DISPOSICION FORMADA POR UNA CERAMICA ELECTRICAMENTE CONDUCTORA CON RECUBRIMIENTO FUNCIONAL.

Disposición de cerámica eléctricamente conductora con recubrimiento funcional,

caracterizada porque

- la cerámica eléctricamente conductora presenta una resistencia eléctrica específica en un margen de 0,001 a 10.000 O*cm y

- el recubrimiento funcional se compone de un material con elevada capacidad de adsorción para vapor de agua, en donde el recubrimiento presenta un grosor en un margen de 0,01 a 1 mm

Disposición formada por una cerámica eléctricamente conductora con recubrimiento funcional.

La invención se refiere a una disposición formada por una cerámica eléctricamente conductora con recubrimiento funcional. Con la disposición se hace posible la deshumectación o también la humectación de una corriente de aire, que circula a través de la disposición.

Según el estado de la técnica se utilizan componentes de calefactor, por ejemplo en forma de calefactores alveolares cerámicos, exclusivamente para calentar medios fluyentes, por ejemplo aire (véanse p.ej. los documentos US 3,927,300; US 4,107,515 o US 4,570,046). Los adsorbentes cerámicos, por ejemplo ceolita, se utilizan para deshumedecer el aire (por ejemplo el documento DE 19734440). A este respecto se usa el material con frecuencia en forma de terraplenados de bolas y la regeneración se realiza mediante una corriente de aire seco, que con este fin se calienta mediante un dispositivo calefactor aparte antes del paso del adsorbente que se va a regenerar.

En las solicitudes DE 4225272 A1 y DE 19805011 A1 se proponen filtros de adsorción, compuestos por un material portador calefactable eléctricamente y granos de adsorbente o filtros de adsorción fijados al mismo mediante pinzas o mediante masa adhesiva. Como calefactores se citan en ambos casos explícitamente sólo conductores metálicos.

La invención se ha impuesto la misión de indicar una posibilidad, mediante la cual se consiga, con la menor complejidad posible, deshumedecer o humedecer una corriente de aire.

Conforme a la invención la misión es resuelta, en el caso de una disposición, por medio de que se produce un compuesto de materiales formado por un material cerámico eléctricamente conductor, que sirve de material portador, y un segundo material cerámico que destaca por una elevada porosidad y una elevada capacidad de adsorción de vapor de agua, y se aplica a la superficie del material portador conductor. Mediante el recubrimiento superficial poroso puede adsorberse vapor de agua procedente de una corriente de aire, hasta que se alcance una cantidad de saturación dependiente del material y de su estructura porosa. Mediante desgasificación puede extraerse el agua adsorbida desde los poros y entregarse, como vapor de agua, a una segunda corriente de aire independiente. Para la desgasificación se genera ventajosamente calor óhmico, mediante la aplicación de una tensión eléctrica adecuada en el volumen del material portador conductor. La disposición puede realizarse en forma de tubos, haces de tubos, pilas de placas o cuerpos alveolares, de tal modo que en el caso de una baja resistencia a la corriente se disponga de una gran superficie de intercambio de calor con relación a la corriente de aire. El material cerámico eléctricamente conductor presenta a este respecto una resistencia eléctrica específica en un margen de 0,001 a 10.000 O*cm. El recubrimiento funcional se aplica con un grosor en un margen de 0,01 a 1 mm, de forma preferida entre 0,1 y 0,5 mm.

El material cerámico eléctricamente conductor se moldea conforme a la invención de tal modo, que sobre su superficie pueda circular aire. La superficie del material conductor se recubre con el segundo material, por ejemplo ceolita o una cerámica oxídica porosa que, a causa de su especial estructura porosa, sea capaz de adsorber agua que esté disuelta en forma de humedad del aire en la corriente de aire y, de este modo, reducir el contenido de vapor de agua de la corriente de aire. Si el volumen de poros del recubrimiento ceolítico está relleno de agua hasta la saturación, puede calentarse mediante el caldeo del soporte eléctricamente conductor, de tal modo que el agua adsorbida se entregue de nuevo a la corriente de aire. Mediante un control apropiado de la corriente de aire puede circular alternativamente por la disposición una corriente de aire a secar o una corriente de aire fresco.

La disposición debe destacar por una forma constructiva compacta y una baja resistencia a la corriente. Mediante el contacto directo del adsorbente con el calefactor puede regenerarse rápidamente el adsorbente cargado una vez con agua. Por medio de esto pueden intercambiarse con volúmenes de adsorbente relativamente reducidos, en el caso de un cambio corto entre ciclo de adsorción y resorción, grandes cantidades de agua con una corriente de aire. Si el dispositivo se une, en lugar de a una corriente de aire fresco relativamente seca, a una corriente de aire saturada con vapor de agua y de este modo se carga hasta la saturación con agua, puede usarse el siguiente ciclo de resorción, en caso necesario, también para la humectación específica de un volumen de aire.

Mediante la utilización de un adsorbente organofílico, en lugar del adsorbente hidrofílico, puede utilizarse la disposición también para la separación de sustancias orgánicas (VOC's) volátiles desde corrientes gaseosas. Los medios con contenido de VOC, como p.ej. corrientes de aire de escape o gases de procesamiento pueden limpiarse en el ciclo de absorción. En el ciclo de resorción se ha trabajado con una circulación gaseosa claramente menor. Los gases altamente impuros que con ello de producen pueden alimentarse después a un tratamiento ulterior (limpieza, combustión). Asimismo la disposición puede usarse también para obtener VOC's a partir de corrientes gaseosas. A este respecto el modo de procedimiento es idéntico a la limpieza descrita de corrientes de aire de escape o gases de procesamiento. Sin embargo, como producto se usa el gas de escape del ciclo de resorción. En el mismo los VOC's alcanzan concentraciones suficientemente elevadas para, con tecnologías habituales, poder obtenerse.

A causa de su forma constructiva compacta y del enlace del adsorbente sobre el soporte calefactable, la disposición conforme a la invención destaca por su robustez y reducida necesidad de espacio, de tal modo que también es adecuada para aplicaciones en la técnica automovilística, es decir, para caldear y regular la humedad de habitáculos de pasajeros en vehículos de pasajeros o camiones.

A continuación se pretende explicar con más detalle con base en ejemplos de realización. Los dibujos muestran:

la figura 1 una disposición conforme a la invención en dos vistas y una representación en corte,

la figura 2 otra forma de realización esquemática también en dos vistas, así como una representación en corte,

la figura 3 una tercera forma de realización en dos vistas, una representación en corte y una entalladura de la representación en corte.

Ejemplo 1

Un polvo de óxido de titanio con un tamaño de grano medio de aproximadamente 1-2 µm se trata en un amasador para formar una masa deformable rígido-plástica, con la adición de un sistema de plastificación compuesto por aglutinante orgánico, medio de deslizamiento, plastificante y agua.

A partir de esta masa se producen mediante extrusión tubos de 10 mm de diámetro exterior y 1,5 mm de grosor de pared. Después de expulsar los componentes orgánicos, los tubos se sinterizan en atmósfera de hidrógeno a temperaturas de entre 1.200 y 1.350ºC y tiempos de retención de entre 0,5 y 5 horas.

Como resultado de ello se produce un material conductor con una resistencia eléctrica específica de aproximadamente 5O*cm.

Los cuerpos sinterizados tubulares se cortan a longitudes definidas, por ejemplo 60 mm. Los lados frontales se imprimen con pasta de impresión por tamiz, conductora y con contenido de metal, y se ahorna a 600ºC. Después del ahornado de los contactos metálicos se recubren los tubos mediante inmersión en una suspensión acuosa al 10% de por ejemplo ceolita de tipo NaA o de tipo NaY y un 5% en peso de una fase de aglutinante, por ejemplo de un aglutinante inorgánico como solución silícica coloidal. Este recubrimiento se seca primero a temperatura ambiente y a continuación se endurece durante dos horas a temperaturas de 200ºC. A causa del elevado volumen de poros, de la especial estructura porosa y del carácter fuertemente hidrófilo, las capas así aplicadas pueden absorber hasta el 20% (NaA) o el 30% (NaY) de su propio peso de agua.

Mediante la aplicación de una tensión eléctrica de por ejemplo 42 V a los electrodos del tubo recubierto conductor puede transformarse directamente en el tubo de óxido de titanio una potencia eléctrica, que es suficiente para calentar el tubo recubierto a entre 60º y 200º Kelvin con relación a su entorno. Por medio de esto se absorbe el agua desde los poros del recubrimiento de ceolita y se entrega a la corriente de aire,...

1. Disposición de cerámica eléctricamente conductora con recubrimiento funcional, caracterizada porque

- la cerámica eléctricamente conductora presenta una resistencia eléctrica específica en un margen de 0,001 a 10.000 O*cm y

- el recubrimiento funcional se compone de un material con elevada capacidad de adsorción para vapor de agua, en donde el recubrimiento presenta un grosor en un margen de 0,01 a 1 mm.

2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque la cerámica eléctricamente conductora representa un cuerpo con una elevada relación superficie-volumen.

3. Disposición según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el cuerpo presenta la forma de alvéolos, tubos, haces de tubos, placas, pilas de placas o haces de fibras.

4. Disposición según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el recubrimiento funcional está aplicado a las paredes interiores y/o paredes exteriores del cuerpo, de tal modo que de las corrientes gaseosas, que son guiadas a través del cuerpo, se extrae el agua.

5. Disposición según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque mediante la aplicación de una tensión eléctrica apropiada al cuerpo se caldea el recubrimiento funcional, de tal modo que se regenera automáticamente su capacidad de absorción de agua después de alcanzar la saturación.

6. Disposición según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la cerámica eléctricamente conductora se compone de materiales cerámicos oxídicos como óxido de aluminio, óxido de titanio, óxido de magnesio, óxido de cinc, óxido de silicio, óxido de estaño, óxido de bario, óxido de calcio, óxido de plomo, óxido de estroncio o titanatos, circonatos, estanatos o silicatos derivados de estos óxidos, así como soluciones y/o mezclas consistentes de estos.

7. Disposición según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la cerámica eléctricamente conductora se compone de materiales cerámicos no oxídicos como carburo de titanio, carburo de silicio, carburo de boro o mezclas de estos materiales.

8. Disposición según las reivindicaciones 6 y 7, caracterizada porque la cerámica eléctricamente conductora se compone de materiales cerámicos tanto oxídicos como no oxídicos.

9. Disposición según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque como material cerámico oxídico se utiliza un material de titanato ferroeléctrico semiconductor con coeficiente de temperatura positivo (material PTC), de tal modo que al caldear la disposición se usa la limitación de temperatura automática del material PTC.

10. Disposición según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el grosor del recubrimiento está en un margen de entre 0,1 y 0,5 mm.