JP2009508080A - 熱交換器、特に排気熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器、特に排気熱交換器であって、媒質、特に排気を付加される金属製、特にアルミニウムまたは特殊鋼製の少なくとも１つの面を有し、この面が被覆を備えていて、その被覆が従来の塗料よりも改良された性質を有しかつ確実に製造可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器、特に排気熱交換器であって、媒質、特に排気を付加される金属製、特にアルミニウムまたは特殊鋼製の少なくとも１つの面を有し、この面が被覆を備えているものにおいて、被覆がナノテクノロジーに基づく被覆材料を含むことを特徴とする熱交換器。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱交換器、特に排気熱交換器であって、媒質、特に排気を付加される金属製、特にアルミニウムまたは特殊鋼製の少なくとも１つの面を有し、この面が被覆を備えているものに関する。本発明は、熱交換器、特に排気熱交換器を製造するための方法にも関する。

主としてディーゼルエンジンからの排気は、排気熱交換器内で水分および温度と一緒に、使用される金属素材に腐食作用をもたらす。腐食から保護するために耐熱塗料を使用することができる。

本発明の課題は、熱交換器、特に排気熱交換器であって、媒質、特に排気を付加される金属製、特にアルミニウムまたは特殊鋼製の少なくとも１つの面を有し、この面が被覆を備えていて、その被覆が従来の塗料よりも改良された性質を有しかつ確実に製造可能な熱交換器を提供することである。

この課題は、熱交換器、特に排気熱交換器であって、媒質、特に排気を付加される金属製、特にアルミニウムまたは特殊鋼製の少なくとも１つの面を有し、この面が被覆を備えているものにおいて、被覆がナノテクノロジーに基づく被覆材料を含むことによって解決される。主に、被覆材料は少なくとも１つのナノ素材もしくはナノ構造を含む。被覆はガラス状であり、きわめて良好な耐薬品性を有する。

発明の実施の形態

熱交換器の好ましい１実施例は、被覆が有機成分と無機成分とからなる主成分を含むことを特徴としている。架橋温度を介して被覆の性質は広い限界にわたって規定もしくは変更することができる。

熱交換器の他の好ましい１実施例は、被覆がケイ素を含有することを特徴としている。主に、オルガノ（アルコキシ）シランは好適な触媒を使用することによって適切に加水分解されてアルコールを分離する。

熱交換器の他の好ましい実施例は、被覆がチタン、ジルコニウム、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛および／またはカルシウムを含有することを特徴としている。無機網状組織はさまざまな物質によって適切に修飾することができる。

前記熱交換器、特に排気熱交換器を製造するための方法において上記課題は、被覆がゾルゲル法で生成されることによって解決される。ゾルゲル法では、ナノ素材を製造するためにゾルがゲルに変えられる。加水分解と縮合反応とによって液体中に一緒に貯蔵された分子の三次元網状組織が生成される。熱的方法ステップによってゲルはナノ素材もしくはナノ構造へと継続処理される。

本方法の好ましい１実施例は、被覆されるべき面に少なくとも１つのゾルが被着されることを特徴としている。被覆されるべき面は任意の仕方によってゾルで湿潤することができる。

本方法の他の好ましい１実施例は、ゾルが硬化されて架橋高分子層が形成されることを特徴としている。硬化は主に温度の作用下で行われる。

本方法の他の好ましい実施例は、被覆されるべき熱交換器が被覆材料を流し塗りされ、空にされる方法ステップ、空にされた熱交換器が乾燥炉内で加熱される方法ステップを特徴としている。被覆されるべき熱交換器は被覆物質によって強制的に流し塗りされ、引き続き空にされる。その後、熱交換器は主に過剰の被覆物質が完全に流出できるように吊り下げられ、熱交換器の内部に被覆物質の望ましくない集積物が形成されることはない。熱交換器の出口に付着するミストは好適な仕方で、例えば圧縮空気を頼りにまたは静電ミスト抽出器を頼りに取り除かれる。

本発明のその他の利点、特徴および詳細は、さまざまな実施例を個々に説明した以下の明細書から明らかとなる。特許請求の範囲および明細書のなかで触れられた特徴はそれぞれ個々にそれ自体としてまたは任意の組合せにおいて発明にとって本質的であり得る。

本発明は、アルミニウムまたは特殊鋼製の排気熱交換器に関する。排気熱交換器は、排気熱交換器の動作時に排気を流通させる空洞を有する。この空洞はナノテクノロジーに基づく被覆物質で被覆されている。被覆物質の主成分は有機成分と無機成分とからなる。架橋温度を介して被覆の性質は広い限界にわたって規定することができる。高い焼付け温度のとき高い割合の有機内容物質が追い出される。すなわち、架橋度が高い。これにより層の耐食性が強まる。低い焼付け温度のとき有機内容物質の割合が高い。すなわち被覆の延性が大きくなる。

被覆されるべき排気熱交換器は本発明の１態様によれば被覆物質で強制的に流し塗りされ、引き続き空にされる。その後、排気熱交換器は過剰の被覆物質が完全に流出できるように吊り下げられ、内部に集積物が形成されることはない。出口に付着したミストは好適に、例えば圧縮空気によって、または静電ミスト抽出器を頼りに取り出される。引き続き、排気熱交換器は次に乾燥炉を通過する。

層生成はゾルゲルプロセスを介して、例えばいわゆるＯＲＭＯＣＥＲ層によって行われる。用語ＯＲＭＯＣＥＲはミュンヘンのフラウンホーファー応用研究振興協会の登録商標である。層生成のためにオルガノ（アルコキシ）シランは好適な触媒を用いて適切に加水分解されてアルコール、例えばメタノール、エタノール等を分離する。引き続く縮合反応により、有機修飾無機酸化構造が形成される。無機網状組織を修飾するためにケイ素は一部を別の元素、なかんずくチタン、ジルコニウムまたはアルミニウムに取り替えることもできる。さらに、マグネシウム、亜鉛およびカルシウム元素を取り入れることができる。水性アルコールゾルは流し塗り法で、伝熱装置とも称される被覆されるべき熱交換器に被着され、熱硬化される。その際に架橋高分子層が生じる。

被覆の目的は耐食性および／または撥水性の他に同時に汚れ、粒子、煤および油膜の付着を防止することにもある。この撥油効果は、ＯＲＭＯＣＥＲ層中に０．１〜１０％、主に０．５〜５％、特に１〜２％の割合のフッ化シランを有するＯＲＭＯＣＥＲ層を使用するとき達成することができる。層の疎水性と撥油性を同時に取り入れることは、高フッ化アルキル鎖を有するアルコキシシランを添加することによって達成される。特別好ましい効果はＦ１３型（ＣＦ_３‐（ＣＦ_２）_５‐）およびＦ１６型（ＣＦ_２Ｈ‐（ＣＦ_２）_７‐）シランで達成される。

Claims (9)

1. 熱交換器、特に排気熱交換器であって、媒質、特に排気を付加される金属製、特にアルミニウムまたは特殊鋼製の少なくとも１つの面を有し、この面が被覆を備えているものにおいて、被覆がナノテクノロジーに基づく被覆材料を含むことを特徴とする熱交換器。
2. 被覆が、有機成分と無機成分とからなる主成分を含むことを特徴とする、請求項１記載の熱交換器。
3. 被覆がケイ素を含有することを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項記載の熱交換器。
4. 被覆がチタン、ジルコニウムおよび／またはアルミニウムを含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の熱交換器。
5. 被覆がマグネシウム、亜鉛および／またはカルシウムを含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の熱交換器。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の熱交換器、特に排気熱交換器を製造するための方法において、被覆がゾルゲル法で生成されることを特徴とする方法。
7. 被覆されるべき面に少なくとも１つのゾルが被着されることを特徴とする、請求項６記載の方法。
8. ゾルが硬化されて架橋高分子層が形成されることを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. ａ）被覆されるべき熱交換器が被覆材料を流し塗りされ、空にされる方法ステップ、
   ｂ）空にされた熱交換器が乾燥炉内で加熱され、および／または高温ガス、特に熱風を流通させる方法ステップを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項記載の方法。