DE10124383A1 - Abgas-Wärmetauscher - Google Patents

Abgas-Wärmetauscher

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DE10124383A1
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Akihiro Maeda
Hisao Nagashima
Takaki Okochi
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Denso Corp
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Abstract

Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung ein transparenter, dünner Film, beispielsweise ein Siliciumoxid-Glasfilm (SiO¶2¶-Glasfilm), dessen Hitzebeständigkeit hoch ist und der im Hinblick auf die Verhinderung des Anhaftens von Ruß von unverbranntem Kraftstoff und Kohlenstoff effektiv ist, an den Wärmeübertragungsflächen einer Vielzahl von Abgasweg-Röhrchen 7 des Abgas-Wärmetauschers 10 vorgesehen ist, der in der Mitte der Abgas-Rückführungsleitung der Abgas-Umwälzeinrichtung, die für einen Dieselmotor verwendet wird, angeschlossen ist, wird es schwierig, dass sich Ruß an den Wärmeübertragungsflächen der Vielzahl der Abgasweg-Röhrchen 7 und an der Innenfläche des Kerngehäuses 4 sammelt. Infolgedessen ist der Querschnittsbereich des Abgaswegs 5 nicht verkleinert. Daher kann eine Vergrößerung des Zugwiderstandes auf der Gasseite der Abgas-Umwälzeinrichtung, die für einen Dieselmotor verwendet wird, verhindert werden.

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der für eine Abgas- Umwälzeinrichtung verwendet wird, beispielsweise für einen EGR-Gas-Kühler zum Kühlen von umlaufendem Abgas im Wege des Wärmeaustauschs zwischen dem umlaufenden Abgas für die Abgas-Umwälzeinrichtung und Kühlwasser eines Verbrennungsmotors.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 9-310 995 schlägt einen Abgas- Wärmetauscher vor, beispielsweise einen EGR-Gas-Kühler zum Kühlen von umlaufendem Abgas (EGR-Gas), der für eine Abgas-Umwälzeinrichtung ver­ wendet wird, in der ein Teil des Abgases eines Verbrennungsmotors aus einer Abgasleitung entnommen und zu einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors zurückgeführt wird, sodass der Teil des Abgases der in einen Zylinder einzu­ saugenden Mischung hinzugefügt wird. Bei diesem Abgas-Wärmetauscher wird Wärme wie nachfolgend angegeben ausgetauscht. In dem Abgas-Wärme­ tauscher ist eine Vielzahl von Wärmeübertragungsröhrchen an einer Röhrchen­ tafel angeordnet, die im Wege der Bildung einer Metallplatte hergestellt ist, die an den beiden Endabschnitten der Innenwand eines Fassröhrchens befestigt ist. Wärme wird zwischen Abgas, das in den Wärmeübertragungsröhrchen strömt, und Kühlwasser, das außenseitig der Wärmeübertragungsröhrchen strömt, ausgetauscht, sodass das Abgas gekühlt werden kann.
Bei diesem Abgas-Wärmetauscher besteht die Tendenz, dass sich Ruß (Parti­ kel, die unverbrannten Kraftstoff und Kohlenstoff enthalten) an der Innenfläche des Wärmeübertragungsröhrchens der Abgas-Umwälzeinrichtung sammelt, d. h., es besteht die Tendenz, dass sich Ruß an der Wärmeübertragungsfläche sammelt. Wenn sich Ruß an der Wärmeübertragungsfläche sammelt, wird der Abgasweg, der in dem Wärmeübertragungsröhrchen gebildet ist, geschlossen, und wird der Abgasweg mit Ruß verstopft. Wenn der Querschnittsbereich des Abgaswegs auf diese Weise verkleinert wird, wird der Zugwiderstand an der Abgasseite der Abgas-Umwälzeinrichtung vergrößert. Daher wird die Strö­ mungsrate des EGR-Gases herabgesetzt. Entsprechend wird es schwierig, die notwendige Menge des EGR-Gases sicherzustellen.
Infolge des Verstopfens der Wärmeübertragungsfläche in dem Abgasweg des Wärmeübertragungsröhrchens wird die Leistung des Wärmeaustauschs des Abgas-Wärmetauschers verschlechtert. Um die oben angegebene Probleme zu lösen, offenbart die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 1-144 692 ein Verfahren des periodischen Reinigens der Wärmeübertragungs­ fläche des Wärmeübertragungsröhrchen des Wärmetauschers, der für die Abgas-Wärmerückgewinnung verwendet wird, mit einer Waschlösung.
Wenn jedoch der Wärmetauscher, der für die Abgas-Wärmerückgewinnung verwendet wird, von einem Fahrzeug entfernt und gewaschen wird, nimmt dies Zeit in Anspruch, und ist dies kostspielig. Zur Verhinderung, dass ein Nieder­ schlag, der erzeugt wird, wenn Kraftstoff verbrannt wird, an einer Fläche eines Kraftstoff-Einspritzventils anhaftet, offenbart die ungeprüfte japanische Patent­ veröffentlichung Nr. 11-311 168 ein Verfahren des Aufbringens einer durch eine Reaktion fixierten Schicht einer chemischen Verbindung von Perfluorpolyether als Überzug an der Fläche des Kraftstoff-Einspritzungsventils.
Es ist möglich, dieses Verfahren bei dem Wärmeübertragungsröhrchen des Abgas-Wärmetauschers, beispielsweise eines EGR-Gas-Kühlers, anzuwenden, jedoch ist es, weil die Hitzebeständigkeitstemperatur der durch eine Reaktion fixierten Schicht einer chemischen Verbindung von Perfluorpolyether bei etwa 200°C liegt, nicht möglich, dieses Verfahren bei einem Wärmeübertragungs­ röhrchen des Abgas-Wärmetauschers anzuwenden, in dem Abgas strömt, dessen Temperatur auf höchstens 500°C erhöht ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgas-Wärmetauscher zu schaffen, bei dem eine Vielzahl von Abgasweg-Röhrchen, deren Wärmeüber­ tragungsflächen (innere Flächen) mit einem Überzugmaterial überzogen sind, das in Hinblick auf die Verhinderung des Anhaftens von Ruß effektiv ist, über­ einander geschichtet ist.
Unter einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Überzugmaterial, dessen Hitzebeständigkeitstemperatur hoch ist und das zur Verhinderung des Anhaftens von Ruß wirksam ist, an der Innenfläche eines Abgaswegs mindestens eines Abgasweg-Röhrchens einer Vielzahl von Abgasweg-Röhrchen eines Abgas- Wärmetauschers als Überzug aufgebracht. Infolgedessen ist es schwierig, dass sich Ruß an der Innenfläche des Abgaswegs des Abgasweg-Röhrchens sam­ melt, das in der Abgas-Umwälzeinrichtung verwendet wird. Daher ist es möglich, das Auftreten einer Verstopfung des Abgaswegs in dem Abgasweg-Röhrchen zu vermeiden, das für die Abgas-Umwälzeinrichtung verwendet wird. Entsprechend wird der Querschnitt des Abgaswegs nicht verkleinert, und kann eine Erhöhung des Zugwiderstandes an der Abgasseite der Abgas-Umwälzeinrichtung vermie­ den werden. Folglich ist es möglich, die Abnahme der Strömungsrate des umlaufenden Abgases zu verhindern.
Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Film aus Siliciumoxid-Glas (SiO2-Glas), dessen Filmdicke einige Micron bis einige Zig Micron misst, an einer Wärmeübertragungsfläche von rostfreiem Stahl ausgebildet, der zu dem Profil der Teile geformt ist. Da Siliciumoxid (SiO2) selbst Glas ist und unbrennbar ist, kann es nicht verbrannt werden, wenn es in einer Umgebung verwendet wird, deren Temperatur bei etwa 500°C liegt. Daher kann Siliciumoxid-Glas in stabiler Weise verwendet werden, und kann fortlaufend verhindert werden, das Ruß an der Innenfläche des Abgaswegs des Abgasweg-Röhrchens anhaftet.
Unter einem dritten Aspekt der Erfindung werden, wenn die Innenflächen der Abgaswege einer Vielzahl von Abgasweg-Röhrchen in einer Behandlungslösung von SiO2 eingetaucht werden, Siliciumoxid-Glasfilme (SiO2-Glasfilme) an den Innenflächen der Vielzahl der Abgasweg-Röhrchen gebildet, sodass die Her­ stellungskosten herabgesetzt werden können. Unter einem vierten Aspekt der Erfindung sind Wärmeübertragungsrippen zur Erleichterung des Wärme­ austauschs zwischen Abgas und Flüssigkeit eines Verbrennungsmotors zwi­ schen zwei Abgasweg-Röhrchen angeordnet, die einander benachbart sind.
Die vorliegende Erfindung ist aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung bei gemeinsamer Betrachtung mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger zu verstehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht mit der Darstellung eines Modells einer Abgas- Umwälzeinrichtung zur Verwendung bei einem Verbrennungs­ motor, und zwar mit einem Abgas-Wärmetauscher;
Fig. 2 eine Ansicht mit der Darstellung des Aussehens eines Abgas- Wärmetauscher;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2; und
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 2.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nachfolgend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. In diesem Fall ist Fig. 1 eine Ansicht mit der Darstellung einer Abgas-Umwälzeinrichtung zur Verwen­ dung bei einem Verbrennungsmotor.
Bei einem Verbrennungsmotor (nachfolgend bezeichnet als Motor), beispiels­ weise einem Dieselmotor, der in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Automobil, eingebaut ist, ist eine Abgas-Umwälzeinrichtung 15 zur Verwendung bei dem Verbrennungsmotor vorgesehen, die wie nachfolgend angegeben arbeitet. Ein Teil des Abgases wird von der Abgasleitung 13 aus entnommen und zu der Ansaugleitung 12 des Motors 11 zurückgeführt, d. h., dieser Teil des Abgases wird in eine in den Zylinder 14 einzusaugende Mischung zusätzlich eingeführt. In diesem Zusammenhang sind in dem Zylinderkopf des Motors 11 ein Ansatzventil 16 zum Öffnen und Schließen eines Ansauganschlusses und ein Auslassventil 17 zum Öffnen und Schließen eines Auslassanschlusses vorgesehen. In dem Zylinder 14 ist ein mit einer Kurbelwelle verbundener Kolben 19 verschiebbar vorgesehen.
Die Abgas-Umwälzeinrichtung 15 zur Verwendung bei dem Verbrennungsmotor ist eine Abgas-Rückführungseinrichtung, die aufweist: Abgas-Rückführungs­ leitungen 21 bis 23 zum Führen von umlaufendem Abgas (EGR-Gas); ein Abgas-Umwälz-Regelventil (nachfolgend bezeichnet als EGR-Ventil) 24 zum Einstellen der Strömungsrate des EGR-Gases gemäß dem Betriebzustand des Motors 11; und ein Wärmetauscher, der für eine Abgas-Umwälzeinrichtung der Gattung mit einer Wasserkühlung (nachfolgend bezeichnet als Abgas-Wärme­ tauscher) 10 verwendet wird.
Bei der obigen Struktur weist das EGR-Ventil 24 auf: ein Ventilgehäuse 20, das zwischen den Abgas-Rückführungsleitungen 22, 23 angeordnet ist; und einen Ventilkörper (Ventil) 26 zum Öffnen und Schließen des Ventillochs 25, das in dem Ventilgehäuse 20 ausgebildet ist. In dem EGR-Ventil 24 ist die Welle 27, an deren vorderen Ende der Ventilkörper 26 befestigt ist, mit der Membran 28 verbunden. An der einen Endseite der Membran 28 ist eine Unterdruckkammer 29 vorgesehen, in die Unterdruck eingeführt wird, und an der anderen Endseite der Membran 28 ist eine atmosphärische Kammer 30 vorgesehen, in die atmo­ sphärische Luft eingeführt wird.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 die Struktur des Abgas- Wärmetauschers 10 dieser Ausführungsform nachfolgend kurz erläutert. Dieser Abgas-Wärmetauscher 10 ist ein EGR-Gas-Kühler zum Kühlen von EGR-Gas im Wege des Wärmeaustauschs zwischen Kühlwasser des Motors 11 und EGR- Gas. Der Abgas-Wärmetauscher 10 weist auf: einen Wärmeaustauschkern 3 mit laminierten Platten, der aus einer Vielzahl von miteinander in der Dickenrichtung miteinander laminierten und einstückig verlöteten Platten besteht; und ein Kerngehäuse 4 zur Unterbringung dieses Wärmeaustauschkerns 3.
In dem Wärmeaustauschkern 3 ist eine Vielzahl von ersten Formplatten 1 und zweiten Formplatten 2, die zu vorbestimmten Profilen im Wege des Press­ formens ausgebildet sind, in der Wanddickenrichtung laminiert. Infolge der obigen Struktur sind die Abgaswege 5, in denen EGR-Gas strömt, und die Kühlwasserwege 6, in denen Kühlwasser des Motors 11 strömt, in Laminierungs­ richtung abwechselnd angeordnet.
In diesem Zusammenhang ist der Abgasweg 5 in dem Abgasweg-Röhrchen 7 ausgebildet, das in solcher Weise aufgebaut ist, dass die erste Formplatte 1, deren untere Endfläche in Fig. 3 und 4 vorsteht, und die zweite Formplatte 2, deren obere Endfläche in Fig. 3 und 4 vorsteht, in der Wanddickenrichtung aufeinander gelegt sind und mindestens der in der Zeichnung vordere End­ abschnitt und der in der Zeichnung hintere Endabschnitt im Wege des Verlötens miteinander verbunden sind. Das heißt, der Abgaswegs 5 ist zwischen einem Paar aus erster Formplatte 1 und zweiter Formplatte 2 gebildet, die einander in der in der Zeichnung vertikalen Richtung (Wanddickenrichtung) benachbart sind.
In dem Abgasweg-Röhrchen 7 sind Innenrippen (die den Wärmeübertragungs­ rippen der vorliegenden Erfindung entsprechen) 8 zur Erleichterung des Wärme­ austauschs zwischen dem EGR-Gas und dem Kühlwasser durch Vergrößerung des Berührungsbereichs mit dem EGR-Gas vorgesehen. Diese Innenrippen 8 sind Wärmeübertragungsrippen der versetzten Art, die in einer Richtung recht­ winklig zu der Strömungsrichtung des EGR-Gases gegeneinander verschoben sind, sodass das Wachstum der Temperatur-Grenzschicht des EGR-Gases in jedem Abgasweg 5 unterdrückt bzw. vermieden werden kann. In diesem Zusammenhang steht die stromaufwärtige Seite der Vielzahl der Abgaswege 5 mit dem Einführungsbehälterabschnitt 31 in Verbindung, der zwischen dem Wärmeaustauschkern 3 und dem Kerngehäuse 4 ausgebildet ist.
In diesem Zusammenhang ist der Kühlwasserweg 6 in dem Kühlwasserweg- Röhrchen 9 gebildet, das in solcher Weise aufgebaut ist, dass die zweite Formplatte 2, deren untere Endfläche in Fig. 3 und 4 ausgespart ist, und die erste Formplatte 1, deren obere Endfläche in Fig. 3 und 4 ausgespart ist, in der Wanddickenrichtung aufeinander gelegt sind, und mindestens der rechte Endabschnitt (Verbindungsabschnitt) 33 und der linke Endabschnitt (Ver­ bindungsabschnitt) 34 in der Zeichnung im Wege des Verlötens miteinander verbunden sind (bei diesem Beispiel sind der in der Zeichnung vordere End­ abschnitt und der in der Zeichnung hintere Endabschnitt miteinander im Wege des Verlötens verbunden). Das heißt, der Kühlwasserweg 6 ist zwischen einem Paar aus einer zweiten Formplatte 2 und einer ersten Formplatte 1, die einander in der in der Zeichnung vertikalen Richtung (der Wanddickenrichtung) benach­ bart sind, gebildet.
In dem Kühlwasserweg-Röhrchen 9 ist eine Vielzahl von Rippenabschnitten 35; 36 an gegenüberliegenden Flächen der zweiten Formplatte 2 und der ersten Frontplatte 1 einstückig ausgebildet. Diese Rippenabschnitte 35, 36 haben die Funktion des Erleichterung des Wärmeaustauschs zwischen dem EGR-Gas und dem Kühlwasser durch Vergrößerung des Berührungsbereichs mit dem Kühl­ wasser. Weiter haben diese Rippenbereiche 35, 36 die Funktion der Verklei­ nerung eines Bereichs in dem Kühlwasserweg 6, wo Kühlwasser steht. Weiter haben diese Rippenabschnitte 35, 36 die Funktion zu verhindern, dass die erste Frontplatte 1 und die zweite Frontplatte 2 durch eine Last deformiert werden, die auf die Formplatten einwirkt, wenn der Wärmeaustauschkern 3 vorübergehend verlötet wird. Infolge der obigen Funktion kann verhindert werden, dass der Kühlwasserweg 6 geschlossen ist. In diesem Zusammenhang sind an den beiden Endabschnitten der Kühlwasserweg-Röhrchen 9 ein einlassseitiger Behälterabschnitt (nicht dargestellt) und ein auslassseitiger Behälterabschnitt 38 vorgesehen, die mit den Endabschnitten der Vielzahl der Kühlwasserwege 6 in Verbindung stehen.
Das Kerngehäuse 4 weist auf: einen Kernbehälter 41, dessen Profil zu einer Behältergestalt zur Unterbringung des Wärmeaustauschkerns 3 ausgebildet ist; und eine Kernkappe 42 zum Schließen des Öffnungsbereichs dieses Kern­ behälters 41. Nachdem der äußere, umfangsseitige Endabschnitt der Kernkappe 42 mit dem Öffnungsendabschnitt des Kernbehälters 41 in Berührung bzw. zum Eingriff gebracht ist, wird er verlötet.
In dem rechten Seitenwandabschnitt des Kernbehälters 41 ist ein EGR-Gas- Einlass 51 vorgesehen, der mit dem Einlass-Behälterabschnitt 31 verbunden ist, der mit einer Vielzahl von Abgaswegen 5 in Verbindung steht. Der EGR-Gas- Einlass 51 ist mit dem Abgas-Einführungs-Verbindungsabschnitt 52 zum Ein­ führen von EGR-Gas in den Kernbehälter 41 verbunden. In dem linken Seiten­ wandabschnitt des Kernbehälters 51 ist ein EGR-Gas-Auslass 51 vorgesehen, der mit dem Auslass-Behälterabschnitt 32 verbunden ist, der mit einer Vielzahl von Abgaswegen 5 in Verbindung steht. Der EGR-Gas-Auslass 53 ist mit dem Abgas-Abführung-Verbindungsabschnitt 54 zum Abführen des EGR-Gases von dem Kernbehälter 41 aus verbunden, das den Wärmeaustausch mit Kühlwasser abgeschlossen hat. In diesem Zusammenhang ist der Abgas-Einführungs- Verbindungsabschnitt 52 mit der Abgas-Rückführungsleitung 21 verbunden, und ist der Abgas-Abführungs-Verbindungsabschnitt 54 mit der Abgas-Rück­ führungsleitung 22 verbunden. Beide sind zu einer im Wesentlichen ringförmigen Gestalt, hergestellt aus Eisen, ausgebildet, deren Fläche mit Nickel plattiert bzw. überzogen ist. In der in diesem Zusammenhang müssen die Flächen des Abgas- Einführungs-Verbindungsabschnitts 52 und des Abgas-Abführungs-Ver­ bindungsabschnitts 54 nicht plattiert sein.
In dem Deckenwand-Abschnitt an der oberen Endseite des Kernbehälters 41 ist ein Kühlwasser-Einlass 55a vorgesehen, der mit dem einlassseitigen Behälter­ abschnitt verbunden, der mit einer Vielzahl von Kühlwasserwegen 6 in Ver­ bindung steht. Der Kühlwasser-Einlass 55a ist mit der Kühlwasser-Einführungs­ leitung 55, der Profilen im Wesentlichen eine kreisförmige Leitung bzw. ein solches Rohr ist, zum Einführen von Kühlwasser in den Wärmeaustauschkern 3 verbunden. In der Kernkappe 42 ist ein Kühlwasser-Abführungsanschluss 57a vorgesehen, der mit dem auslassseitigen Behälterabschnitt 38 verbunden ist, der mit einer Vielzahl von Kühlwasserwegen 6 in Verbindung steht. Die Kernkappe 42 ist mit der Kühlwasser-Abführungsleitung 57, deren Profil im Wesentlichen kreisförmig ist, zum Abführen von Kühlwasser von den Kern 3 aus verbunden, das den Wärmeaustausch mit EGR-Gas abgeschlossen hat. In diesem Zusam­ menhang sind diese Kühlwasser-Einführungsleitung 55 und Kühlwasser-Abfüh­ rungsleitung 57 aus rostfreiem Stahl hergestellt, dessen Korrosionsbeständigkeit hoch ist.
Bei dieser Ausführungsform sind die Wärmeübertragungsflächen oder Innen­ flächen der ersten Formplatte 1, der zweiten Formplatte 2, der Innenrippe 8, des Kernbehälters 41 und der Kernkappe 42 dem EGR-Gas ausgesetzt, dessen Temperatur nicht niedriger als 400°C ist und das Sulfid, Salpetersäure, Schwe­ felsäure, Ammoniumionen und Essigsäure enthält. Daher sind die aus einer metallischen Tafel aufgebaut, wie aus rostfreiem Stall hergestellt ist, dessen Korrosionsbeständigkeit hoch ist. Die Verbindungsabschnitte dieser ersten Formplatte 1, dieser zweiten Formplatte 2, der Innenrippe 8, des Kernbehälter 41 und der Kernkappe 42 sind im Wege des Verlötens verbunden, wobei ein Lötmaterial, hergestellt aus Kupfer oder einer Nickellegierung, verwendet wird.
Die Wärmeübertragungsflächen der Vielzahl von Abgasweg-Röhrchen 7 (einem Paar aus einer ersten Formplatte 1 und einer zweiten Formplatte 2) und die Innenwandflächen des Heizkerns 41, der Kernkappe 42, des Abgas-Einfüh­ rungs-Verbindungsabschnitts 52 und des Abgas-Abführungs-Verbindungs­ abschnitts 54 sind mit Siliciumoxid-Glasfilmen (SiO2-Glasfilmen) (transparentem, dünnen Filmüberzugmaterial) beschichtet, bzw. überzogen, dessen Hitze­ beständigkeit hoch ist und dessen Verhinderungswirkung für das Anhaften von Ruß hoch ist. In diesem Zusammenhang misst die Wanddicke der ersten Formplatte 1 und der zweiten Formplatte 2 0,4 mm, misst die Wanddicke der Innenrippen 8 0,2 mm, misst die Wand Dicke des Kernbehälter 41 und der Kernkappe 42 1,5 bis 2,0 mm, und misst die Filmdicke des SiO2-Glasfilms einige Micron bis einige Zig Micron.
Als Nächstes folgt unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 eine kurze Erläuterung eines Verfahren zur Herstellung des Abgas-Wärmetauschers dieser Ausfüh­ rungsform.
Wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, werden die erste Formplatte 1, die zweite Formplatte 3 und die Innenrippen 8 aufeinanderfolgend, in der Zeichnung gesehen nach oben, laminiert, sodass der Wärmeaustauschkern 3 vorüber­ gehend in die Kernkappe 42 eingebaut ist. Dann wird der Kernbehälter 41 an dem Wärmeaustauschkern 3, in der Zeichnung gesehen von der oberen Seite aus, in solcher Weise angebracht, dass der Kernbehälter 41 den Wärme­ austauschkern 3 bedeckt. Gleichzeitig wird der Kernbehälter 41 mit einer Spanneinrichtung, in der Zeichnung gesehen von der oberen Seite aus, zusam­ mengedrückt, sodass die Kernkappe 42, der Wärmeaustauschkern 3 und der Kernbehälter 41 vorübergehend fixiert sind.
Als Nächstes wird der Abgas-Einführungs-Verbindungsabschnitt 52 vorüberge­ hend in den rechten Seitenwandabschnitt des Kernbehälters 41 eingesetzt, und wird der Abgas-Abführung-Verbindungsabschnitt 54 vorübergehend in den linken Seitenwandabschnitt des Kernbehälters 41 eingesetzt. Als Nächstes wird die Kühlwasser-Einführungsleitung 55 vorübergehend in den Deckenwand-Abschnitt der oberen Endseite des Kernbehälters 41 eingesetzt, und wird die Kühlwasser- Abführungsleitung 57 vorübergehend in die Kernkappe 42 eingesetzt. Alternativ kann der vorübergehende Zusammenbau wie folgt durchgeführt werden. Die Kühlwasserleitung 57 und die Kernkappe 42 werden miteinander verstemmt, und die Kühlwasser-Einführungsleitung 55 und der Kernbehälter 41 werden mitein­ ander verstemmt. Hiernach wird der Wärmeaustauschkern 3 an der Kernkappe 42 angebracht, sodass der Kernbehälter 41 diesen abdeckt. Auf diese Weise wird der vorübergehende Zusammenbau abgeschlossen.
Hiernach wird unter der Bedingung, dass ein Lötmaterial, beispielsweise Kupfer oder eine Nickellegierung, in den Verbindungsabschnitten der ersten Formplatte 1, der zweiten Formplatte 3, der Innenrippen 8, des Kernbehälters 41 und der Kernkappe 42 eingebracht ist, das Lötmaterial erhitzt und geschmolzen, und zwar in einem Heizofen, beispielsweise in einem Vakuum-Heizofen, bei Tempe­ raturen höher als der Schmelzpunkt des Lötmaterials. Auf diese Weise werden der Wärmeaustauschkern 3, in dem eine Vielzahl der ersten Formplatten 1 und der zweiten Formplatten 2 laminiert ist, und das Kerngehäuse 4 einstückig miteinander verlötet. Infolgedessen ist ein Abgas-Wärmetauscher 10, dessen Korrosionsbeständigkeit ausgezeichnet ist, hergestellt.
Das Innere des Abgas-Wärmetauschers 10, der auf diese Weise einstückig verlötet wird, wird in die Behandlungslösung von SiO2 eingetaucht, d. h. die Innenwandfläche des Kerngehäuses 4 und die Wärmeübertragungsfläche der Vielzahl von Abgas-Strömungsweg-Röhrchen 7 (die zwischen einem Paar aus erster Formplatte 1 und zweiter Formplatte 2 vorgesehen sind) des Wärme­ austauschkerns 3 werden in die Behandlungslösung von SiO2 eingetaucht. In diesem Fall wird es zur Ausbreitung der Behandlungslösung SiO2 über die gesamten Flächen der Rippen, deren Profile kompliziert sind, bevorzugt, dass das Innere des Abgas-Wärmetauschers 10 mittels einer Vakuumpumpe dekom­ primiert wird, um so den Druck auf einen Vakuumzustand herabzusetzen, dessen Druck niedriger als der atmosphärische Druck ist, und wird dann die Behandlungslösung von SiO2 eingespritzt. Danach wird die redundante Behandlungslösung von SiO2, die in dem Abgas-Wärmetauscher 10 vorhanden ist, entfernt, und wird der Abgas-Wärmetauscher 10 getrocknet.
Infolgedessen werden die Wärmeübertragungsfläche der Vielzahl der Abgas- Strömungsweg-Röhrchen 7 und die Innenwandflächen des Kernbehälters 41, der Kernkappe 42, des Abgas-Einführungs-Verbindungsabschnitts 52 und des Abgas-Abführung-Verbindungsabschnitts 54 mit dünnen Filmen aus Sili­ ciumoxid-Glas (SiO2-Glas) überzogen. In diesem Fall können verschiedene Arten der Behandlungslösung von SiO2 vorgesehen werden. Es ist allgemeine Praxis, eine Behandlungslösung von SiO2 zu verwenden, die ein haupt­ sächliches Mittel, ein Härtungsmittel, ein Lösungsmittel und ein Additiv enthält. Obwohl es von der Zusammensetzung abhängt, können verschiedene Arten der Behandlungslösung bei üblicher Temperatur getrocknet werden. Wenn jedoch die Trocknungstemperatur erhöht wird, kann die Trocknungszeit verkürzt werden, sodass die Arbeitszeit verkürzt werden kann. Bei dieser Ausführungs­ form wird das Trocknen unter der Bedingung von 150°C bei 30 Minuten durch­ geführt.
Nachfolgend werden in die Eigenschaften dieser Ausführungsform erläutert. Wie oben beschrieben worden ist, sind bei der Abgas-Umwälzeinrichtung 15 dieser Ausführungsform für die Verwendung bei einem Verbrennungsmotor die Wärmeübertragungsfläche des Abgaswegs 5, der in der Vielzahl von Abgasweg- Röhrchen 7 des Abgas-Wärmetauschers 10 gebildet ist, und die Innenflächen des Kernbehälters 41 und der Kernkappe 42 mit einem Überzugmaterial über­ zogen, dessen Hitzebeständigkeitstemperatur nicht unter 500°C liegt und das eine ausgezeichnete Eigenschaft in Hinblick auf die Verhinderung des Anhaftens von Ruß besitzt. Infolgedessen ist es möglich, den Berührungswinkel, der zwischen Ruß und der Wärmeübertragungsfläche des Abgaswegs 5 gebildet ist, der in dem Abgasweg-Röhrchen 7 des Abgas-Wärmetauschers 10 gebildet ist, zu vergrößern, oder ist es auch möglich, den Berührungswinkel, der zwischen Ruß und den Innenflächen des Kernbehälters 41 und der Kernkappe 42 gebildet ist, zu vergrößern, während die Abgas-Umwälzeinrichtung 15 zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor verwendet wird.
Infolgedessen wird es schwierig, dass sich Ruß an der Wärmeübertragungs­ fläche des Abgaswegs 5 und den Innenflächen des Kernbehälters 41 und der Kernkappe 42 sammelt. Dementsprechend kann das Auftreten einer Verstopfung des Abgaswegs 5 vermieden werden. Auf diese Weise ist es möglich zu ver­ hindern, dass sich der Querschnitt des Abgaswegs 5 verkleinert. Daher kann eine Vergrößerung des Zugwiderstandes auf der Gasseite der Abgas-Rück­ führungsleitung 21 bis 23 der Abgas-Umwälzeinrichtung 15 zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor vermieden werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Verkleinerung der Strömungsrate des EGR-Gases zu verhindern. Dem­ entsprechend ist es möglich, die notwendige Menge des EGR-Gases zu gewährleisten.
An den Wärmeübertragungsflächen der ersten Formplatte 1 und der zweiten Formplatte 2, hergestellt aus rostfreiem Stahl, die zu den Profilen von Teilen ausgebildet sind, werden Siliciumoxid-Glasfilme (SiO2-Glasfilme) ausgebildet, deren Dicke einige Micron bis einige Zig Micron misst. Da Siliciumoxid (SiO2) selbst Glas und unbrennbar ist, kann es nicht verbrannt werden, wenn es in einer Umgebung verwendet wird, deren Temperatur etwa 500°C misst. Daher kann Siliciumoxid-Glas in stabiler Weise verwendet werden, und kann fortlaufend verhindert werden, dass Ruß an der Innenfläche des Abgasweg-Röhrchen 7 anhaftet.
Weiter ist die Säurebeständigkeit von SiO2-Glasfilmen ausgezeichnet. Daher werden SiO2-Glasfilme durch das Abgas mit hoher Temperatur und Abgas- Kondenswasser (stark saures Wasser) nicht korrodiert. Daher kann eine weitere Wirkung geschaffen werden, bei der eine innere Korrosion des Abgas-Wärme­ tauschers 10 verhindert wird, weil die innere Korrosion der Vielzahl der Abgas­ weg-Röhrchen 7 verhindert werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform findet ein Abgas-Wärmetauscher 10 Anwendung, der einen Wärmeaustauschkern 3 aufweist, bei dem die Abgasweg- Röhrchen 7, die aus einem Paar einer ersten Formplatte 1 und einer zweiten Formplatte 2 bestehen, und die Innenrippen 8 abwechselnd laminiert sind. Alternativ ist es möglich, einen Abgas-Wärmetauscher mit einem Wärme­ austauschkern zur Anwendung zubringen, bei dem die Abgasweg-Röhrchen, die im Wege einer Extrusion oder des Ziehens einstückig gebildet sind, und die Wärmeübertragungsrippen abwechselnd laminiert sind.
Bei dieser Ausführungsform findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei einem Abgas-Wärmetauscher 10, der zwischen den Abgas-Rückführungs­ leitungen 21, 22 der Abgas-Umwälzeinrichtung, die zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor bestimmt ist, angeschlossen ist, bei dem ein Teil des Abgases in der Abgasleitung 13 des Motors 11 zu der Ansaugleitung 12 zurück­ geführt wird. Jedoch ist es möglich, die vorliegende Erfindung bei einem anderen Abgas-Wärmetauscher, beispielsweise bei einer Abgaswärme-Rück­ gewinnungseinrichtung, die in einem Schalldämpfer angeordnet ist, zur Rück­ gewinnung der Wärmeenergie eines Abgases anzuwenden.
Zwar ist die Erfindung unter Bezugnahme auf zu Erläuterungszwecken aus­ gewählte besondere Ausführungsformen beschrieben worden, jedoch ist ersicht­ lich, dass zahlreiche Modifikationen durch den Fachmann durchgeführt werden können, ohne das Grundkonzept und den Umfang der Erfindung zu verfassen.

Claims (4)

1. Abgas-Wärmetauscher umfassend eine Vielzahl von Abgasweg-Röhrchen, in denen ein Abgasweg gebildet ist, wobei Wärme zwischen dem Abgas eines Verbrennungsmotors, das in den Abgasweg-Röhrchen strömt, und einem Fluid ausgetauscht wird, das außenseitig der Vielzahl der Abgasweg-Röhrchen strömt, und ein Überzugmaterial, dessen Hitzebeständigkeit hoch ist und das in Hinblick auf die Verhinderung des Anhaftens von Ruß effektiv ist, auf der Innenfläche eines Abgaswegs mindestens eines der Vielzahl von Abgasweg-Röhrchen als Überzug aufgebracht ist.
2. Abgas-Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Abgasweg- Röhrchen aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, die zu den Profilen von Teilen im Wege des Pressformens ausgebildet sind, und das Überzugmaterial ein Sili­ ciumoxid-Glasfilm ist, dessen Filmdicke einige Micron bis einige Zig Micron misst und der an der Wärmeübertragungsfläche des rostfreiem Stahls ausgebildet ist.
3. Abgas-Wärmetauscher nach Anspruch 2, wobei der Siliciumoxid-Glasfilm ausgebildet wird, wenn die Innenfläche des Abgaswegs des Abgasweg-Röhr­ chens in eine Behandlungslösung von SiO2 eingetaucht wird.
4. Abgas-Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Wärmeübertragungsrippen zur Erleichterung des Wärmeaustauschs zwischen Abgas und einem Fluid eines Verbrennungsmotors zwischen zwei einander benachbarten Abgasweg-Röhrchen angeordnet sind.
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