DE102016102890A1 - Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges Download PDF

Info

Publication number
DE102016102890A1
DE102016102890A1 DE102016102890.8A DE102016102890A DE102016102890A1 DE 102016102890 A1 DE102016102890 A1 DE 102016102890A1 DE 102016102890 A DE102016102890 A DE 102016102890A DE 102016102890 A1 DE102016102890 A1 DE 102016102890A1
Authority
DE
Germany
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.)
Withdrawn
Application number
DE102016102890.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Hainzlmaier
Marvin Lappe
Christoph Cap
Hans Rechberger
Tobias Hentrich
Karl Göttl
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
Priority to DE102016102890.8A priority Critical patent/DE102016102890A1/de
Priority to EP17705097.8A priority patent/EP3417210B1/de
Priority to KR1020187026345A priority patent/KR20180112835A/ko
Priority to CN201780011986.4A priority patent/CN108700333A/zh
Priority to PCT/EP2017/053111 priority patent/WO2017140606A1/de
Priority to KR1020207014596A priority patent/KR20200058609A/ko
Priority to US15/999,667 priority patent/US20210219388A1/en
Priority to JP2018542162A priority patent/JP6925354B2/ja
Publication of DE102016102890A1 publication Critical patent/DE102016102890A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-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
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/262Heating 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/01Selective coating, e.g. pattern coating, without pre-treatment of the material to be coated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/121Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium using electric energy supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/18Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818Arrangement or mounting of electric heating means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P2003/008Liquid cooling the liquid being water and oil
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2250/00Electrical heat generating means
    • F24H2250/02Resistances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0077Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for tempering, e.g. with cooling or heating circuits for temperature control of elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0089Oil coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements 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
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013Heaters using resistive films or coatings
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017Manufacturing methods or apparatus for heaters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

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

  • 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 A1 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 A1 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 A1 und WO 2013/030048 A1 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 A1 oder WO 2013/030048 A1 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 A1 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 A1 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. Al2O3) 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 µm, vorzugsweise mindestens 200 µm und/oder höchstens 1000 µm, vorzugsweise höchstens 500 µm betragen.
  • Die Heizbeschichtung hat vorzugsweise eine Höhe (Dicke) von mindestens 5 µm, vorzugsweise mindestens 10 µm und/oder höchstens einem 1 mm, vorzugsweise höchstens 500 µm, noch weiter vorzugsweise höchstens 30 µm, noch weiter vorzugsweise höchstens 20 µm. 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 A1 beschrieben, ausgebildet sein können. Grundsätzlich kann der Öl-Wasser-Wärmetauscher (abgesehen von der erfindungsgemäßen Heizbeschichtung) wie in EP 2 466 241 A1 oder US 2015/0176913 A1 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 Al2O3 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:
  • 1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Öl-Wasser-Wärmetauschers;
  • 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Öl-Wasser-Wärmetauschers; und
  • 3 eine schematische Darstellung der elektrischen Heizbeschichtung auf einem Untergrund.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • 1 zeigt in schematischer Ansicht einen Öl-Wasser-Wärmetauscher (wie er beispielsweise im Detail, wie in EP 2 466 241 A1 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 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.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Heizbeschichtung auf einem Untergrund, konkret (beispielsweise) dem Deckel 12. Zur Herstellung der Struktur gemäß 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.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Wannenelement
    11
    Boden
    12
    Deckel
    13
    Elektrische Heizbeschichtung
    14
    Isolierschicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2466241 A1 [0002, 0018, 0018, 0033]
    • US 2015/0176913 A1 [0003, 0009, 0018]
    • WO 2013/186106 A1 [0005, 0009, 0009]
    • WO 2013/030048 A1 [0005, 0009]

Claims (12)

  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, dadurch gekennzeichnet, 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, dadurch gekennzeichnet, 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizbeschichtung (13) auf einem Wärmetauscherdeckel (12) des Öl-Wasser-Wärmetauschers angeordnet ist.
  5. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizbeschichtung (13) als durchgehende, vorzugsweise thermisch aufgespritzte, Schicht ausgebildet ist.
  6. Öl-Wasser-Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizbeschichtung (13) vorzugsweise eine Höhe von mindestens 5 µm, weiter vorzugsweise mindestens 10 µm und/oder höchstens 30 µm, vorzugsweise höchstens 20 µm 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, dadurch gekennzeichnet, 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, dadurch gekennzeichnet, 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, dadurch gekennzeichnet, 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.
DE102016102890.8A 2016-02-18 2016-02-18 Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges Withdrawn DE102016102890A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016102890.8A DE102016102890A1 (de) 2016-02-18 2016-02-18 Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges
EP17705097.8A EP3417210B1 (de) 2016-02-18 2017-02-13 Öl-wasser-wärmetauscher, insbesondere für den verbrennungsmotor eines kraftfahrzeuges
KR1020187026345A KR20180112835A (ko) 2016-02-18 2017-02-13 특히 차량 내연 기관의 오일-물 열교환기
CN201780011986.4A CN108700333A (zh) 2016-02-18 2017-02-13 油水热交换器,特别是用于机动车辆的内燃机
PCT/EP2017/053111 WO2017140606A1 (de) 2016-02-18 2017-02-13 Öl-wasser-wärmetauscher, insbesondere für den verbrennungsmotor eines kraftfahrzeuges
KR1020207014596A KR20200058609A (ko) 2016-02-18 2017-02-13 특히 차량 내연 기관의 오일-물 열교환기
US15/999,667 US20210219388A1 (en) 2016-02-18 2017-02-13 Oil-water heat exchanger, in particular for the internal combustion engine of a motor vehicle
JP2018542162A JP6925354B2 (ja) 2016-02-18 2017-02-13 特に自動車の内燃機関用の油水熱交換器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016102890.8A DE102016102890A1 (de) 2016-02-18 2016-02-18 Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016102890A1 true DE102016102890A1 (de) 2017-08-24

Family

ID=58044061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016102890.8A Withdrawn DE102016102890A1 (de) 2016-02-18 2016-02-18 Öl-Wasser-Wärmetauscher, insbesondere für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210219388A1 (de)
EP (1) EP3417210B1 (de)
JP (1) JP6925354B2 (de)
KR (2) KR20180112835A (de)
CN (1) CN108700333A (de)
DE (1) DE102016102890A1 (de)
WO (1) WO2017140606A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3102550A1 (fr) * 2019-10-29 2021-04-30 Valeo Systemes Thermiques Échangeur de chaleur à plaques comprenant un élément électrique chauffant

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110357296A (zh) * 2019-06-28 2019-10-22 郑州职业技术学院 一种公共浴池热水回收过滤利用装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8907816U1 (de) * 1989-06-27 1989-08-24 Schmitt, Uwe, 5000 Köln Ölwanne
DE19823254C5 (de) * 1998-05-26 2007-10-18 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine
DE102007055496A1 (de) * 2007-11-21 2009-01-29 Daimler Ag Baugruppe eines Kraftfahrzeugs
EP2466241A1 (de) 2010-12-15 2012-06-20 Mahle International GmbH Wärmetauscher, insbesondere Öl-Wasser-Wärmetauscher, mit verstärkter Anschlussplatte
WO2013030048A1 (de) 2011-08-30 2013-03-07 Webasto SE Elektrische heizeinheit, heizvorrichtung für ein fahrzeug und verfahren zur herstellung einer heizeinheit
WO2013186106A1 (de) 2012-06-13 2013-12-19 Webasto SE Elektrische heizeinrichtung für ein kraftfahrzeug
US20150176913A1 (en) 2013-12-19 2015-06-25 Dana Canada Corporation Conical Heat Exchanger

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5606641A (en) * 1992-03-27 1997-02-25 Bucaille; Joel Device for thermal regulation of a circulating fluid comprising a stacked corrugated plate heat exchanger with heat transfer and cooling paths and electrical heating element therebetween
SE516844C3 (sv) * 2000-07-07 2002-04-17 Alfa Laval Ab Plattvärme/plattvärmeväxlare med elektriskt uppvärmbara skikt i dubbelväggiga plattelement
EP2428746B8 (de) * 2010-09-13 2021-12-29 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Wärmeübertrager
DE102011003296A1 (de) * 2011-01-28 2012-08-02 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
DE102011057108A1 (de) * 2011-12-28 2013-07-04 Webasto Ag Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung mit Wärmeabschirmung
DE102013010907A1 (de) * 2013-06-28 2014-12-31 Webasto SE Elektrische Heizeinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Heizeinrichtung
FR3026165B1 (fr) * 2014-09-24 2017-06-02 Commissariat Energie Atomique Dispositif de traitement thermique d'un fluide a consommation energetique reduite

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8907816U1 (de) * 1989-06-27 1989-08-24 Schmitt, Uwe, 5000 Köln Ölwanne
DE19823254C5 (de) * 1998-05-26 2007-10-18 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine
DE102007055496A1 (de) * 2007-11-21 2009-01-29 Daimler Ag Baugruppe eines Kraftfahrzeugs
EP2466241A1 (de) 2010-12-15 2012-06-20 Mahle International GmbH Wärmetauscher, insbesondere Öl-Wasser-Wärmetauscher, mit verstärkter Anschlussplatte
WO2013030048A1 (de) 2011-08-30 2013-03-07 Webasto SE Elektrische heizeinheit, heizvorrichtung für ein fahrzeug und verfahren zur herstellung einer heizeinheit
WO2013186106A1 (de) 2012-06-13 2013-12-19 Webasto SE Elektrische heizeinrichtung für ein kraftfahrzeug
US20150176913A1 (en) 2013-12-19 2015-06-25 Dana Canada Corporation Conical Heat Exchanger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3102550A1 (fr) * 2019-10-29 2021-04-30 Valeo Systemes Thermiques Échangeur de chaleur à plaques comprenant un élément électrique chauffant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017140606A1 (de) 2017-08-24
CN108700333A (zh) 2018-10-23
EP3417210B1 (de) 2023-08-16
US20210219388A1 (en) 2021-07-15
JP6925354B2 (ja) 2021-08-25
KR20200058609A (ko) 2020-05-27
EP3417210A1 (de) 2018-12-26
JP2019512060A (ja) 2019-05-09
KR20180112835A (ko) 2018-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3101999B1 (de) Ptc-heizelement und elektrische heizvorrichtung für ein kraftfahrzeug umfassend ein solches ptc-heizelement
DE102012209936A1 (de) Elektrische Heizeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102014015586B3 (de) Heizgerät
DE102019208130A1 (de) PTC-Heizelement und eine elektrische Heizvorrichtung
DE102015108580A1 (de) Elektrische Heizeinrichtung für mobile Anwendungen
DE102018215398A1 (de) Elektrische Heizeinrichtung
EP4032369A1 (de) Platine und fluidheizer
DE102012215185A1 (de) Heizelement
EP3417227B1 (de) Wärmetauscher, insbesondere wasser-luft-wärmetauscher oder öl-wasser-wärmetauscher
EP3417210B1 (de) Öl-wasser-wärmetauscher, insbesondere für den verbrennungsmotor eines kraftfahrzeuges
DE102016220755A1 (de) Wärme ableitende Anordnung und Verfahren zur Herstellung der Anordnung
DE102011057108A1 (de) Elektrische Fahrzeugheizvorrichtung mit Wärmeabschirmung
DE102018218667A1 (de) PTC-Heizmodul und ein Verfahren zum Herstellen des PTC-Heizmoduls
DE102015108582A1 (de) Elektrische Heizeinrichtung für mobile Anwendungen
EP3494294B1 (de) Elektrisch beheizbarer wabenkörper zur abgasbehandlung mit einer mehrzahl von heizelementen
EP3417673B1 (de) Wärmetauschersystem
DE102012103797A1 (de) Flüssigkeitsgekühlter Widerstand
DE102016118829A1 (de) Elektrische Heizeinrichtung für mobile Anwendungen
DE102011089891B4 (de) Schaltungsträger und Verfahren zur Herstellung von einem Schaltungsträger, Schaltungsanordnung mit einem Schaltungsträger
EP3459110B1 (de) Kühldoseneinheit und leistungselektronische einrichtung mit kühldoseneinheit
DE102011055283B4 (de) Glühkerze und Verfahren zum Herstellen eines Glühstifts
DE202018102013U1 (de) Elektrische Heizeinrichtung für mobile Anwendungen
DE4105786A1 (de) Anordnung mit fluessigkeitsgekuehltem, elektrischem leistungswiderstand und verfahren zu ihrer herstellung
DE102019128467A1 (de) Elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für mobile Anwendungen
DE102022205703A1 (de) Elektrische Heizeinrichtung für ein Heizsystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R120 Application withdrawn or ip right abandoned