JP2019083126A - 流体加熱用のセラミックヒータ - Google Patents
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Abstract
Description
このスケールは軟水よりも硬水の方が多く発生することが知られており、水の加熱によってセラミックヒータの表面に析出する。セラミックヒータの表面へのスケールの付着が進行すると、析出したスケールがセラミックヒータから剥がれ落ちることで水路系での目詰まりを誘発する虞がある。
このようなセラミックヒータによれば、セラミック体の表面がコート層で被覆されることでセラミックヒータ表面へのスケールの付着を抑制することができる。
このようなセラミックヒータによれば、筒状のセラミック体の外周面、及び、内周面がガラスを主体とする外側コート層、及び、内側コート層で被覆されることで、セラミックヒータ表面へのスケールの付着を抑制することができる。
また、内側コート層は外側コート層よりも薄くなるように構成されているため、外側コート層の耐久性を担保しつつ、セラミックヒータ内を通過する流体に発熱抵抗体から発生する熱を効率的に伝導させることができる。
このようなセラミックヒータによれば、各コート層がセラミックの表面に結晶粒レベルで存在する凹凸を埋めるため、スケールの付着をより効果的に抑制することができる。
このようなセラミックヒータによれば、釉薬を塗布し焼成することによって各コート層を生成できるので、コート層を生成する工程を簡素化することができる。
このようなセラミックヒータによれば、支持体にセラミックシートを巻き付けることでセラミック体を得ることができるので、セラミック体の広範囲をなるべく均一に発熱させる構成とすることができる。
このようなセラミックヒータによれば、外側コート層の厚さは、セラミックシートの厚さよりも薄く構成されているので、発熱抵抗体から発生する熱をより効率的に流体に伝導させることができる。
このようなセラミックヒータによれば、外側コート層がセラミックシートのうちの発熱抵抗体が配置された領域の全体を覆うので、発熱抵抗体の発熱によりセラミックシートが伸縮し、セラミックシートに剥がれようとする力が作用したとしても、外側コート層がセラミックシートを覆っているので、セラミックシートの剥離を抑制することができる。
このようなセラミックヒータによれば、各コート層が無鉛物質からなるので、還元雰囲気中で鉛が存在することによる変色を抑制することができる。
[1.実施形態]
[1−1.構成]
本実施形態のセラミックヒータ11は、例えば温水洗浄便座の熱交換ユニットの熱交換器において、洗浄水を温めるために用いられるものである。
図2、図3に示されるように、セラミックシート19には、蛇行したパターン形状のヒータ配線41と、一対の内部端子42とが内蔵されている。本実施形態において、ヒータ配線41及び内部端子42は、タングステン(W)を主成分として含んでいる。なお、各内部端子42は、図示しないビア導体等を介して、図1に示すように、セラミックシート19の外周面に形成された外部端子43に電気的に接続されている。
外側コート層61Aは、ヒータ本体13(支持体17,セラミックシート19)の筒状外表面のうち少なくともヒータ配線41の形成領域を被覆するように構成されている。内側コート層61Bは、ヒータ本体13(支持体17,セラミックシート19)の筒状内表面(貫通孔17Aの内表面)のうち少なくともヒータ配線41が配置された領域Hを被覆するように構成されている。
[1−2.製造方法]
次に、本実施形態のセラミックヒータ11を製造する方法を説明する。
この際、図1に示すように、ガラスロウ材23を介してヒータ本体13とフランジ15とを溶着固定し、セラミックヒータ11を完成させる。
[1−3.実験例]
以下、本実施形態のセラミックヒータ11の性能を評価するために行った実験例について説明する。
また、サンプルA、Bの断面SEM画像を撮像し、得られた断面SEM画像から釉薬層、及び、セラミックシート表面の算術平均粗さ(Ra)、及び、積層方向の厚さを同定した。このとき、サンプルAの外側コート層の表面の算術平均表面粗さ(Ra)、及び、内側コート層の表面の算術平均表面粗さ(Ra)は、いずれも0.5μm以下であり、サンプルBも同様であった。また、サンプルA、Bの外側コート層の厚さは約100μmと、セラミックシートの厚さよりも薄かった。また、サンプルAの内側コート層の厚さは約10μmであった。
以上の結果より、外側コート層の膜厚を20μm以上確保することで、外側コート層の耐久性は担保されることがわかった。また、内側コート層の方が外側コート層よりも薄くなるように構成することで、効率的に水温を上昇させることができることがわかった。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[3.文言の対応関係]
ヒータ配線41は発熱抵抗体の一例に相当し、ヒータ本体13はセラミック体の一例に相当する。また、釉薬層61はコート層の一例に相当し、ガラスロウ材23は接合材の一例に相当する。
Claims (7)
- 発熱抵抗体を有する筒状のセラミック体と、
前記セラミック体の外周面を被覆するように構成されたガラスを主体とする外側コート層と、
前記セラミック体の内周面を被覆するように構成されたガラスを主体とする内側コート層と、を備えた流体加熱用のセラミックヒータであって、
前記内側コート層は、前記外側コート層よりも薄くなるように構成された流体加熱用のセラミックヒータ。 - 請求項1に記載の流体加熱用のセラミックヒータであって、
前記外側コート層の表面の算術平均表面粗さ(Ra)、及び、前記内側コート層の表面の算術平均表面粗さ(Ra)は、いずれも0.5μm以下となるように構成された流体加熱用のセラミックヒータ。 - 請求項1または請求項2に記載の流体加熱用のセラミックヒータであって、
前記外側コート層、及び、前記内側コート層は、いずれも釉薬の成分を含むように構成された流体加熱用のセラミックヒータ。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載の流体加熱用のセラミックヒータであって、
前記セラミック体は、
セラミック製の支持体と、
前記支持体の外周に巻き付けられ、前記発熱抵抗体を埋設して構成されたセラミックシートと、を含むように構成された流体加熱用のセラミックヒータ。 - 請求項4に記載の流体加熱用のセラミックヒータであって、
前記外側コート層の厚さは、前記セラミックシートの厚さよりも薄くなるように構成された流体加熱用のセラミックヒータ。 - 請求項5に記載の流体加熱用のセラミックヒータであって、
前記外側コート層は、前記セラミックシートのうちの前記発熱抵抗体が配置された領域の全体を覆うように構成された流体加熱用のセラミックヒータ。 - 請求項1〜6の何れか1項に記載の流体加熱用のセラミックヒータであって、
前記外側コート層、及び、前記内側コート層は、いずれも無鉛物質からなるように構成された流体加熱用のセラミックヒータ。
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