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EP3417210A1 - Öl-wasser-wärmetauscher, insbesondere für den verbrennungsmotor eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Öl-wasser-wärmetauscher, insbesondere für den verbrennungsmotor eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number
EP3417210A1
EP3417210A1 EP17705097.8A EP17705097A EP3417210A1 EP 3417210 A1 EP3417210 A1 EP 3417210A1 EP 17705097 A EP17705097 A EP 17705097A EP 3417210 A1 EP3417210 A1 EP 3417210A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
oil
water heat
heating coating
exchanger according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP17705097.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3417210B1 (de
Inventor
Christian Hainzlmaier
Marvin LAPPE
Christoph CAP
Karl GÖTTL
Hans Rechberger
Tobias Hentrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Publication of EP3417210A1 publication Critical patent/EP3417210A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3417210B1 publication Critical patent/EP3417210B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/262—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an insulated metal plate
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
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    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters

Definitions

  • Oil-water heat exchanger in particular for the internal combustion engine
  • the invention relates to an oil-water heat exchanger according to claim 1 and a method for producing an oil-water heat exchanger according to claim 11.
  • EP 2 466 241 AI describes an oil-water heat exchanger with a plurality of stacked and soldered together tub elements.
  • Such oil-water heat exchangers are usually integrated in the cooling circuit of internal combustion engines and can be used for example for cooling the engine oil.
  • an electrical heater in an interior of the heat exchanger to heat one of the interacting fluids of the heat exchanger.
  • heaters which have an electrical heating layer which heats when an electrical voltage (or the flow of a current) is applied. It is therefore an object of the invention to heat the oil of an oil-water heat exchanger in a simple and reliable manner, so that the formation of pollutants can be reduced.
  • the object is achieved by an oil-water heat exchanger
  • a core idea of the invention resides in the electrical devices known per se, for example, from WO 2013/186106 A1 or WO 2013/030048 A1
  • Heating coatings (hereinafter an electric heating coating will be referred to as "heating coating” for short) in or on an oil-water heat exchanger, it has surprisingly been found that (even in low-voltage applications - especially below 100V) for example, 12 or 24 or 28 volts), the need for a separate heater (such as that proposed in US 2015/0176913 A1) is eliminated, thus reducing manufacturing costs and the installation space of the oil-water reactor.
  • a comparatively cost-effective production can also be ensured by not having to work as precisely as in high-voltage applications (as described, for example, in WO 2013/186106 A1).
  • a shielding (insulation to the outside) of the electrical heating coating in the present application may possibly be completely dispensed with.
  • the heating coating is indirectly mediated, in particular via an insulating layer, applied to the oil-water heat exchanger.
  • an insulating layer can be formed, for example, by a primer layer or attached via such on the oil-water heat exchanger.
  • a polymer material or a ceramic material eg Al 2 O 3
  • the insulating layer is replaced by a passivation,
  • the substrate may possibly be the housing of the oil-water heat exchanger, in particular a cover. Overall (especially in low-voltage applications) a simple yet sufficient electrical insulation is provided.
  • the substrate may possibly be the housing of the oil-water heat exchanger, in particular a cover.
  • Insulation layer is preferably applied (full) surface on the oil-water heat exchanger.
  • the heating coating and / or the insulation layer may have an (at least substantially) constant layer thickness.
  • the heating coating or the insulating layer can be applied directly to the oil-water heat exchanger.
  • the heating coating and / or the insulating layer can / may be formed in a form unstable per se (or non-self-supporting). On a substrate can be dispensed with, so that the
  • Heating coating (and an optional insulation layer) is optionally formed free of a substrate. Any necessary support and / or support structure can be provided by the oil-water heat exchanger. Overall, a more complicated structure, comprising a heating layer, a complex
  • the heating coating can be materially bonded to a surface or an inner surface of the oil-water heat exchanger.
  • the heating coating for operation in the low-voltage range preferably designed for 12 volts, 24 volts or 48 volts.
  • Corresponding electrical and / or electronic components of the oil-water heat exchanger are then preferably also designed for such a low-voltage range (12 volts, 24 volts or 48 volts). Especially when used in the low-voltage range, preferably designed for 12 volts, 24 volts or 48 volts.
  • low-voltage range should preferably be understood an operating voltage of less than 100 V, in particular less than 60 V (direct current).
  • the heating coating is on a
  • Heat exchanger cover of the oil-water heat exchanger arranged.
  • Heat exchanger cover (alternatively on an inner side) arranged (applied) be. Even with a low-voltage application, even with an arrangement on the outside of the cover (which may be advantageous, for example, with regard to the contacting), a sufficiently secure use of the oil-water heat exchanger (even without further protection element) is possible. Overall, this proposes a simple yet reliable structure.
  • the heating coating is formed as a continuous (in particular unstructured and / or uninterrupted) layer.
  • the heating coating can generally be at least one section
  • the heating coating at least one
  • rectangular section with a length and a width of at least 1 cm, preferably at least 2 cm, more preferably at least 4 cm include, within which no interruptions or possibly other
  • break within the heating coating is meant a section through which no current can flow, for example because this section remains (wholly) free of material and / or (at least partially) filled by an insulator In this context, it has surprisingly been found that even such a simply formed heating coating can cause sufficient heating of the oil.
  • the heating coating is formed as a structured layer.
  • the heating coating is preferably structured by a masking process (preferably using silicone that can be embossed).
  • a masking process preferably using silicone that can be embossed.
  • Such known masking methods allow a satisfactory structuring and are less complicated than, for example, laser structuring methods which are currently used in the high-voltage range. Overall, therefore, the advantages of a masking process with regard to the present heating coating are exploited in a synergistic manner.
  • the insulating layer described above may have a thickness of at least 50 ⁇ m, preferably at least 200 ⁇ m and / or at most 1000 ⁇ m, preferably at most 500 ⁇ m.
  • the heating coating preferably has a height (thickness) of at least 5 ⁇ m, preferably at least 10 ⁇ m and / or at most 1 mm, preferably at most 500 mm, more preferably at most 30 mm, even more preferably at most 20 mm.
  • a conductor track defined by the heating coating may be at least 1 mm, preferably at least 3 mm, more preferably at least 5 mm, even more preferably at least 10 mm, even more preferably at least 30 mm wide.
  • the term "width" is intended to mean the extent of the conductor perpendicular to its longitudinal extension (the
  • over the heating coating is a
  • Protective cover such as a silicone protective layer attached.
  • the heating coating define an outside of the oil-water heat exchanger.
  • the oil-water heat exchanger has a plurality of modules, in particular tray elements, which may be further preferably designed as described in EP 2 466 241 A1.
  • the oil-water heat exchanger (apart from the inventive
  • At least one heating coating can be arranged between two modules. If the oil-water heat exchanger comprises a plurality of well elements, optionally at least one heating coating between two of these
  • the oil-water heat exchanger may comprise a turbulator.
  • the turbulator close, z. B. not more than 5 cm, in particular 2 cm, be formed into a heating coating and / or with a Be equipped heating coating.
  • This is another possibility, in a simple manner (namely, without the provision of other components) to improve the heating of the fluid. It is exploited in a synergistic way that in the region of a turbulator increased heat transfer, due to the turbulence generated, can be done.
  • the above object is further achieved by a method for producing an oil-water heat exchanger, comprising the steps of: providing an oil-water heat exchanger, in particular of the type described above (initially without the features relating to the heating coating) and applying an electrical heating coating on the Oil-water heat exchanger (or direct or indirect coating of the oil-water heat exchanger with the electric heating coating). Between the two mentioned steps, the
  • an insulating layer are performed on the oil-water heat exchanger (or a direct or indirect coating of the oil-water heat exchanger with the insulating layer), for example by passivation (oxidation, especially anodization) of a substrate, such as a heat exchanger housing. If necessary, the electrical heating coating can be sprayed on (thermally). Insofar as features are described above (in connection with the oil-water heat exchanger), which are at least also associated with the production of the oil-water heat exchanger, these process characteristics are also described as preferred embodiments of the
  • an oil-water heat exchanger of the type described above or prepared by the method described above as an oil-water heat exchanger, in particular for a motor vehicle internal combustion engine.
  • the oil-water heat exchanger can be used for heating (preheating or heating) the oil, for example engine oil.
  • the insulating layer may be a ceramic material or a
  • the heating layer may, for example, in a plasma coating process, in particular plasma spraying, or in a screen printing process or as
  • Resistance paste in particular on the insulating layer, are applied.
  • an electrically conductive layer in particular on the insulating layer, are applied. Subsequently areas can be cut out of the electrically conductive layer so that one printed conductor or a plurality of printed conductors remain.
  • the printed conductors can then form the heating resistor or several heating resistors.
  • the regions mentioned can alternatively be cut out of the conductive layer by means of a masking technique, for example by means of a laser.
  • the heating coating can be, for example, a metal layer and optionally contain nickel and / or chromium or consist of these materials. For example, 70-90% nickel and 10-30% chromium can be used, with a
  • Ratio of 80% nickel and 20% chromium is considered to be well suited.
  • the heating coating may, for example, occupy an area of at least 5 cm 2 , preferably at least 10 cm 2 and / or at most 200 cm 2 , preferably at most 100 cm 2 .
  • the oil-water heat exchanger can
  • the oil-water heat exchanger may be 15-25 cm long and / or 8-12 cm wide and / or 3-7 cm high (thick).
  • the oil-water heat exchanger preferably has one or more first fluid channels for guiding the oil and one or more second fluid channels for guiding the water.
  • the electrical heating coating a bi-metal switch, possibly. with two redundant switch devices, be provided.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a first oil-water
  • Fig. 3 is a schematic representation of the electrical heating coating on a substrate.
  • Fig. 1 shows a schematic view of an oil-water heat exchanger (as may be, for example, in detail, as described in EP 2 466 241 AI, formed) with a plurality of (soldered together) tub elements 10, a bottom 11 and a cover 12th On the lid 12, an electric heating coating 13 is arranged.
  • an oil-water heat exchanger as may be, for example, in detail, as described in EP 2 466 241 AI, formed
  • Heating coatings 13 are provided, namely on the one hand at the bottom 11 and on the other hand between two well elements 10. Other embodiments are conceivable, for. B. heating coatings on the lid and bottom or only in the interior of the heat exchanger, possibly hiss two trays 10th
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the electrical heating coating on a substrate, specifically (for example) the cover 12.
  • the cover 12 is first produced with a passivation layer (by oxidation or anodization).
  • the electrical heating coating 13 is then applied, for example, (thermal) sprayed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere zum Anschließen an einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, umfassend mindestens eine elektrische Heizbeschichtung (13), die an einer Außenseite und/oder im Inneren des Wärmetauschers aufgebracht ist.

Description

Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere für den Verbrennungsmotor
eines Kraftfahrzeuges
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Öl-Wasser-Wärmetauschers nach Anspruch 11.
Beispielsweise EP 2 466 241 AI beschreibt einen Öl-Wasser-Wärmetauscher mit mehreren aufeinandergestapelten und miteinander verlöteten Wannenelementen. Derartige Öl-Wasser-Wärmetauscher werden üblicherweise in den Kühlkreislauf von Verbrennungsmotoren integriert und können beispielsweise zum Kühlen des Motoröls verwendet werden.
Ein weiterer Öl-Wasser-Wärmetauscher ist in US 2015/0176913 AI gezeigt.
In einer besonderen Ausführungsform wird dort ein elektrischer Heizer in einem Innenraum des Wärmetauschers vorgeschlagen, um eines der miteinander wechselwirkenden Fluide des Wärmetauschers zu erwärmen.
Grundsätzlich wird es bei den bekannten Öl-Wasser-Wärmetauschern als nachteilig empfunden, dass bei diesen entweder gar nicht oder nur
vergleichsweise aufwändig und ineffektiv (insbesondere langsam) ein Vorheizen erfolgen kann. Insbesondere wird die Reduktion von Schadstoffen, die entstehen, wenn das Motoröl nicht auf Betriebstemperatur ist, als verbesserungswürdig angesehen.
Weiterhin sei hinsichtlich des Standes der Technik grundsätzlich auf WO
2013/186106 AI und WO 2013/030048 AI verwiesen. Dort werden Heizungen beschrieben, die eine elektrische Heizschicht aufweisen, die sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung (bzw. dem Fließen eines Stroms) erwärmt. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das Öl eines Öl-Wasser-Wärmetauschers auf einfache und zuverlässige Art und Weise zu erwärmen, so dass die Entstehung von Schadstoffen reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch einen Öl-Wasser-Wärmetauscher,
insbesondere zum Anschließen an einen Verbrennungsmotor gelöst, umfassend mindestens eine elektrische Heizbeschichtung, die an einer Außenseite und/oder im Inneren des Wärmetauschers aufgebracht ist.
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, die an sich beispielsweise aus WO 2013/186106 AI oder WO 2013/030048 AI bekannten elektrischen
Heizbeschichtungen (im Folgenden wird eine elektrische Heizbeschichtung kurz als„Heizbeschichtung" bezeichnet werden) in bzw. an einem Öl-Wasser- Wärmetauscher einzusetzen. Dabei hat es sich auf überraschende Weise gezeigt, dass (selbst bei Niedervolt-Anwendungen - insbesondere unter 100 V - von beispielsweise 12 oder 24 oder 28 Volt) eine zufriedenstellende und insbesondere schnelle Erwärmung des Öls erfolgen kann. Die Notwendigkeit eines separaten Heizers (wie beispielsweise in US 2015/0176913 AI vorgeschlagen) entfällt damit. Dies reduziert Herstellungskosten und den Bauraum des Öl-Wasser- Wärmetauschers. Insbesondere in der Niedervolt-Anwendung (insbesondere unter 100 V) kann auch dadurch eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung gewährleistet werden, dass nicht so„exakt" gearbeitet werden muss, wie in Hochvolt-Anwendungen (wie beispielsweise in WO 2013/186106 AI beschrieben). Weiterhin kann auf eine Abschirmung (Isolierung nach außen) der elektrischen Heizbeschichtung im vorliegenden Anwendungsfall ggf. vollständig verzichtet werden.
In einer ersten Ausführungsform ist die Heizbeschichtung mittelbar, insbesondere über eine Isolationsschicht vermittelt, auf dem Öl-Wasser-Wärmetauscher aufgebracht. Eine derartige Isolationsschicht kann beispielsweise durch eine Haftvermittlerschicht gebildet werden oder über eine solche auf dem Öl-Wasser- Wärmetauscher angebracht sein. Bevorzugt kann für die Isolationsschicht ein Polymermaterial oder ein keramisches Material (z. B. Al203) verwendet werden. Vorzugsweise wird die Isolierschicht jedoch durch eine Passivierung,
insbesondere ein Oxidieren, insbesondere Eloxieren (von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung) bereitgestellt. Bei dem Untergrund kann es sich ggf. um das Gehäuse des Öl-Wasser-Wärmetauschers, insbesondere einen Deckel, handeln. Insgesamt wird (gerade in Niedervolt-Anwendungen) eine einfache und dennoch ausreichende elektrische Isolierung bereitgestellt. Alternativ kann die
Heizbeschichtung sogar unmittelbar auf dem Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere einem Gehäuse des Öl-Wasser-Wärmetauschers, aufgebracht sein (beispielsweise in Niedervolt-Anwendungen und/oder wenn der Untergrund nicht oder nur schlecht elektrisch leitend ist). Die Heizbeschichtung und/oder
Isolationsschicht ist vorzugsweise (voll-)flächig auf dem Öl-Wasser- Wärmetauscher aufgebracht. Weiterhin kann die Heizbeschichtung und/oder die Isolationsschicht eine (zumindest im Wesentlichen) konstante Schichtdicke aufweisen. Die Heizbeschichtung oder die Isolationsschicht kann unmittelbar auf dem Öl-Wasser-Wärmetauscher aufgebracht sein. Die Heizbeschichtung und/oder die Isolationsschicht kann/können per se forminstabil (bzw. nicht-selbsttragend) ausgebildet sein. Auf ein Substrat kann verzichtet werden, so dass die
Heizbeschichtung (und eine optionale Isolationsschicht) ggf. frei von einem Substrat ausgebildet ist. Ein ggf. notwendige Trage- und/oder Stützstruktur kann durch den Öl-Wasser-Wärmetauscher bereitgestellt werden. Insgesamt kann ein komplizierterer Aufbau, umfassend eine Heizschicht, eine aufwändige
Isolierschicht sowie eine zusätzliche Haftvermittlerschicht vermieden werden. Grundsätzlich kann die Heizbeschichtung stoffschlüssig mit einer Oberfläche oder einer Innenfläche des Öl-Wasser-Wärmetauschers verbunden sein.
Besonders bevorzugt ist die Heizbeschichtung zum Betrieb im Niedervoltbereich, vorzugsweise für 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt ausgelegt. Entsprechende elektrische und/oder elektronische Komponenten des Öl-Wasser-Wärmetauschers sind dann vorzugsweise ebenfalls für einen solchen Niedervoltbereich (12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt) ausgelegt. Insbesondere bei einer Anwendung im
Niedervoltbereich kann auf synergistische Art und Weise eine effektive
Vorheizung mit einfachen Mitteln realisiert werden. Unter„Niedervoltbereich" soll vorzugsweise eine Betriebsspannung von unter 100 V, insbesondere unter 60 V (Gleichstrom) verstanden werden.
In einer konkreten Ausführungsform ist die Heizbeschichtung auf einem
Wärmetauscherdeckel des Öl-Wasser-Wärmetauschers angeordnet.
Gegebenenfalls kann die Heizbeschichtung auf einer Außenseite des
Wärmetauscherdeckels (alternativ auf einer Innenseite) angeordnet (aufgebracht) sein. Gerade bei einer Niedervoltanwendung ist auch bei einer Anordnung auf der Außenseite des Deckels (die beispielsweise im Hinblick auf die Kontaktierung vorteilhaft sein kann) ein ausreichend sicherer Gebrauch des Öl-Wasser- Wärmetauschers (selbst ohne weiteres Schutzelement) möglich. Insgesamt wird dadurch eine einfache und dennoch zuverlässig funktionierende Struktur vorgeschlagen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Heizbeschichtung als durchgehende (insbesondere unstrukturierte und/oder ununterbrochene) Schicht ausgebildet. Die Heizbeschichtung kann im Allgemeinen mindestens einen Abschnitt
aufweisen, innerhalb dessen in zwei aufeinander senkrechten Richtungen über einen Weg von mindestens 1 cm, vorzugsweise mindesten 2 cm, noch weiter vorzugsweise mindestens 4 cm keine Unterbrechungen in der Heizbeschichtung vorliegen. Beispielsweise kann die Heizbeschichtung mindestens einen
rechteckförmigen Abschnitt mit einer Länge und einer Breite von je mindestens 1 cm, vorzugsweise mindesten 2 cm, noch weiter vorzugsweise mindestens 4 cm umfassen, innerhalb dessen keine Unterbrechungen oder ggf. sonstigen
Strukturen in der Heizbeschichtung vorliegen. Unter einer„Unterbrechung" innerhalb der Heizbeschichtung ist ein Abschnitt zu verstehen, durch den kein Strom fließen kann, beispielsweise da dieser Abschnitt (gänzlich) frei von Material bleibt und/oder (zumindest teilweise) durch einen Isolator ausgefüllt ist. Die Heizbeschichtung kann (thermisch) aufgespritzt werden (unabhängig davon, ob sie unstrukturiert oder strukturiert ist, im Endzustand). In diesem Zusammenhang hat es sich überraschend gezeigt, dass selbst eine derartig einfach ausgebildete Heizbeschichtung eine ausreichende Erwärmung des Öls bewirken kann.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Heizbeschichtung als strukturierte Schicht ausgebildet. Die Heizbeschichtung wird dabei vorzugsweise durch ein Maskierverfahren (vorzugsweise unter Verwendung von Silikon, das geprägt werden kann) strukturiert. Derartige bekannte Maskierverfahren, erlauben eine zufriedenstellende Strukturierung und sind weniger aufwändig als beispielsweise Laserverfahren zur Strukturierung, die gerade im Hochvoltbereich eingesetzt werden. Insgesamt werden daher auf synergistische Art und Weise die Vorteile eines Maskierverfahrens im Hinblick auf die vorliegende Heizbeschichtung ausgenutzt. Die oben beschriebene Isolierschicht kann eine Dicke von mindestens 50 Mm, vorzugsweise mindestens 200 Mm und/oder höchstens 1000 Mm, vorzugsweise höchstens 500 Mm betragen.
Die Heizbeschichtung hat vorzugsweise eine Höhe (Dicke) von mindestens 5 Mm, vorzugsweise mindestens 10 Mm und/oder höchstens einem 1 mm, vorzugsweise höchstens 500 Mm, noch weiter vorzugsweise höchstens 30 Mm, noch weiter vorzugsweise höchstens 20 Mm. Eine durch die Heizbeschichtung definierte Leiterbahn kann mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 3 mm, noch weiter vorzugsweise mindestens 5 mm, noch weiter vorzugsweise mindestens 10 mm, noch weiter vorzugsweise mindestens 30 mm breit sein. Unter„Breite" soll die Ausdehnung der Leiterbahn senkrecht zu ihrer Längserstreckung (die
üblicherweise auch die Richtung des Stromflusses definiert) verstanden werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist über der Heizbeschichtung eine
Schutzabdeckung, beispielsweise eine Silikon-Schutzschicht, angebracht.
Alternativ kann jedoch auch (in einer besonders einfach herstellbaren
Ausführungsform) die Heizbeschichtung eine Außenseite des Öl-Wasser- Wärmetauschers definieren.
In einer konkreten Ausführungsform weist der Öl-Wasser-Wärmetauscher mehrere Module, insbesondere Wannenelemente auf, die weiter vorzugsweise, wie in EP 2 466 241 AI beschrieben, ausgebildet sein können. Grundsätzlich kann der Öl-Wasser-Wärmetauscher (abgesehen von der erfindungsgemäßen
Heizbeschichtung) wie in EP 2 466 241 AI oder US 2015/0176913 AI
beschrieben, ausgebildet sein. Die Offenbarung dieser Druckschriften wird hiermit durch Bezugnahme explizit aufgenommen. Wenn mehrere Module vorgesehen sind, kann mindestens eine Heizbeschichtung zwischen zwei Modulen angeordnet sein. Wenn der Öl-Wasser-Wärmetauscher mehrere Wannenelemente umfasst, kann ggf. mindestens eine Heizbeschichtung zwischen zwei dieser
Wannenelemente (auf einem der Wannenelemente) angeordnet (aufgebracht) sein. Dadurch kann mit einfachen Mitteln die Vorheizung (Zuheizung) weiter verbessert werden.
Der Öl-Wasser-Wärmetauscher kann einen Turbulator aufweisen. In einem solchen Fall kann der Turbulator nahe, z. B. nicht weiter als 5 cm, insbesondere 2 cm, zu einer Heizbeschichtung ausgebildet sein und/oder mit einer Heizbeschichtung ausgestattet sein. Auch dies ist eine weitere Möglichkeit, auf einfache Art und Weise (nämlich ohne das Vorsehen weiterer Komponenten) die Erwärmung des Fluids zu verbessern. Dabei wird auf synergistische Art und Weise ausgenutzt, dass im Bereich eines Turbulators eine erhöhte Wärmeübertragung, aufgrund der erzeugten Turbulenzen, erfolgen kann.
Die obige Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Öl-Wasser-Wärmetauschers, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Öl- Wasser-Wärmetauschers, insbesondere der vorbeschriebenen Art (zunächst ohne die Merkmale betreffend die Heizbeschichtung) und Aufbringen einer elektrischen Heizbeschichtung auf den Öl-Wasser-Wärmetauscher (bzw. unmittelbares oder mittelbares Beschichten des Öl-Wasser-Wärmetauschers mit der elektrischen Heizbeschichtung). Zwischen den beiden genannten Schritten kann das
Aufbringen einer Isolierschicht auf den Öl-Wasser-Wärmetauscher durchgeführt werden (bzw. ein unmittelbares oder mittelbares Beschichten des Öl-Wasser- Wärmetauschers mit der Isolierschicht), beispielsweise durch eine Passivierung (Oxidierung, insbesondere Eloxierung) eines Untergrundes, beispielsweise eines Wärmetauschergehäuses. Die elektrische Heizbeschichtung kann ggf. (thermisch) aufgespritzt werden. Insofern weiter oben (im Zusammenhang mit dem Öl- Wasser-Wärmetauscher) Merkmale beschrieben sind, die zumindest auch mit der Herstellung des Öl-Wasser-Wärmetauschers in Zusammenhang stehen, werden diese Verfahrensmerkmale auch als bevorzugte Ausführungsformen des
Verfahrens vorgeschlagen.
Weiterhin wird die obengenannte Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines Öl- Wasser-Wärmetauschers der oben beschriebenen Art oder hergestellt nach dem oben beschriebenen Verfahren als Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor. Konkret kann der Öl-Wasser- Wärmetauscher für die Erwärmung (Vorerwärmung oder Zuerwärmung) des Öls, beispielsweise Motoröls, verwendet werden.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im Allgemeinen kann die Isolierschicht ein Keramikmaterial oder ein
Polymermaterial sein oder aus einem solchen Material bestehen, wobei als Keramikmaterial beispielsweise Al203 in Frage kommt. Die Heizschicht kann beispielsweise in einem Plasmabeschichtungsverfahren, insbesondere Plasmaspritzen, oder in einem Siebdruckverfahren oder als
Widerstandspaste, insbesondere auf die Isolierschicht, aufgetragen werden. In dem Plasmabeschichtungsverfahren kann beispielsweise zunächst eine elektrisch leitende Schicht, insbesondere auf die Isolierschicht, aufgetragen werden. Aus der elektrisch leitfähigen Schicht können anschließend Bereiche ausgeschnitten werden, so dass eine Leiterbahn oder mehrere Leiterbahnen übrigbleiben.
Bevorzugt kommt jedoch eine Maskiertechnik zum Einsatz. Die Leiterbahnen können dann den Heizwiderstand oder mehrere Heizwiderstände bilden. Die genannten Bereiche können alternativ zu einer Maskiertechnik, beispielsweise mittels eines Lasers aus der leitfähigen Schicht herausgeschnitten werden. Die Heizbeschichtung kann beispielsweise eine Metallschicht sein und ggf. Nickel und/oder Chrom enthalten oder aus diesen Materialien bestehen. Beispielsweise können 70-90% Nickel und 10-30% Chrom verwendet werden, wobei ein
Verhältnis von 80% Nickel und 20% Chrom als gut geeignet betrachtet wird .
Die Heizbeschichtung kann beispielsweise eine Fläche von mindestens 5 cm2, vorzugsweise mindestens 10 cm2 und/oder höchstens 200 cm2, vorzugsweise höchstens 100 cm2, einnehmen. Der Öl-Wasser-Wärmetauscher kann ein
Gesamtvolumen von vorzugsweise mindestens 200 cm3, noch weiter vorzugsweise mindestens 500 cm3, noch weiter vorzugsweise mindestens 800 cm3 und/oder höchstens 5000 cm3, vorzugsweise höchstens 2000 cm3, aufweisen.
Beispielsweise kann der Öl-Wasser-Wärmetauscher 15-25 cm lang und/oder 8-12 cm breit und/oder 3-7 cm hoch (dick) sein.
Der Öl-Wasser-Wärmetauscher weist vorzugsweise einen oder mehrere erste Fluidkanäle zum Führen des Öls und einen oder mehrere zweite Fluidkanäle zum Führen des Wassers auf.
Für eine Steuerung, insbesondere Regelung, der elektrischen Heizbeschichtung kann ein Bi-Metall-Schalter, evtl . mit zwei redundanten Schaltereinrichtungen, vorgesehen sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Öl-Wasser-
Wärmetauschers;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Öl-
Wasser-Wärmetauschers; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der elektrischen Heizbeschichtung auf einem Untergrund.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
Fig. 1 zeigt in schematischer Ansicht einen Öl-Wasser-Wärmetauscher (wie er beispielsweise im Detail, wie in EP 2 466 241 AI beschrieben, ausgebildet sein kann) mit mehreren (miteinander verlöteten) Wannenelementen 10, einem Boden 11 und einem Deckel 12. Auf dem Deckel 12 ist eine elektrische Heizbeschichtung 13 angeordnet.
In der alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind zwei elektrische
Heizbeschichtungen 13 vorgesehen, nämlich einerseits am Boden 11 und andererseits zwischen zwei Wannenelementen 10. Andere Ausführungsformen sind denkbar, z. B. Heizbeschichtungen am Deckel und Boden oder nur im Inneren des Wärmetauschers, ggf. zischen zwei Wannen 10.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Heizbeschichtung auf einem Untergrund, konkret (beispielsweise) dem Deckel 12. Zur Herstellung der Struktur gemäß Fig. 3 wird zunächst der Deckel 12 mit einer Passivierungsschicht (durch Oxidieren oder Eloxieren) hergestellt. Auf die Isolierschicht 14 wird dann die elektrische Heizbeschichtung 13 aufgebracht, beispielsweise (thermisch) aufgespritzt.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den
Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
Bezugszeichen Wannenelement
Boden
Deckel
Elektrische Heizbeschichtung Isolierschicht

Claims

Ansprüche
1. Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere zum Anschließen an einen
Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, umfassend mindestens eine elektrische Heizbeschichtung (13), die an einer Außenseite und/oder im Inneren des Wärmetauschers aufgebracht ist.
2. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
die Heizbeschichtung (13) unmittelbar auf dem Öl-Wasser-Wärmetauscher aufgebracht ist, oder mittelbar, über eine Isolierschicht (14) vermittelt, auf dem Öl-Wasser-Wärmetauscher aufgebracht ist, wobei die Isolierschicht (14) vorzugsweise durch Passivieren, insbesondere Oxidieren oder Eloxieren, des Untergrundes bereitgestellt wird.
3. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
die Heizbeschichtung (13) zum Betrieb im Niedervoltbereich, insbesondere für 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt ausgelegt ist.
4. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
die Heizbeschichtung (13) auf einem Wärmetauscherdeckel (12) des Öl- Wasser-Wärmetauschers angeordnet ist.
5. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
die Heizbeschichtung (13) als durchgehende, vorzugsweise thermisch aufgespritzte, Schicht ausgebildet ist.
6. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
die Heizbeschichtung (13) als strukturierte Schicht ausgebildet ist, wobei die Heizbeschichtung (13) vorzugsweise durch ein Maskierverfahren strukturiert ist.
7. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n ze i c h n et, dass
die Heizbeschichtung (13) vorzugsweise eine Höhe von mindestens 5 μιτι, weiter vorzugsweise mindestens 10 μιτι und/oder höchstens 30 μιτι, vorzugsweise höchstens 20 μιτι beträgt und/oder
eine durch die Heizbeschichtung (13) definierte Leiterbahn mindestens 3 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm, weiter vorzugsweise mindestens 30 mm breit ist.
8. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
über der Heizbeschichtung (13) eine Schutzabdeckung angebracht ist oder die Heizbeschichtung (13) eine Außenseite des Öl-Wasser-Wärmetauschers definiert.
9. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
der Öl-Wasser-Wärmetauscher mehrere Module, insbesondere mehrere Wannenelemente, aufweist, wobei mindestens eine Heizbeschichtung (13) zwischen zwei Modulen, insbesondere Wannenelementen, angeordnet ist.
10. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass
ein Turbulator mit einer elektrischen Heizbeschichtung (13) vorgesehen ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Öl-Wasser-Wärmetauschers, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Öl-Wasser-Wärmetauschers und
- Aufbringen einer elektrischen Heizbeschichtung (13) auf den Öl- Wasser-Wärmetauscher.
12. Verwendung eines Öl-Wasser-Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder hergestellt nach Anspruch 11 als Öl-Wasser-Wärmetauscher in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.
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