeren Umfangsfläche des Kernmaterials 5a bedecken. In der Ausführungsform sind die gegenüberliegenden Endabschnitte des Kernmaterials 5a nicht von dem Oberflächenschichtabschnitt 5b bedeckt, sondern sind von dem Oberflächenschichtabschnitt 5b freigelegt. Das Kernmaterial 5a hat beispielsweise eine Gesamtlänge von 30 mm bis 150 mm in der Längsrichtung des Keramikkörpers 5, einen Außendurchmesser von 10 mm bis 20 mm und einen Innendurchmesser von 8 mm bis 18 mm. Der Oberflächenschichtabschnitt 5b hat beispielsweise eine Gesamtlänge von 28 mm bis 148 mm in der Längsrichtung des Keramikkörpers 5 und eine Dicke von 0,2 mm bis 1 mm.
Der Keramikkörper 5 weist einen ausgesparten Abschnitt 5c auf, welcher sich in der Längsrichtung an der äußeren Umfangsfläche 5g erstreckt. Wie in den 1A und 1B dargestellt, ist beispielsweise der ausgesparte Abschnitt 5c so ausgebildet, dass der Oberflächenschichtabschnitt 5b nicht die gesamte äußere Umfangsfläche des Kernmaterials 5a bedeckt, und ein Teil der äußeren Umfangsfläche des Kernmaterials 5a ist freigelegt. Der ausgesparte Abschnitt 5c kann über die gesamte Länge des Oberflächenschichtabschnitts 5b in der Längsrichtung des Keramikkörpers 5 vorgesehen sein oder kann nur an einem Teil des Oberflächenschichtabschnitts 5b in der Längsrichtung des Keramikkörpers 5 vorgesehen sein.
Der Wärmeerzeugungswiderstand 6 ist ein linienförmiges oder streifenförmiges Element mit Leitfähigkeit. Der Wärmeerzeugungswiderstand 6 erzeugt Wärme, indem es einem elektrischen Strom gestattet wird, zu fließen, und erwärmt ein zu erwärmendes Objekt über den Keramikkörper 5. Der Wärmeerzeugungswiderstand 6 ist in den Keramikkörper 5 eingebettet und erstreckt sich von einem Endabschnitt 5d der Keramikkörpers 5 aus in Richtung zu dessen anderem Endabschnitt 5e. In der Ausführungsform, zum Beispiel wie in 1B dargestellt, ist der Wärmeerzeugungswiderstand 6 zwischen dem Kernmaterial 5a und dem Oberflächenschichtabschnitt 5b angeordnet und ist nicht auf einer freiliegenden bzw. exponierten äußeren Umfangsfläche des Kernmaterials 5a angeordnet.
Der Wärmeerzeugungswiderstand 6 ist aus einem leitenden Material gefertigt, welches Metall mit einem hohen Schmelzpunkt als eine Hauptkomponente aufweist. Beispiele für das leitende Material, welches in dem Wärmeerzeugungswiderstand 6 verwendet wird, umfassen ein leitendes Material, das Wolfram, Molybdän oder Rhenium als eine Hauptkomponente aufweist. Der Wärmeerzeugungswiderstand 6 kann ein Material zum Ausbilden des Keramikkörpers 5 aufweisen. Eine Abmessung des Wärmeerzeugungswiderstands 6 kann beispielsweise so festgelegt sein, dass sie eine Breite von 0,3 mm bis 2 mm und eine Dicke von 0,01 mm bis 0,1 mm sowie eine Gesamtlänge von 500 mm bis 5000 mm aufweist. Die Abmessung des Wärmeerzeugungswiderstands 6 wird in geeigneter Weise gemäß einer Wärmeerzeugungstemperatur des Wärmeerzeugungswiderstands 6 und einer an den Wärmeerzeugungswiderstand 6 angelegten Spannung festgelegt.
Der Wärmeerzeugungswiderstand 6 weist ein Leitermuster in einer Gestalt auf, dass er wiederholt zurückgefaltet und sich zwischen einem Endabschnitt 5d und dem anderen Endabschnitt 5e entlang einer Umfangsrichtung des Keramikkörpers 5 hin- und herbewegt wird. Mit anderen Worten, weist der Wärmeerzeugungswiderstand 6 ein mäanderförmiges Leitermuster auf, welches mehrere lineare Abschnitte 6a und mehrere zurückgefaltete Abschnitte 6b aufweist. Die mehreren linearen Abschnitte 6a erstrecken sich entlang der Längsrichtung des Keramikkörpers 5, und die jeweiligen linearen Abschnitte 6a sind mittels eines Spalts nebeneinander angeordnet. Bei Betrachtung in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Keramikkörpers 5 erstrecken sich die mehreren zurückgefalteten Abschnitte 6b entlang der Umfangsrichtung des Keramikkörpers 5 und verbinden die Endstücke der zueinander benachbarten linearen Abschnitte 6a. Der zurückgefaltete Abschnitt 6b kann eine lineare Gestalt haben, wie in den 1B und 2B dargestellt, oder kann eine gekrümmte Gestalt haben. Der Querschnitt des Wärmeerzeugungswiderstands 6 kann eine kreisförmige Gestalt, eine elliptische Gestalt oder eine rechteckige Gestalt haben oder kann andere Gestalten haben.
Der Keramikkörper 5 weist ferner ein Paar von Anschlussleitern 7, einen Durchgangsleiter (bzw. Durchgangskontaktierung-Leiter) 8 und ein Elektrodenpad 9 auf.
Der Anschlussleiter 7 ist ein lineares oder streifenförmiges Element, welches sich in der Längsrichtung des Keramikkörpers 5 erstreckt. Zum Beispiel wie in 2A dargestellt, ist der Anschlussleiter 7 zwischen dem Kernmaterial 5a und dem Oberflächenschichtabschnitt 5b angeordnet. Ein Endabschnitt jedes Anschlussleiters 7 ist mit dem Wärmeerzeugungswiderstand 6 verbunden. Der andere Endabschnitt jedes Anschlussleiters 7 ist näher zu einer Seite des anderen Endabschnitts 5e des Keramikkörpers 5 angeordnet als der eine mit dem Wärmeerzeugungswiderstand 6 verbundene Endabschnitt.
Der Anschlussleiter 7 ist aus einem leitenden Material gefertigt, welches Metall mit einem hohen Schmelzpunkt als eine Hauptkomponente aufweist. Beispiele für das leitende Material, welches in dem Anschlussleiter 7 verwendet wird, umfassen ein leitendes Material, das Wolfram, Molybdän oder Rhenium als eine Hauptkomponente aufweist. Der Anschlussleiter 7 kann ein Material zum Ausbilden des Keramikkörpers 5 aufweisen.
Der Anschlussleiter 7 kann einen niedrigeren Widerstandswert pro Längeneinheit als der des Wärmeerzeugungswiderstands 6 aufweisen. Der Anschlussleiter 7 kann einen niedrigeren Widerstandswert pro Längeneinheit als der des Wärmeerzeugungswiderstands 6 aufweisen, indem bewirkt wird, dass ein Anteil des Materials zum Ausbilden des Keramikkörpers 5 kleiner ist als der des Wärmeerzeugungswiderstands 6. Alternativ kann der Anschlussleiter 7 den Widerstandswert pro Längeneinheit, welcher niedriger als der des Wärmeerzeugungswiderstands 6 ist, aufweisen, indem bewirkt wird, dass eine Querschnittsfläche des Anschlussleiters 7 größer ist als eine Querschnittsfläche des Wärmeerzeugungswiderstands 6.
Der Durchgangsleiter 8 ist innerhalb des Keramikkörpers 5 angeordnet und erstreckt sich in einer radialen Richtung des Keramikkörpers 5. In der Ausführungsform verläuft der Durchgangsleiter 8 in der radialen Richtung durch den Oberflächenschichtabschnitt 5b des Keramikkörpers hindurch. Eine Endfläche des Durchgangsleiters 8 ist mit dem anderen Endabschnitt des Anschlussleiters 7, welcher nicht mit dem Wärmeerzeugungswiderstand 6 verbunden ist, verbunden und die andere Endfläche des Durchgangsleiters 8 ist an der äußeren Umfangsfläche 5g des Keramikkörpers 5 exponiert bzw. freigelegt.
Der Durchgangsleiter 8 ist aus einem leitenden Material gefertigt, welches Metall mit einem hohen Schmelzpunkt als eine Hauptkomponente aufweist. Beispiele für das im Durchgangsleiter 8 verwendete leitende Material umfassen ein leitendes Material, das Wolfram, Molybdän oder Rhenium als eine Hauptkomponente enthält. Der Durchgangsleiter 8 kann ein Material zum Ausbilden des Keramikkörpers 5 enthalten.
Das Elektrodenpad 9 ist an der äußeren Umfangsfläche des Keramikkörpers 5 angeordnet. Das Elektrodenpad 9 bedeckt die Endfläche des Durchgangsleiters 8, welcher zu der äußeren Umfangsfläche 5g des Keramikkörpers 5 exponiert ist. Das Elektrodenpad 9 ist mit einer Verbindungsleitung verbunden und ist über die Verbindungsleitung elektrisch mit einem externen Stromkreis (einer externen Stromversorgung) verbunden. Das Elektrodenpad 9 ist aus einem leitenden Material gefertigt, und Beispiele für das in dem Elektrodenpad 9 verwendete leitende Material umfassen ein leitfähiges Material, das Wolfram oder Molybdän enthält. Eine Außenfläche des Elektrodenpads 9 kann mit einer Plattierungsschicht versehen sein, die beispielsweise Nickel-Bor und Gold enthält. Das Elektrodenpad 9 hat beispielsweise eine Dicke von 10 µm bis 300 µm und eine Länge und eine Breite von 1 mm bis 10 mm.
Wie in 2A dargestellt, weist die Heizeinrichtung 3 ferner eine Metallschicht 11 und einen Flansch 12 auf.
Die Metallschicht 11 ist auf der äußeren Umfangsfläche 5g des Keramikkörpers 5 angeordnet. Wie in 2A dargestellt, befindet sich beispielsweise die Metallschicht 11 näher an einer Seite des einen Endabschnitts 5d des Keramikkörpers 5 als das Elektrodenpad 9. Beispielsweise ist die Metallschicht 11 aus einem Metallmaterial gefertigt, wie zum Beispiel Wolfram und Molybdän.
Der Flansch 12 ist mittels eines Verbindungsmaterials 13 mit einer Außenfläche der Metallschicht 11 verbunden. Eine Nickel, Zinn und Gold enthaltende Plattierungsschicht kann auf der Außenfläche der Metallschicht 11 ausgebildet sein. In der Folge kann die Benetzbarkeit zwischen der Metallschicht 11 und dem Verbindungsmaterial 13 verbessert sein, wodurch die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Keramikkörper 5 und dem Flansch 12 verbessert werden kann.
Der Flansch 12 ist ein ringförmiges Element, das beispielsweise aus einem Metallmaterial gefertigt ist. Der Flansch 12 ist ein Element zum Erlauben, dass die Heizeinrichtung 3 auf einfache Weise an einer externen Vorrichtung montiert werden kann, und weist ein Loch 12d, durch welches der Keramikkörper 5 der Heizeinrichtung 3 einzuführen ist. Beispiele für das in dem Flansch 12 verwendete Metallmaterial umfassen Edelstahl und eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung. Unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit kann Edelstahl verwendet werden. Eine Oberfläche des Flanschs 12 kann mit einer Plattierungsschicht, die Metall, wie zum Beispiel Nickel, Zinn und Gold, als eine Hauptkomponente enthält, beschichtet sein, wodurch die Korrosionsbeständigkeit des Flanschs 12 verbessert werden kann.
Der Flansch 12 weist einen ersten Abschnitt 12a, einen zweiten Abschnitt 12b und einen dritten Abschnitt 12c auf. Der erste Abschnitt 12a erhebt sich vertikal von der Metallschicht 11 aus hin zu einer Außenumfangsseite. Der zweite Abschnitt 12b erstreckt sich von einem Endabschnitt des ersten Abschnitts 12a auf der Außenumfangsseite aus hin zur Seite des anderen Endabschnitts 5e des Keramikkörpers 5. Der dritte Abschnitt 12c erstreckt sich von einem Endstück des zweiten Abschnitts 12b auf der Seite des anderen Endabschnitts 5e aus hin zur Außenumfangsseite. Mit anderen Worten, zum Beispiel wie in 2A dargestellt, weist der Flansch 12, bei Betrachtung in einem Querschnitt, welcher die Längsrichtung des Keramikkörpers 5 aufweist, von einem Innenumfang aus hin zu einem Außenumfang zwei gebogene Abschnitte in der Mitte auf.
Der erste Abschnitt 12a des Flanschs 12 ist über das Verbindungsmaterial 13 mit der Metallschicht 11 verbunden. Als Verbindungsmaterial 13 kann ein Material zum Verbinden der Metallschicht 11 und des Flanschs 12 auf geeignete Weise verwendet werden. In der Ausführungsform wird ein Lötmaterial, wie zum Beispiel Silberlot und Silber-Kupfer-Lot, als Verbindungsmaterial 13 verwendet.
In der Metallschicht 11 und dem Flansch 12 kann eine Länge der Metallschicht 11 in Längsrichtung des Keramikkörpers 5 länger sein als eine Länge des ersten Abschnitts 12a in Längsrichtung des Keramikkörpers 5. Infolgedessen weist das Verbindungsmaterial 13 einen Meniskusabschnitt, welcher sich von der Metallschicht 11 aus zum ersten Abschnitt 12a des Flanschs 12 erstreckt, auf, wodurch es nicht nur möglich ist, die Verbindungskraft zwischen dem Keramikkörper 5 und dem Flansch 12 zu verbessern, sondern auch die Haltbarkeit der Wärmetauschereinheit 1 zu verbessern.
Das Gehäuse 4 der Wärmeaustauscheinheit 1 ist ein zylindrisches Element, dessen einer Endabschnitt (ein vorderer Endabschnitt) geschlossen ist und dessen anderer Endabschnitt (ein hinterer Endabschnitt) offen ist. Das Gehäuse 4 kann eine dreieckige zylindrische Gestalt, eine quadratische zylindrische Gestalt, eine zylindrische Gestalt oder eine elliptische zylindrische Gestalt haben oder kann andere Gestalten haben. In der Ausführungsform hat das Gehäuse 4 die zylindrische Gestalt. Der Keramikkörper 5 und das Gehäuse 4 können so angeordnet sein, dass eine Achse des Keramikkörpers 5 und eine Achse des Gehäuses 4 miteinander zusammenfallen. Das Gehäuse 4 ist aus einem Harzmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit gefertigt. Beispiele für das im Gehäuse 4 verwendete Harzmaterial umfassen Fluorharz. Eine Abmessung des Gehäuses 4 ist beispielsweise so festgelegt, dass es in Längsrichtung des Keramikkörpers 5 eine Gesamtlänge von 40 mm bis 160 mm und einen Innendurchmesser von 10 mm bis 25 mm aufweist.
Die Heizeinrichtung 3 ist in eine Öffnung 4a am anderen, offenen Endabschnitt des Gehäuses 4 eingebracht. Das Gehäuse 4 beherbergt einen Abschnitt nahe dem einen Endabschnitt 5d des Keramikkörpers 5. Zum Beispiel wie in 2A dargestellt, ist die Heizeinrichtung 3 durch Presspassen und Fixieren eines Teils des zweiten Abschnitts 12b des Flanschs 12 an der Öffnung 4a in das Gehäuse 4 eingebracht. Der zweite Abschnitt 12b kann eingepresst und mittels eines O-Rings an der Öffnung 4a des Gehäuses 4 fixiert sein.
In der Wärmeaustauscheinheit 1 stehen ein erster Raum 10a, welcher durch die inneren Umfangsflächen 5f des Keramikkörpers 5 definiert ist, und ein zweiter Raum 10b, welcher durch die äußere Umfangsfläche 5g des Keramikkörpers 5 und eine innere Umfangsfläche 4c des Gehäuses 4 definiert ist, miteinander in Verbindung, wodurch ein Strömungskanal 10 gebildet wird, durch welchen ein Fluid, das ein aufzuheizendes Ziel bzw. Aufheizziel ist, strömt. Das Gehäuse 4 weist eine Ausströmöffnung 4b, um dem zweiten Raum 10b die Verbindung mit der Außenseite zu ermöglichen. Die Ausströmöffnung 4b ist eine Öffnung, durch welche das mittels der Heizeinrichtung 3 erwärmte Fluid nach außen ausströmen kann. Zum Beispiel wie in 2A dargestellt, ist die Ausströmöffnung 4b an einer Stelle nahe dem anderen Endabschnitt 5e des Keramikkörpers 5 an der Seitenwand des Gehäuses 4 vorgesehen. Die Ausströmöffnung 4b hat beispielsweise einen Innendurchmesser von 1 mm bis 5 mm.
In der Wärmeaustauscheinheit 1 der Ausführungsform erstreckt sich der Wärmeerzeugungswiderstand 6 vom einen Endabschnitt 5d des Keramikkörpers 5 aus hin zum anderen Endabschnitt 5e, bis zu einem Abschnitt des Keramikkörpers 5, welcher der Ausströmöffnung 4b zugewandt ist. Infolgedessen wird das durch den Strömungskanal 10 fließende Fluid durch den Wärmeerzeugungswiderstand 6 erwärmt, bis das Fluid aus der Ausströmöffnung 4b nach außen hin ausströmt. Daher kann gemäß der Wärmeaustauscheinheit 1 der Ausführungsform das Fluid, das das zu erhitzende Objekt ist, effektiv erwärmt werden.
Als nächstes wird ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung beschrieben.
3A ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt, und 3B ist eine Abwickelansicht eines Keramikkörpers in der in 3A dargestellten Wärmeaustauscheinheit. Die in 3A dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit der in 2A dargestellten Querschnittsansicht, und die in 3B dargestellte Abwickelansicht korrespondiert mit der in 2B dargestellten Abwickelansicht. 3A stellt schematisch den Durchgangsleiter und das Elektrodenpad dar, und die Positionen des Durchgangsleiters und des Elektrodenpads sind in 3A nicht präzise dargestellt. In 3B sind der Wärmeerzeugungswiderstand und der Anschlussleiter schraffiert dargestellt. Da sich eine Struktur des Wärmeerzeugungswiderstands 6 einer Wärmeaustauscheinheit 1A der Ausführungsform von jener der Wärmeaustauscheinheit 1 unterscheidet und andere Einheiten die gleiche Struktur haben, wird die gleiche Struktur mit demselben Bezugszeichen wie dasjenige in der Wärmetauschereinheit 1 gekennzeichnet und wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Die Wärmeaustauscheinheit 1A der Ausführungsform weist eine Struktur auf, bei welcher sich der Wärmeerzeugungswiderstand 6 weiter in Richtung zu einer Seite des anderen Endabschnitts des Keramikkörpers 5 erstreckt als in Richtung zu dem Abschnitt des Keramikkörpers 5, welcher der Ausströmöffnung 4b zugewandt ist. Gemäß einer solchen Struktur kann das Fluid durch den Wärmeerzeugungswiderstand 6 in dem gesamten Bereich nahe der Ausströmöffnung 4b erwärmt werden. Daher kann gemäß der Wärmeaustauscheinheit 1A der Ausführungsform das Fluid effektiv erwärmt werden.
4A ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt, und 4B ist eine Abwickelansicht eines Keramikkörpers in der in 4A dargestellten Wärmeaustauscheinheit. Die in 4A dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit der in 2A und 3A dargestellten Querschnittsansicht, und die in 4B dargestellte Abwickelansicht korrespondiert mit der in 2B und 3B dargestellten Abwickelansicht. 4A stellt schematisch den Durchgangsleiter und das Elektrodenpad dar, und die Positionen des Durchgangsleiters und des Elektrodenpads sind in 4A nicht präzise dargestellt. In 4B sind der Wärmeerzeugungswiderstand und der Anschlussleiter schraffiert dargestellt. Da sich eine Struktur des Wärmeerzeugungswiderstands 6 einer Wärmeaustauscheinheit 1B der Ausführungsform von jener der Wärmeaustauscheinheit 1 und 1A unterscheidet und andere Einheiten die gleiche Struktur haben, wird die gleiche Struktur mit demselben Bezugszeichen wie dasjenige in der Wärmetauschereinheit 1 und 1A gekennzeichnet und wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
In der Wärmeaustauscheinheit 1B der Ausführungsform ist der Wärmeerzeugungswiderstand 6 so ausgestaltet, dass er sich bis zu einem Abschnitt des Keramikkörpers 5 nahe dem Flansch 12 erstreckt. Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann das Fluid durch den Wärmeerzeugungswiderstand 6 im gesamten Bereich des ersten Raums 10a und des zweiten Raums 10b erwärmt werden. Daher kann gemäß der Wärmeaustauscheinheit 1B der Ausführungsform das Fluid effektiv erwärmt werden und kann eine Temperatur des Fluids, welches aus der Ausströmöffnung 4b ausströmt, stabilisiert werden.
Der Wärmeerzeugungswiderstand 6 kann sich ferner bis zu einem Abschnitt des Keramikkörpers 5 nahe der Öffnung 4a des Gehäuses 4 erstrecken. Infolgedessen kann das Fluid durch den Wärmeerzeugungswiderstand 6 im gesamten Bereich des ersten Raums 10a und des zweiten Raums 10b erwärmt werden. Da der Flansch 12 und das mit dem Flansch 12 in Kontakt stehende Fluid durch den Wärmeerzeugungswiderstand 6 erwärmt werden können, kann verhindert werden, dass Wärme des Fluids über den Flansch 12 nach außen entweicht. Auf diese Weise erstreckt sich der Wärmeerzeugungswiderstand 6 bis zu dem Abschnitt nahe der Öffnung 4a, wodurch das Fluid effektiv erwärmt werden kann und die Temperatur des Fluids, welches aus der Ausströmöffnung 4b ausströmt, stabilisiert werden kann.
5 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt. Die in 5 dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit einer Querschnittsansicht der Wärmeaustauscheinheit, wenn die Wärmeaustauscheinheit entlang einer in 2A dargestellten Schnittebenenlinie A-A, einer in 3A dargestellten Schnittebenenlinie B-B und einer in 4 dargestellten Schnittebenenlinie C-C geschnitten wird. Da sich eine Struktur des Flanschs 12 einer Wärmeaustauscheinheit 1C der Ausführungsform von jener der Wärmeaustauscheinheit 1, 1A und 1B unterscheidet und andere Einheiten die gleiche Struktur haben, wird die gleiche Struktur mit demselben Bezugszeichen wie dasjenige in der Wärmetauschereinheit 1, 1A und 1B gekennzeichnet und wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
In der Wärmeaustauscheinheit 1C der Ausführungsform ist ein in der radialen Richtung vorstehender Vorsprungabschnitt 12e an einem äußeren Umfangsabschnitt des dritten Abschnitts 12c des Flanschs 12 vorgesehen. Wenn die Wärmeaustauscheinheit an einer externen Vorrichtung montiert wird, ist die Ausrichtung zwischen der Wärmeaustauscheinheit und dem externen Gerät dementsprechend einfach durchzuführen.
Wie in 5 dargestellt, kann sich der Vorsprungabschnitt 12e auf der Seite befinden, welche, bei Betrachtung im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Keramikkörpers 5, der Ausströmöffnung 4b bezogen auf einen Schwerpunkt bzw. geometrischen Schwerpunkt (hierin kurz: Schwerpunkt) C1 des Keramikkörpers 5 gegenüberliegt. Da sich der Vorsprungabschnitt 12e, welcher leicht dazu führt, dass die Wärme nach außen entweicht, in der Ausführungsform auf der der Ausströmöffnung 4b gegenüberliegenden Seite befindet, kann unterbunden werden, dass die Temperatur des in der Nähe der Ausströmöffnung 4b fließenden Fluids absinkt. Daher kann gemäß der Wärmeaustauscheinheit 1C der Ausführungsform das Fluid effektiv erwärmt werden. Zum Beispiel, wie im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Keramikkörpers 5 in 5 dargestellt, wenn eine virtuelle Linie, welche den Schwerpunkt C1 des Keramikkörpers 5 und einen Schwerpunkt C2 der Ausströmöffnung 4b verbindet, als L1 definiert ist und eine virtuelle Linie, welche den Schwerpunkt C1 des Keramikkörpers 5 und einen Schwerpunkt C3 des Vorsprungabschnitts 12e verbindet, als L2 definiert ist, dann kann ein Winkel α, welcher durch L1 und L2 gebildet wird, in einem Bereich von 0° bis 90° liegen.
6 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt. Die in 6 dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit einer Querschnittsansicht der Wärmeaustauscheinheit, wenn die Wärmeaustauscheinheit entlang einer in 2A dargestellten Schnittebenenlinie A-A, einer in 3A dargestellten Schnittebenenlinie B-B und einer in 4 dargestellten Schnittebenenlinie C-C geschnitten wird. Da eine Relativposition zwischen der Ausströmöffnung 4b und dem ausgesparten Abschnitt 5c einer Wärmeaustauscheinheit 1D der Ausführungsform von jener der Wärmeaustauscheinheit 1, 1A und 1B unterscheidet und andere Einheiten die gleiche Struktur haben, wird die gleiche Struktur mit demselben Bezugszeichen wie dasjenige in der Wärmetauschereinheit 1, 1A und 1B gekennzeichnet und wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
In der Wärmeaustauscheinheit 1D der Ausführungsform befindet sich der ausgesparte Abschnitt 5c, bei Betrachtung im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Keramikkörpers 5, auf einer Seite, welche dem der Ausströmöffnung zugewandten Abschnitt des Keramikkörpers 5 gegenüberliegt. Wie oben beschrieben, ist der Wärmeerzeugungswiderstand 6 nicht an der freiliegenden äußeren Umfangsfläche des Kernmaterials 5a, welche eine Bodenfläche des ausgesparten Abschnitts 5c bildet, vorgesehen. Daher kann in der Heizeinrichtung 3 ein Heizwert in einem Bereich in der Nähe des ausgesparten Abschnitts 5c kleiner sein als ein Heizwert in anderen Bereichen. In der Ausführungsform kann, da der ausgesparte Abschnitt 5c auf der Seite, welche dem der Ausströmöffnung 4b zugewandten Abschnitt des Keramikkörpers 5 gegenüberliegt, angeordnet ist, verhindert werden, dass die Temperatur des in der Nähe der Ausströmöffnung 4b strömenden Fluids absinkt. Daher kann gemäß der Wärmeaustauscheinheit 1D der Ausführungsform das Fluid effektiv erwärmt werden. Zum Beispiel, wie im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Keramikkörpers 5 in 6 dargestellt, wenn die virtuelle Linie, welche den Schwerpunkt C1 des Keramikkörpers 5 und den Schwerpunkt C2 der Ausströmöffnung 4b verbindet, als L1 definiert ist und eine virtuelle Linie, welche den Schwerpunkt C1 des Keramikkörpers 5 und einen Schwerpunkt C4 eines Ausgesparter-Abschnitt-Bereichs 5h verbindet, als L3 definiert ist, dann kann ein durch L1 und L3 gebildeter Winkel β in einem Bereich von 0° bis 90° liegen. Hier gibt der Ausgesparter-Abschnitt-Bereich 5h einen Bereich an, welcher durch eine virtuelle äußere Umfangsfläche und eine innere Oberfläche des ausgesparten Abschnitts 5c definiert ist, wenn die äußere Umfangsfläche 5g des Keramikkörpers 5 virtuell in der Umfangsrichtung des Keramikkörpers 5 verlängert wird.
7 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel der Ausführungsform der Wärmeaustauscheinheit der Offenbarung darstellt. Die in 7 dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit der in 2A, 3A und 4A dargestellten Querschnittsansicht. 7 stellt schematisch den Durchgangsleiter und das Elektrodenpad dar, und die Positionen des Durchgangsleiters und des Elektrodenpads sind in 7 nicht präzise dargestellt. Da sich eine Struktur der Ausströmöffnung 4b einer Wärmeaustauscheinheit 1B der Ausführungsform von jener der Wärmeaustauscheinheit 1, 1A, 1B, 1C und 1E unterscheidet und andere Einheiten die zueinander gleiche Struktur haben, wird die gleiche Struktur mit demselben Bezugszeichen wie dasjenige in der Wärmetauschereinheit 1, 1A, 1B, 1C und 1E gekennzeichnet und wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Wie in 7 dargestellt, ist die Wärmeaustauscheinheit 1E der Ausführungsform so ausgestaltet, dass sich die Ausströmöffnung 4b nahe der Öffnung 4a befindet. Da gemäß einer solchen Konfiguration ein Stehenbleiben des Fluids in einem Bereich zwischen der Ausströmöffnung 4b und dem Flansch 12 in dem zweiten Raum 10b unterbunden werden kann, kann sich das stagnierende Fluid hin zur näheren Umgebung der Ausströmöffnung 4b bewegen und kann unterbunden werden, dass sich die Temperatur des aus der Ausströmöffnung 4b ausströmenden Fluids unerwünschterweise ändert, so dass die Temperatur des aus der Ausströmöffnung 4b ausströmenden Fluids stabilisiert werden kann. Daher kann gemäß der Wärmeaustauscheinheit 1E der Ausführungsform das Fluid effektiv erwärmt werden.
Als nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung der Wärmeaustauscheinheiten 1, 1A, 1B, 1C, 1D und 1E beschrieben. In diesem Beispiel wird ein Beispiel, bei dem der Keramikkörper 5 aus Aluminiumoxidkeramiken gefertigt ist, beschrieben.
Zunächst wird eine als Oberflächenschichtabschnitt 5b des Keramikkörpers 5 dienende Aluminiumoxidkeramik-Grünling-Lage, in welcher Al₂O₃ eine Hauptkomponente ist und SiO₂, CaO, MgO und ZrO₂ so festgelegt sind, dass sie insgesamt innerhalb von 10 Massenprozent liegen, hergestellt. Ein vorbestimmtes Muster, das als Wärmeerzeugungswiderstand 6 und Anschlussleiter 7 dient, wird auf einer Oberfläche der Aluminiumoxidkeramik-Grünling-Lage ausgebildet. Ein Verfahren zum Bilden des vorbestimmten Musters umfasst ein Siebdruckverfahren, ein Übertragungsverfahren sowie ein Widerstandseinbettungsverfahren und umfasst als ein anderes Verfahren ein Verfahren zum Bilden einer Metallfolie durch ein Ätzverfahren und ein Verfahren zum Bilden eines Nichromdrahts in einer Spulenform und zum Einbetten des Nichromdrahts. Unter dem Gesichtspunkt der Qualitätsstabilität und der Reduzierung der Herstellungskosten ist das Siebdruckverfahren einfach anzuwenden. Der Wärmeerzeugungswiderstand 6 und der Anschlussleiter 7 können durch jeweils unterschiedliche Herstellungsverfahren gebildet werden.
Als nächstes wird ein als das Elektrodenpad 9 und die Metallschicht 11 dienendes Muster in einer vorbestimmten Mustergestalt auf einer Oberfläche der Keramik-Grünling-Lage einer der Oberfläche der Aluminiumoxidkeramik-Grünling-Lage, auf welcher der Wärmeerzeugungswiderstand 6 und der Anschlussleiter 7 ausgebildet sind, gegenüberliegenden Seite auf die gleiche Weise wie beim Bilden des Wärmeerzeugungswiderstands 6 und des Anschlussleiters 7 darauf gebildet. Die Keramik-Grünling-Lage wird perforiert, um den Durchgangsleiter 8 zu bilden, welcher den Anschlussleiter 7 und das Elektrodenpad 9 elektrisch verbindet, und wird mit einer Leiterpaste, welche als der Durchgangsleiter 8 dient, gefüllt. Der Wärmeerzeugungswiderstand 6, der Anschlussleiter 7, der Durchgangsleiter 8 und das Elektrodenpad 9 können beispielsweise eine leitfähige Paste verwenden, welche Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie zum Beispiel Wolfram, Molybdän und Rhenium, als Hauptkomponente enthält.
Andererseits wird ein zylindrischer Aluminiumoxidkeramikformkörper, welcher als das Kernmaterial 5a des Keramikkörpers 5 dient, durch Durchführen eines Extrusionsformens geformt. Die oben beschriebene Aluminiumoxidkeramik-Grünling-Lage wird um diesen zylindrischen Aluminiumoxidkeramikformkörper gewickelt, und dann wird eine Haftflüssigkeit, in welcher Aluminiumoxidkeramik mit der gleichen Zusammensetzung dispergiert ist, aufgebracht, um es zu erlauben, dass die Aluminiumoxidkeramik-Grünling-Lage und der Aluminiumoxidkeramikformkörper aneinander haften, wodurch es ermöglicht wird, einen Aluminiumoxid-integrierten Formkörper zu erhalten, welcher als Keramikkörper 5 dient. Wenn die Aluminiumoxidkeramik-Grünling-Lage um den Aluminiumoxidkeramikformkörper gewickelt wird, wird ein vorbestimmter Bereich einer äußeren Umfangsfläche des Aluminiumoxidkeramikformkörpers daran gehindert, mit der Aluminiumoxidkeramik-Grünling-Lage bedeckt zu werden, wodurch es möglich wird, einen Aluminiumoxid-integrierten Formkörper mit einer als ausgesparter Abschnitt 5c dienenden Nut zu erhalten. Der erhaltene Aluminiumoxid-integrierten Formkörper wird in einer reduzierenden Atmosphäre von 1500 bis 1600 ° C (Stickstoffatmosphäre) gebrannt, der Aluminiumoxid-integrierte Formkörper schrumpft und der Aluminiumoxid-integrierte Sinterkörper (der Keramikkörper 5) kann hergestellt werden.
Als nächstes wird das Plattieren auf das Elektrodenpad 9 und die auf dem Keramikkörper 5 gebildete Metallschicht 11 angewendet. Als die Plattierung werden im Allgemeinen eine Nickelplattierung, Goldplattierung und Zinnplattierung verwendet. Als Plattierungsbehandlungsverfahren kann ein Behandlungsverfahren wie stromloses Plattieren, elektrolytisches Plattieren und Trommelplattieren in Abhängigkeit vom Zweck ausgewählt werden.
Der Flansch 12 kann hergestellt werden, indem eine Schneidbearbeitung, eine Stanzbearbeitung und eine Pressbearbeitung auf eine Edelstahlplatte angewendet werden, um eine Gestalt mit einem Loch 12d, durch welches der Keramikkörper 5 eingebracht wird, sowie dem ersten Abschnitt 12a, dem zweiten Abschnitt 12b und dem dritten Abschnitt 12c zu bilden.
Als nächstes wird der Keramikkörper 5 auf eine Haltevorrichtung gesetzt, wird das Loch 12d des Flanschs 12 so ausgerichtet, dass es die Metallschicht 11 des Keramikkörpers 5 überlappt, und wird das Verlöten bei einer Temperatur von etwa 1000°C in einem Ofen in der reduzierenden Atmosphäre unter Verwendung des Verbindungsmaterials 13 durchgeführt.
Als nächstes wird der aus Gummi gefertigte O-Ring an einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Abschnitts 12b des Flanschs 12 angebracht. Das Harzgehäuse 4 wird vorbereitet und die mit dem O-Ring verbundene Heizeinrichtung 3 wird in das Gehäuse 4 eingebracht, wodurch es möglich wird, die Wärmeaustauscheinheiten 1, 1A, 1B, 1C, 1D und 1E herzustellen.
Als nächstes wird ein Beispiel der Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung der Offenbarung beschrieben.
Die Reinigungsvorrichtung der Ausführungsform weist die Wärmeaustauscheinheit 1, 1A, 1B, 1C, 1D oder 1E auf. Die Reinigungsvorrichtung ist dazu ausgestaltet, es dem durch die Heizeinrichtung 3 erwärmten Fluid, welches durch den Strömungskanal 10 strömt, zu erlauben, über die Ausströmöffnung 4b nach außen bzw. zur Außenseite auszuströmen. Das Fluid ist beispielsweise Wasser, welches von einer Wasserquelle, wie zum Beispiel einer öffentlichen Wasserversorgung, geliefert wird. Nachdem das Fluid aus der Öffnung an der Seite des anderen Endabschnitts 5e des Keramikkörpers 5 in den ersten Raum 10a einströmt, strömt das Fluid in den zweiten Raum 10b ein und wird dann aus der Ausströmöffnung 4b nach außen ausgelassen. Das Fluid wird von der Heizeinrichtung 3 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, während es durch den Strömungskanal 10 strömt. Das erwärmte Fluid wird zum Beispiel zum Reinigen eines intimen Teils des menschlichen Körpers verwendet. Die Reinigungsvorrichtung der Ausführungsform kann das Fluid effektiv erwärmen, indem die Wärmeaustauscheinheiten 1, 1A, 1B, 1C, 1D oder 1E vorgesehen werden.
Während Ausführungsformen der Offenbarung vorstehend ausführlich beschrieben wurden, ist die Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang des Kerns der Offenbarung abzuweichen. Es versteht sich von selbst, dass alles oder ein Teil jeder der Ausführungsformen in einem konsistenten Bereich auf geeignete Weise kombiniert werden können.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E:: Wärmeaustauscheinheit
3:: Heizeinrichtung
4:: Gehäuse
4a:: Öffnung
4b:: Ausströmöffnung
4c:: Innere Umfangsfläche
5:: Keramikkörper
5a:: Kernmaterial
5b:: Oberflächenschichtabschnitt
5c:: Ausgesparter Abschnitt
5d, 5e:: Endabschnitt
5f:: Innere Umfangsfläche
5g:: Äußere Umfangsfläche
5h:: Ausgesparter-Abschnitt-Bereich
6:: Wärmeerzeugungswiderstand
6a:: Linearer Abschnitt
6b:: Zurückgefalteter Abschnitt
7:: Anschlussleiter
8:: Durchgangsleiter
9:: Elektrodenpad
10:: Strömungskanal
10a:: Erster Raum
10b:: Zweiter Raum
11:: Metallschicht
12:: Flansch
12a:: Erster Abschnitt
12b:: Zweiter Abschnitt
12c:: Dritter Abschnitt
12d:: Loch
12e:: Vorsprungabschnitt
13:: Verbindungsmaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014 A [0004]
JP 228252 [0004]

Claims

Eine Wärmeaustauscheinheit, aufweisend: eine Heizeinrichtung, welche einen Keramikkörper mit einer länglichen zylindrischen Gestalt und einen Wärmeerzeugungswiderstand, welcher innerhalb des Keramikkörpers eingebettet ist und wiederholt zwischen einer vorderen Endseite und einer hinteren Endseite entlang einer Umfangsrichtung des Keramikkörpers zurückgefaltet ist, aufweist, und ein Gehäuse, in welches die Heizeinrichtung durch eine Öffnung eines hinteren Endabschnitts davon eingebracht ist und welches mindestens einen Bereich der Heizeinrichtung, in welchem der Wärmeerzeugungswiderstand eingebettet ist, beherbergt, einen Strömungskanal für ein Fluid, welcher von einem Raum innerhalb der Heizeinrichtung aus hin zu einem Raum zwischen einer Außenfläche der Heizeinrichtung und einer Innenfläche des Gehäuses ausgebildet ist, wobei eine Ausströmöffnung, durch welche das Fluid ausströmt, an einer Seitenwand auf der Seite des hinteren Endabschnitts des Gehäuses vorgesehen ist, und wobei sich der Wärmeerzeugungswiderstand, bei Betrachtung in einem Querschnitt der Wärmeaustauscheinheit, welcher eine Längsrichtung des Keramikkörpers aufweist, mindestens bis zu einer Position der Ausströmöffnung erstreckt.
Die Wärmeaustauscheinheit nach Anspruch 1, wobei der Wärmeerzeugungswiderstand sich bis zu einer hinteren Endseite über die Ausströmöffnung hinaus erstreckt.
Die Wärmeaustauscheinheit nach Anspruch 2, wobei der der Wärmeerzeugungswiderstand sich bis zur Öffnung n dem hinteren Endabschnitt des Gehäuses erstreckt.
Die Wärmeaustauscheinheit nach Anspruch 2, wobei die Heizeinrichtung ferner einen Flansch aufweist, welcher ein Loch aufweist, durch welches der Keramikkörper eingebracht wird, und der Flansch mit einer äußeren Umfangsfläche der hinteren Endseite des Keramikkörpers verbunden ist, die Heizeinrichtung in das Gehäuse eingebracht ist, so dass der Flansch die Öffnung an dem hinteren Endabschnitt des Gehäuses verschließt, und der Wärmeerzeugungswiderstand sich, bei Betrachtung im Querschnitt der Wärmeaustauscheinheit, welcher die Längsrichtung des Keramikkörpers aufweist, bis zu einer Position des Flanschs erstreckt.
Die Wärmeaustauscheinheit nach Anspruch 4, wobei ein Vorsprungabschnitt, welcher in einer radialen Richtung des Flanschs vorsteht, an einer äußeren Umfangsfläche des Flanschs vorgesehen ist, und die Heizeinrichtung so angeordnet ist, dass der Vorsprungabschnitt einer der Ausströmöffnung des Gehäuses gegenüberliegenden Seite zugewandt ist.
Die Wärmeaustauscheinheit nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Keramikkörper ein vorderes Ende, ein hinteres Ende, eine äußere Umfangsfläche und einen schlitzförmigen ausgesparten Abschnitt, welcher sich von dem vorderen Ende aus hin zum hinteren Ende an der äußeren Umfangsfläche erstreckt, aufweist, und die Heizeinrichtung so angeordnet ist, dass der ausgesparte Abschnitt der der Ausströmöffnung des Gehäuses gegenüberliegenden Seite zugewandt ist.
Die Wärmeaustauscheinheit nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, bei Betrachtung im Querschnitt der Wärmeaustauscheinheit, welcher die Längsrichtung des Keramikkörpers aufweist, die Ausströmöffnung benachbart zur Öffnung am hinteren Endabschnitt des Gehäuses ist.
Eine Wärmeaustauscheinheit, aufweisend: eine Heizeinrichtung, welche einen Keramikkörper, welcher eine längliche zylindrische Gestalt und offene gegenüberliegende Enden aufweist, und einen Wärmeerzeugungswiderstand, welcher in dem Keramikkörper eingebettet ist und sich in einer Längsrichtung des Keramikkörpers von einem Endabschnitt aus hin zum anderen Endabschnitt erstreckt, aufweist, und ein Gehäuse, welches zylindrisch ist und einen geschlossenen Endabschnitt und einen anderen offenen Endabschnitt aufweist und in welchem die Heizeinrichtung in eine Öffnung am anderen offenen Endabschnitt eingebracht ist, wobei das Gehäuse mindestens einen Abschnitt nahe einem Endabschnitt des Keramikkörpers beherbergt, wobei ein erster Raum, welcher durch eine innere Umfangsfläche des Keramikkörpers definiert ist, und ein zweiter Raum, welcher durch eine äußere Umfangsfläche des Keramikkörpers und eine innere Umfangsfläche des Gehäuses, definiert ist, miteinander kommunizieren, wobei der erste Raum und der zweite Raum einen Strömungskanal für ein Fluid bilden, wobei das Gehäuse eine Ausströmöffnung dazu aufweist, es dem zweiten Raum zu erlauben, mit der Außenseite zu kommunizieren, wobei der Wärmeerzeugungswiderstand sich mindestens bis zu einem Abschnitt des Keramikkörpers erstreckt, welcher der Ausströmöffnung zugewandt ist.
Die Wärmeaustauscheinheit nach Anspruch 8, wobei der Wärmeerzeugungswiderstand sich weiter in Richtung zu einer Seite des anderen Endabschnitts des Keramikkörpers über den Abschnitt des Keramikkörpers, welcher der Ausströmöffnung zugewandt ist, hinaus erstreckt.
Die Wärmeaustauscheinheit nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Heizeinrichtung ferner einen Flansch aufweist, welcher ein Loch aufweist, durch welches der Keramikkörper eingebracht ist, und der Flansch mit einer äußeren Umfangsfläche des Keramikkörpers nahe dem anderen Endabschnitt verbunden ist, die Heizeinrichtung in das Gehäuse eingebracht ist, so dass der Flansch die Öffnung des Gehäuses verschließt, und der Wärmeerzeugungswiderstand sich bis zu einem Abschnitt des Keramikkörpers nahe dem Flansch erstreckt.
Die Wärmeaustauscheinheit nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Wärmeerzeugungswiderstand sich bis zu einem Abschnitt des Keramikkörpers nahe der Öffnung des Gehäuses erstreckt.
Die Wärmeaustauscheinheit nach Anspruch 10 oder nach Anspruch 11 rückbezogen auf Anspruch 10, wobei der Flansch einen Vorsprungabschnitt, welcher an einem äußeren Umfangsabschnitt des Flanschs vorgesehen ist und in einer radialen Richtung des Flanschs vorsteht, aufweist, und der Vorsprungabschnitt auf einer Seite, welche, bei Betrachtung in einem Querschnitt der Wärmeaustauscheinheit senkrecht zur Längsrichtung des Keramikkörpers, der Ausströmöffnung bezogen auf einen Schwerpunkt des Keramikkörpers gegenüberliegt.
Die Wärmeaustauscheinheit nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Keramikkörper einen ausgesparten Abschnitt, welcher sich in der Längsrichtung an der äußeren Umfangsfläche erstreckt, aufweist, und der ausgesparte Abschnitt sich, bei Betrachtung in dem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Keramikkörpers, auf einer Seite des Keramikkörpers, welche einem der Ausströmöffnung zugewandten Abschnitt gegenüberliegt, befindet.
Die Wärmeaustauscheinheit nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Ausströmöffnung des Gehäuses benachbart zu der Öffnung des Gehäuses ist.
Die Wärmeaustauscheinheit nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der Wärmeerzeugungswiderstand eine mäanderförmige Gestalt hat und eine Mehrzahl von linearen Abschnitten, welche sich in der Längsrichtung des Keramikkörpers erstrecken, und eine Mehrzahl von zurückgefalteten Abschnitten aufweist, und wobei der Wärmeerzeugungswiderstand entlang einer Umfangsrichtung des Keramikkörpers angeordnet ist.
Eine Reinigungsvorrichtung, aufweisend: die Wärmeaustauscheinheit gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei es dem von der Heizeinrichtung erwärmten Fluid, welches durch den Strömungskanal strömt, erlaubt ist, über die Ausströmöffnung zur Außenseite auszuströmen.