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CN108700333A - 油水热交换器，特别是用于机动车辆的内燃机 - Google Patents

油水热交换器，特别是用于机动车辆的内燃机 Download PDF

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CN108700333A CN201780011986.4A CN201780011986A CN108700333A CN 108700333 A CN108700333 A CN 108700333A CN 201780011986 A CN201780011986 A CN 201780011986A CN 108700333 A CN108700333 A CN 108700333A
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Abstract

本发明涉及一种油水热交换器，特别是用于连接至机动车辆的内燃机的油水热交换器，包括施加至热交换器的外侧和/或内部中的至少一个电加热涂层(13)。

Description

油水热交换器，特别是用于机动车辆的内燃机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的油水热交换器并涉及一种根据权利要求11的用于制造油水热交换器的方法。
背景技术
例如，EP 2 466 241 A1描述了一种具有一个堆叠在另一个的顶部上并彼此焊接的多个槽元件的油水热交换器。这样的油水热交换器通常集成在内燃机的冷却线路中，并且可以用于例如冷却发动机油。
US2015/0176913 A1中提出了另外的油水热交换器。在特定实施方式中，出于使热交换器中彼此相互作用的流体中的一种流体升温的目的，所述文献提出了一种在热交换器的内部空间中的电加热器。
在已知的油水热交换器的情况下，基本上认为不利之处在于，在这些已知的油水热交换器中，预热要么是根本不可能，要么是仅在相对大的费用和低效率的方式(特别缓慢)的情况下可能。特别地，认为需要改进的是，减少发动机油不在工作温度下时形成的污染物。
关于现有技术，基本上还参考WO 2013/186106 A1和WO 2013/030048 A1。所述文献描述了具有当施加电压时(或当电流流动时)升温的电加热层的加热器。
发明内容
因此，本发明的目的在于以简单且可靠的方式使油水热交换器的油升温，从而可以减少污染物的形成。
通过权利要求1的特征实现所述目的。
特别地，该目的通过油水热交换器，特别是用于连接到内燃机的油水热交换器实现，该油水热交换器包括施加至热交换器的外侧和/或内部中的至少一个电加热涂层。
本发明的核心概念在于，在油水热交换器中或在油水热交换器上使用本身根据WO2013/186106 A1或WO 2013/030048 A1已知的电加热涂层(电加热涂层将在下文中简称为“加热涂层”)。文中，令人惊讶地发现(即使在低压应用的情况下——特别是低于100V——例如12伏或24伏或28伏)可以实现令人满意并且特别快速地使油升温。对单独加热器(例如US 2015/0176913 A1中提出的那样)的需要因此被消除。这降低了油水热交换器的制造成本和结构空间。特别是在低压应用(特别是低于100V)中，因此也可以确保相对便宜的制造，使得不需要如高压应用(例如，如在WO 2013/186106 A1中描述的那样)的情况下的那种“精确性”。此外，在本使用情况下可以完全省略电加热涂层的屏蔽(对外部的隔离)。
在第一实施方式中，加热涂层间接地，特别是在隔离层上，被施加至油水热交换器。所述类型的隔离层可以例如由粘合促进剂层形成或通过所述类型的粘合促进剂层附着至油水热交换器。对于隔离层，优选地可以使用聚合物材料或陶瓷材料(例如Al2O3)。然而，隔离层优选地通过钝化，特别是氧化，特别是阳极化(铝的或铝合金的)来提供。位于下面的表面可以是油水热交换器的壳体，特别是盖。总之(具体地在低压应用中)，提供了简单但仍然足够的电隔离。可替换地，加热涂层甚至可以直接施加至油水热交换器，特别是施加至油水热交换器的壳体(例如在低压应用中和/或如果位于下面的表面不导电或仅仅很差地导电)。加热涂层和/或隔离层优选地施加至油水热交换器，在(全)表面上。此外，加热涂层和/或隔离层可以具有(至少基本上)恒定的层厚度。加热涂层或隔离层可以直接施加至油水热交换器。加热涂层和/或隔离层可以固有地具有维度不固定(或非自支撑)的设计。可以省略基板，使得可以在没有基板的情况下形成加热涂层(和可选的隔离层)。油水热交换器可以提供可能需要的承载和/或支撑结构。总之，能够避免包括加热层、累赘的隔离层和附加的粘合促进剂层的复杂构造。加热涂层基本上可以粘合地连接至油水热交换器的表面或连接至油水热交换器的内表面。
加热涂层特别优选地设计成用于在低压范围下，优选在12伏、24伏或48伏下操作。然后，油水热交换器的相应电气和/或电子部件优选地同样设计成用于这种低压范围(12伏、24伏或48伏)。特别是在低压范围的应用的情况下，可以使用简单的方法以协同的方式实现有效地预热。“低压范围”应理解为优选地意指低于100V，特别是低于60V(直流电)的工作电压。
在一个具体实施方式中，加热涂层被布置在油水热交换器的热交换器盖上。加热涂层可以被布置在(施加至)热交换器盖的外侧上(可替换地在内侧上)。特别是在低压应用的情况下，即使在盖的外侧上的布置的情况下(这例如对于接触而言可能是有利的)，也可以足够安全地使用油水热交换器(即使没有另外的保护元件)。总之，这样，提出了一种简单但仍然可靠的功能化结构。
在可替换的实施方式中，加热涂层形成为连续的(特别是非结构化的和/或非中断的)层。加热涂层通常可以具有至少一个区段，在该区段内，在两个相互垂直的方向上，加热涂层中在至少1cm，优选至少2cm，甚至更优选至少4cm的距离上没有中断。例如，加热涂层可以包括至少一个矩形区段，在不同情况下，其长度和宽度为至少1cm、优选至少2cm、甚至更优选至少4cm，其中在加热涂层中没有中断或可能的其他结构。加热涂层内的“中断”应理解为意指没有电流可以流过的区段，例如因为所述区段保持(完全)不含材料和/或(至少部分地)被绝缘体填充。加热涂层可以被(热)喷涂(无论其在最终状态下是非结构化的还是结构化的)。在这种背景下，令人惊讶地发现，即使是这种简单形式的加热涂层也可以实现使油足够升温。
在另外的可替换的实施方式中，加热涂层形成为结构化层。在这种情况下，加热涂层优选通过掩模工艺(优选使用硅树脂，其可以被冲压)结构化。这种已知的掩模工艺允许实现令人满意的结构化，并且没有例如具体地在高压范围内使用用于结构化的激光方法那么麻烦。因此，总之，关于本加热涂层，以协同方式利用了掩模工艺的优点。
上述隔离层可以具有至少50μm，优选至少200μm和/或至多1000μm，优选至多500μm的厚度。
加热涂层优选具有至少5μm，优选至少10μm和/或至多1mm，优选至多500μm，甚至更优选至多30μm，甚至更优选至多20μm的高度(厚度)。由加热涂层限定的导体轨道可以是至少1mm，优选至少3mm，甚至更优选至少5mm，甚至更优选至少10mm，甚至更优选至少30mm宽。表述“宽度”应理解为意指导体轨道垂直于其纵向跨度的跨度(其通常也限定电流流动的方向)。
在可替换的实施方式中，在加热涂层上施加保护盖，例如硅树脂保护层。然而，可替换地，加热涂层还可以(在一特别容易制造的实施方式中)限定油水热交换器的外侧。
在具体实施方式中，油水热交换器具有多个模块，特别是槽元件，此外其可以优选地设计为EP 2 466 241 A1中描述的那样。油水热交换器基本上(除了根据本发明的加热涂层之外)可以被设计为EP 2 466 241 A1或US 2015/0176913 A1中描述的那样。这些文献的公开内容明确地以通过引用的方式并入本文。如果提供了多个模块，则可以在两个模块之间布置至少一个加热涂层。如果油水热交换器包括多个槽元件，则可以在这些槽元件中的两个之间(在槽元件中的一个上)布置(施加)至少一个加热涂层。这样，可以使用简单的方式进一步改进预热(辅助加热)。
油水热交换器可以具有湍流器。在这种情况下，湍流器可以形成为接近加热涂层，例如距其不超过5cm，特别是2cm，和/或配备有加热涂层。这也是用于以简单的方式改进流体升温的另一种可能性(特别是在不提供另外的部件的情况下)。文中，以协同的方式利用下述事实：由于产生的湍流，在湍流器的区域中传递增加的热量是可能的。
此外，上述目的通过一种用于制造油水热交换器的方法来实现，该方法包括步骤：提供一种油水热交换器，特别是上述类型的油水热交换器(最初没有与加热涂层有关的特征)，并将电加热涂层施加至油水热交换器(用电加热涂层直接或间接涂覆油水热交换器)。在上述两个步骤之间，可以实施将隔离层施加至油水热交换器(或者油水热交换器可以用隔离层直接或间接地涂覆)，例如通过对例如热交换器壳体的位于下面的表面进行钝化(氧化，特别是阳极化)。电加热涂层可以被(热)喷涂。在上面(结合油水热交换器)还描述了至少还与油水热交换器的制造相关的特征的情况下，这些方法特征也被认为该方法的优选实施方式。
此外，上述目的通过将上述类型的或根据上述方法制造的油水热交换器用作特别是用于机动车辆内燃机的油水热交换器的用途来实现。具体地，油水热交换器可以用于使油，例如发动机油，升温(预升温或辅助升温)。
从从属权利要求中得出另外的实施方式。
通常，隔离层可以是陶瓷材料或聚合物材料，或者可以由这种材料构成，其中，如陶瓷材料，使用例如Al2O3。
加热层可以例如在等离子体涂覆工艺中，特别是等离子体喷涂，或在丝网印刷工艺中或作为电阻膏，特别地施加至隔离层。在等离子体涂覆工艺中，例如首先可以将导电层施加至特别是隔离层。随后可以从导电层切出区域，使得留下导体轨道或多个导体轨道。然而，优选使用掩膜技术。然后，导体轨道可以形成加热电阻器或多个加热电阻器。作为掩模技术的替换方案，所述区域可以例如通过激光从导电层切出。加热涂层可以例如是金属层并且可以包括镍和/或铬，或者由所述材料构成。例如，可以使用70-90％的镍和10-30％的铬，其中80％镍和20％铬的比例被认为是非常合适的。
加热涂层可以例如覆盖至少5cm2，优选至少10cm2和/或至多200cm2，优选至多100cm2的面积。油水热交换器可以具有优选至少200cm3，甚至更优选至少500cm3，甚至更优选至少800cm3和/或至多5000cm3，优选至多2000cm3的总体积。例如，油水热交换器可以是15-25cm长和/或8-12cm宽和/或3-7cm高(厚)。
油水热交换器优选地具有用于引导油的一个或多个第一流体通道和用于引导水的一个或多个第二流体通道。
为了控制，特别是闭环控制电加热涂层，可以设置可能具有两个冗余开关装置的双金属开关。
附图说明
下面将基于示例性实施方式描述本发明，这些示例性实施方式将基于附图更详细地讨论。在图中：
图1示出了第一油水热交换器的示意性侧视图；
图2示出了油水热交换器的第二实施方式的示意图；以及
图3是位于下面的表面上的电加热涂层的示意图示。
在以下描述中，同样的附图标记将用于表示相同的部分和具有相同作用的部分。
具体实施方式
图1以示意图示出了具有多个(焊接在一起)槽元件10、基座11和盖12的油水热交换器(其可以例如如EP 2 466 241 A1中描述的那样详细地设计)。电加热涂层13布置在盖12上。
在根据图2的可替换的实施方式中，设置了两个电加热涂层13，具体地一方面在基座11上，并且另一方面在两个槽元件10之间。可以想到其他实施方式，例如加热涂层在盖和基座上或仅在热交换器的内部，可能在两个槽10之间。
图3是位于下面的表面，具体地说是(例如)盖12，上的电加热涂层的示意图示。为了制造根据图3所示的结构，首先制造盖12，具有钝化层(通过氧化或阳极化)。然后将电加热涂层13施加至隔离层14，例如通过(热)喷涂。
在此指出，可以声称单独地和任何组合的所有上述部件，特别是附图中所示的细节，对本发明必不可少。对于本领域技术人员来说，熟悉与此相关的修改。
附图标记列表
10 槽元件
11 基座
12 盖
13 电加热涂层
14 隔离层

Claims (12)

1.一种油水热交换器，特别是用于连接到机动车辆的内燃机的油水热交换器，包括施加至所述热交换器的外侧和/或内部中的至少一个电加热涂层(13)。
2.根据权利要求1所述的油水热交换器，其特征在于，所述加热涂层(13)被直接施加至所述油水热交换器或被间接施加至所述油水热交换器，在隔离层(14)上，其中优选地，所述隔离层(14)通过对位于下面的表面进行钝化，特别是氧化或阳极化，来提供。
3.根据权利要求1或2所述的油水热交换器，其特征在于，所述加热涂层(13)设计成用于在低压范围下操作，优选为12伏、24伏或48伏。
4.根据前述权利要求中任一项所述的油水热交换器，其特征在于，所述加热涂层(13)被布置在所述油水热交换器的热交换器盖(12)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的油水热交换器，其特征在于，所述加热涂层(13)形成为连续的层，优选为热喷涂的层。
6.根据前述权利要求中任一项所述的油水热交换器，其特征在于，所述加热涂层(13)形成为结构化层，其中优选地，所述加热涂层(13)通过掩模工艺结构化。
7.根据前述权利要求中任一项所述的油水热交换器，其特征在于，优选地，所述加热涂层(13)具有至少5μm，优选至少10μm和/或至多30μm，优选至多20μm的高度，和/或由所述加热涂层(13)限定的导体轨道为至少3mm，优选至少10mm，更优选至少30mm宽。
8.根据前述权利要求中任一项所述的油水热交换器，其特征在于，在所述加热涂层(13)上施加保护涂层，或者所述加热涂层(13)限定所述油水热交换器的外侧。
9.根据前述权利要求中任一项所述的油水热交换器，其特征在于，所述油水热交换器具有多个模块，特别是多个槽元件，其中至少一个加热涂层(13)被布置在两个模块，特别是槽元件，之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的油水热交换器，其特征在于，提供了具有电加热涂层(13)的湍流器。
11.一种用于制造油水热交换器的方法，特别是根据前述权利要求中任一项所述的油水热交换器的方法，包括步骤：
-提供油水热交换器，以及
-将电加热涂层(13)施加至所述油水热交换器。
12.一种油水热交换器的用途，将特别是根据权利要求1至10中任一项所述的油水热交换器，或根据权利要求11制造的油水热交换器，用作机动车辆中的油水热交换器，特别是用于机动车辆的内燃机。
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