Aparato de calentamiento y método para la fabricación del mismo.

Un aparato de calentamiento que incluye un sustrato (12, 100) y un elemento de calentamiento (10) adaptadopara disponerlo sobre el sustrato (12),

comprendiendo el elemento de calentamiento (10):

electrodos (18, 104); y

un revestimiento conductor de multi-capa (16, 102) de espesor nanométrico dispuesto entre el sustrato (12,100) y los electrodos (18, 104),

comprendiendo el revestimiento conductor de multi-capa (16, 102) una pluralidad de capas de un mismomaterial de revestimiento; caracterizado por que cada capa del revestimiento conductor de multi-capa (16,102) tiene un espesor de 50 nm a 70 nm.

Aparato de calentamiento y método para la fabricación del mismo Campo de la invención La presente invención se refiere a un aparato de calentamiento y a un método para formar un elemento de calentamiento de un aparato de calentamiento.

Antecedentes Durante algún tiempo se ha propuesto un revestimiento conductor de baja temperatura pero no se ha aplicado nunca a gran escala comercial debido a su inestabilidad, probabilidad de fisuración a temperatura elevada, y coste de fabricación elevado con los procesos de deposición de vapor de alto vacío necesarios para lograr una estructura y composición uniformes. El desarrollo de un espesor y composición uniformes así como de una estructura estable a través de toda la capa conductora es crítico para mantener una resistencia y distribución de temperatura uniformes del elemento de calentamiento del aparato de calentamiento. La variación de resistencia a través de la capa conductora puede crear una variación/gradiente de temperatura y, de este modo, estrés térmico en la capa conductora, lo que puede desestabilizar la estructura y provocar la fisuración de la capa, en particular en aplicaciones de calentamiento a alta temperatura.

La solicitud PCT Nº. WO 00/18189 de Torpy y col., ha propuesto un sistema de revestimiento por medio de impurificación de óxidos de estaño con cerio y lantano, para aumentar la estabilidad de la película conductora sobre un sustrato de vidrio con fines de calentamiento. No obstante, es preciso distribuir uniformemente cerio y lantano dentro del revestimiento para proporcionar un efecto estabilizador, lo que generalmente resulta difícil de conseguir. Se ha propuesto un atemperado de una hora a temperatura elevada en la publicación PCT Nº. WO 00/18189, para contribuir a crear un revestimiento estabilizado y uniforme. No obstante, no resulta rentable en la fabricación y puede provocar una difusión perjudicial de elementos contaminantes desde el sustrato al interior del revestimiento. El aumento de los porcentajes molares de cerio y lantano puede contribuir a la distribución de estos elementos de las tierras raras, pero conduce a una mayor resistencia eléctrica de la película. Esto tiene como resultado una reducción de la conductividad y de los rendimientos de energía, e impone restricciones en el uso práctico y comercial de la película.

Se proporciona la descripción anterior de los antecedentes para contribuir a la comprensión del aparato de calentamiento y del método de formación de un elemento de calentamiento de un aparato de calentamiento descrito en la presente solicitud.

La solicitud de patente WO 01/02621 A1 describe un calentador de óxido de estaño de película fina que incluye una región de calor interna anular, una región de calor externa anular, una primera barra colectora de plata y una segunda barra colectora de plata. El radio entre las regiones de calor interna y externa está seleccionado de forma que la resistencia por cuadrado unitario y la energía por unidad de área para la región de calor interna se aproxime a la resistencia por cuadrado unitario y a la energía por unidad de área para la región de calor externa.

La solicitud de patente us 2007/0020465 describe una transparencia apta para calentamiento que incluye una primera capa que tiene una superficie Nº. 1 y una superficie Nº. 2 y una segunda capa que tiene una superficie Nº. 3 y una superficie Nº. 4. La superficie Nº. 2 mira a la superficie Nº. 3. Se forma un revestimiento eléctricamente conductor sobre al menos una parte de la superficie Nº. 2 o Nº. 3, incluyendo el revestimiento conductor tres o más capas metálicas de plata. Se forma un revestimiento anti-reflectante sobre la superficie Nº. 4.

Sumario La presente solicitud va destinada a un aparato de calentamiento. El aparato de calentamiento incluye un elemento de calentamiento adaptado para disposición sobre un sustrato. El elemento de calentamiento incluye electrodos y un revestimiento conductor de multicapa de espesor nanométrico dispuesto entre el sustrato y los electrodos. El revestimiento conductor de multicapa incluye una pluralidad de capas de un mismo material de revestimiento; y cada capa del revestimiento conductor de multicapa tiene un espesor de 50 nm a 70 nm.

En una realización, el elemento de calentamiento del aparato de calentamiento incluye un revestimiento aislante de multicapa de espesor nanométrico dispuesto entre el revestimiento conductor de multicapa y el sustrato.

En otra realización, el aparato de calentamiento incluye un monitor de temperatura y un sistema de control integrado con el elemento de calentamiento del aparato de calentamiento. El monitor de temperatura y el sistema de control incluyen un convertidor de analógico a digital para medir la temperatura y un dispositivo de accionamiento de modulación de pulso-anchura para regular el suministro de energía.

En otra realización, el aparato de calentamiento incluye una cámara de separación que define un primer conducto de viento y un segundo conducto de viento, y un ventilador adaptado para soplar aire caliente fuera del aparato de calentamiento a través de uno del primer y segundo conductos de viento, hasta el sustrato y el revestimiento conductor de multicapa.

Se puede producir el revestimiento conductor de multicapa del elemento de calentamiento del aparato de calentamiento por medio de pirólisis de pulverización.

La pirólisis de pulverización se puede llevar a cabo a una temperatura de aproximadamente 650 ºC a aproximadamente 750 ºC.

La pirólisis de pulverización se puede llevar a cabo a una presión de pulverización de aproximadamente 0, 4 MPa a aproximadamente 0, 7 MPa.

La pirólisis de pulverización se puede llevar a cabo a una velocidad del cabezal de pulverización menor de 1000 mm 15 por segundo.

La pirólisis de pulverización se puede llevar a cabo alternando los pases de pulverización en una dirección de aproximadamente 90 grados uno con respecto al otro.

Breve descripción de los dibujos A continuación, se describen realizaciones específicas del aparato de calentamiento y del método de formación de un elemento de calentamiento de un aparato de calentamiento descrito en la presente invención, a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista en planta desde arriba de un elemento de calentamiento de un aparato de calentamiento de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La Figura 2 es una vista lateral del elemento de calentamiento de la Figura 1;

La Figura 3 es una microfotografía electrónica de barrido de alta resolución que muestra la nanoestructura de un revestimiento conductor del elemento de calentamiento de la Figura 1;

La Figura 4 es un diagrama de circuito que muestra una unidad de control conectada a un suministro de 35 energía con un elemento de calentamiento;

La Figura 5 es un diagrama de circuito de un monitor de temperatura y un sistema de control con un convertidor de analógico a digital (ADC) y un dispositivo de accionamiento de modulación de pulso-anchura (PWM) ;

La Figura 6 es una vista en perspectiva de un aparato de calentamiento/placa caliente que usa el elemento de calentamiento de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La Figura 7 es una vista en perspectiva esquemática de una cámara de división del aparato de calentamiento 45 de acuerdo con una realización de la presente solicitud;

La Figura 8 es una vista lateral esquemática de la cámara de división de la Figura 7; y

La Figura 9 es una diagrama esquemático de una baldosa cerámica revestida con la película de 50 calentamiento de espesor nanométrico de multicapa.

Descripción detallada Debe entenderse que el aparato de calentamiento y el método de formación de un elemento de calentamiento de un 55 aparato de calentamiento no se limitan a las realizaciones precisas descritas a continuación y que se pueden llevar a cabo varios cambios y modificaciones por parte del experto en la técnica sin alejarse del espíritu o alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, se pueden combinar los elementos y/o características de las diferentes realizaciones ilustrativas unos con otros y/o se pueden sustituir unos por otro dentro del alcance de la presente descripción y de las reivindicaciones adjuntas.

Según se usa en la presente memoria, la expresión "revestimiento de multicapa" o "revestimiento en forma de multicapas" se refiere a un revestimiento que tiene más de una capa de un material de revestimiento.

Según se usa en la presente memoria, la expresión "espesor nanométrico" se refiere a un espesor de cada una de 65 las capas de revestimiento... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de calentamiento que incluye un sustrato (12, 100) y un elemento de calentamiento (10) adaptado para disponerlo sobre el sustrato (12) , comprendiendo el elemento de calentamiento (10) :

electrodos (18, 104) ; y un revestimiento conductor de multicapa (16, 102) de espesor nanométrico dispuesto entre el sustrato (12, 100) y los electrodos (18, 104) , comprendiendo el revestimiento conductor de multicapa (16, 102) una pluralidad de capas de un mismo material de revestimiento; caracterizado por que cada capa del revestimiento conductor de multicapa (16, 102) tiene un espesor de 50 nm a 70 nm.

2. El aparato de calentamiento de la reivindicación 1, que se caracteriza por que el elemento de calentamiento (10) comprende un revestimiento aislante de multicapa de espesor nanométrico dispuesto entre el revestimiento conductor de multicapa (16, 102) y el sustrato (12, 100) .

3. El aparato de calentamiento de la reivindicación 2, caracterizado por que el revestimiento aislante de multicapa comprende sol-gel derivado de dióxido de silicio.

4. El aparato de calentamiento de la reivindicación 2, que además comprende un tensioactivo sobre el sustrato (12, 100) , comprendiendo el tensioactivo un tensioactivo de perfluoroalquilo de una concentración de entre un 0, 01 y un 0, 001 % peso/peso con dioctil sulfosuccinato de sodio de una concentración entre un 0, 1 a un 0, 01 % en peso/peso.

5. El aparato de calentamiento de la reivindicación 2, caracterizado por que el revestimiento aislante de multicapa se dispone sobre el sustrato (12, 100) por medio de revestimiento por inmersión, usando tetra etoxi orto silicato como precursor de base, y cada capa del revestimiento aislante de multicapa se hidroliza, se seca y se quema a 500 ºC.

6. El aparato de calentamiento de la reivindicación 1, que además comprende un monitor de temperatura y un sistema de control integrado con el elemento de calentamiento (10) del aparato de calentamiento, comprendiendo el monitor de temperatura y el sistema de control un convertidor de analógico a digital para medir la temperatura y un dispositivo de accionamiento de modulación de pulso-anchura para regular el suministro energético.

7. El aparato de calentamiento de la reivindicación 1, que además comprende una cámara de separación que define un primer conducto de viento y un segundo conducto de viento, y un ventilador adaptado para soplar aire caliente fuera del aparato de calentamiento a través de uno de los conductos de viento primero y segundo adyacentes al sustrato (12, 100) y al revestimiento conductor de multicapa (16, 102) .

8. El aparato de calentamiento de la reivindicación 1, caracterizado por que el revestimiento conductor de multicapa (16, 102) comprende un revestimiento de óxido que incluye un metal de fuente seleccionado entre el grupo que consiste en estaño, indio, cadmio, tungsteno, titanio y vanadio.

9. El aparato de calentamiento de la reivindicación 1, caracterizado por que el revestimiento conductor de multicapa (16, 102) comprende un revestimiento de óxido que incluye un metal de fuente seleccionado entre el grupo que consiste en estaño, indio, cadmio, tungsteno, titanio y vanadio con precursores organometálicos dopados con cantidades iguales de elementos donadores y aceptores.

10. El aparato de calentamiento de la reivindicación 1, caracterizado por que los electrodos (18, 104) comprenden una frita cerámica de vidrio basada en tinta que incluye un metal de fuente seleccionado entre el grupo que consiste en platino, oro, plata, paladio y cobre.

11. Un método para preparar un elemento de calentamiento (10) de un aparato de calentamiento, comprendiendo el método las etapas de:

proporcionar un sustrato (12, 100) ; disponer un revestimiento aislante de multicapa de espesor nanométrico sobre el sustrato (12, 100) ; producir un revestimiento conductor de multicapa (16, 102) de espesor nanométrico sobre el revestimiento aislante por medio de pirólisis de pulverización, en donde el revestimiento conductor de multicapa (16, 102) comprende una pluralidad de capas de un mismo material de revestimiento; y cada capa del revestimiento conductor de multicapa (16, 102) tiene un espesor de 50 nm a 70 nm; y disponer electrodos (18, 104) sobre el revestimiento conductor.

12. El aparato de calentamiento de la reivindicación 11, que se caracteriza por que la pirólisis de pulverización se lleva a cabo a una temperatura de 650 ºC a 750 ºC.

13. El aparato de calentamiento de la reivindicación 11, que se caracteriza por que la pirólisis de pulverización se

lleva a cabo a una presión de pulverización de 0, 4 MPa a 0, 7 MPa.

14. El aparato de calentamiento de la reivindicación 11, que se caracteriza por que la pirólisis de pulverización se lleva a cabo a una velocidad de cabezal de pulverización menor de 1000 mm por segundo.

15. El aparato de calentamiento de la reivindicación 11, que se caracteriza por que la pirólisis de pulverización se lleva a cabo por medio de pases de pulverización alternantes en una dirección de 90 grados uno con respecto a otro.

16. El aparato de calentamiento de la reivindicación 11, que se caracteriza por que los electrodos (18, 104) se 10 disponen sobre el revestimiento conductor por medio de serigrafía.