專利名稱：流體加熱器溫度控制設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及流體加熱器設(shè)備，更具體地說，涉及把一種加熱的洗滌流體提供到可清洗表面的流體加熱器設(shè)備，及更明確地說，涉及一種用于車輛擋風(fēng)玻璃洗滌系統(tǒng)的加熱洗滌流體設(shè)備。
背景技術(shù)：
在各種各樣的用途中必須把流體的溫度迅速升高到較高的使用溫度。例如，希望能夠提供用在家庭、辦公室及營地中；以及用于工業(yè)過程，的即用熱水。
在清洗用途中，已知熱流體比冷流體更好和更快地從表面除去污物和其它雜物。一種加熱流體用途是車輛洗滌流體系統(tǒng)，如擋風(fēng)玻璃洗滌系統(tǒng)以及應(yīng)用于攝像機(jī)鏡頭、外部燈和車燈玻璃、反射鏡等的車輛洗滌系統(tǒng)。車輛典型地設(shè)有至少一個并且通常為多個擋風(fēng)玻璃噴洗器，這些噴洗器用來清潔在擋風(fēng)玻璃或后窗玻璃中的視野。
典型地，毗鄰擋風(fēng)玻璃刮水器或作為其部分提供一個噴嘴或噴射裝置以在擦拭操作之前和該操作期間把一種式樣的洗滌流體分配到擋風(fēng)玻璃上而改進(jìn)擦拭操作的效率，從而為駕駛員或車輛乘客提供清晰的視野。洗滌流體典型地存儲在發(fā)動機(jī)腔室中的一個儲存罐中，并且當(dāng)由車輛駕駛員手動致動一個控制執(zhí)行器時通過噴射裝置抽吸。
由于已知溫?zé)峄蚣訜岬牧黧w比冷流體提供更好的清洗效率，所以也知道把加熱的洗滌流體提供給車窗噴射裝置。傳統(tǒng)的想法是，溫度越高，清洗效果越好。然而，情況不是這樣，因為一定升高的流體溫度值的存在可能產(chǎn)生顯著問題。
對于人員的安全性在所有產(chǎn)品設(shè)計中都是最重要的。認(rèn)為超過70℃的流體溫度對于非常有限的暴露就能引起顯著的皮膚損害。因此，盡管高于70℃的流體溫度分布對于清洗和除霜性能可能是有益的，但對于使用人員的安全性無益。
其它裝置和/或流體洗滌元件的保護(hù)也是一種考慮。可能暴露于來自噴洗器系統(tǒng)的流體的在車輛流體噴洗器系統(tǒng)中的多個元件和在車輛上的其它元件由諸材料制成，這些材料可由超過70℃的流體溫度損壞。而且，盡管可以改進(jìn)在這些溫度值下的清洗性能，但損壞噴洗器系統(tǒng)和其它車輛元件和子系統(tǒng)，如軟管、軟管接頭、單向閥、葉片、玻璃表面、及特別是具有裂紋或缺口的玻璃表面等，是不適當(dāng)?shù)摹?br> 另外，擋風(fēng)玻璃噴洗器流體常常由揮發(fā)性流體組成，最普通的是酒精。在水混合物中的酒精除溫度高得足以使來自溶液的酒精沸騰時之外較安全。如果流體溫度達(dá)到沸點，則能從溶液中驅(qū)出酒精，這大大地降低噴洗器溶液在較低溫度下的有效性。另外，如果溫度太高，則實際上可能導(dǎo)致氣體酒精的閃蒸狀態(tài)。
擋風(fēng)玻璃噴洗器流體也可能包含對溫度可能敏感的去垢劑或其它添加劑。高的溫度往往引起某些去垢劑沉淀，這兩種情形對噴洗器流體的有效性都不利。這樣的狀態(tài)也可能導(dǎo)致對諸如噴洗器噴嘴之類的下游元件的損壞，如由甘油或石蠟殘余物使噴洗器噴嘴堵塞或受到限制。某些噴洗器流體現(xiàn)在包含丙烯酸材料，丙烯酸材料在暴露于近似70℃以上的高溫之后，可使丙烯酸材料固化并堵塞噴嘴。
在許多地區(qū)，客戶可能只使用水，或者在歐洲市場的情況下，使用混合有酒精以產(chǎn)生一種擋風(fēng)玻璃噴洗器溶液的自來水。在水質(zhì)非常硬的地區(qū)，這在加熱環(huán)境中存在問題。盡管多個因素造成鈣質(zhì)片的有害形成，但溫度是一個關(guān)鍵因素。在升高溫度下，這能產(chǎn)生問題。當(dāng)噴洗器系統(tǒng)操作時由于它的影響該潛在問題加劇。一個泵使系統(tǒng)加壓以通過輸送管線把流體推送到在噴嘴處的節(jié)流孔口。這另外能使無害的懸浮膠體鈣碰撞和粘著噴嘴。在一定時間之后，這能導(dǎo)致噴嘴被堵塞。
因而，希望提供一種流體加熱器設(shè)備，該設(shè)備設(shè)有一種加熱流體控制設(shè)備，該加熱流體控制設(shè)備用來把清洗流體的溫度保持在最佳效率值；而同時在能引起對使用人員等的損害的閾值溫度以下的溫度值處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種當(dāng)從一個流體加熱器設(shè)備排出流體時控制流體溫度的方法。
本發(fā)明的方法包括以下步驟建立一個在第一與第二溫度之間的流體排出溫度范圍；提供向流體供給熱能的加熱裝置；測量流體的溫度；及響應(yīng)測到的溫度，控制加熱裝置的啟動，以把流體的溫度保持在流體排出溫度范圍內(nèi)。
在一個方面，第一溫度定義為溫度范圍的較高溫度，并且第二溫度定義為較低溫度。
在另一個方面，加熱器元件是獨立可控制的，以把流體溫度保持在該溫度范圍內(nèi)。
在另一個方面，本發(fā)明在用來加熱流體的一種設(shè)備中實施。該設(shè)備包括一個外殼，該外殼具有穿過其延伸的流動路徑，用于穿過外殼的流體的通過。加熱裝置設(shè)置成把熱能供給到在本體中的流體流動路徑中的流體。提供用來檢測本體中的溫度的裝置?？刂蒲b置響應(yīng)于溫度檢測裝置的輸出，以便控制加熱裝置的啟動，從而把在本體中的流體的溫度保持在一個預(yù)定排出溫度范圍內(nèi)。
在另一個方面，本發(fā)明是一種洗滌設(shè)備，該洗滌設(shè)備包括流體儲存罐，它包括洗滌流體；泵，它聯(lián)接到流體儲存罐上，用來從儲存罐抽吸流體；噴射噴嘴，它流體聯(lián)接到泵上，用來把從儲存罐抽吸的流體排出到一個可清洗表面上；及加熱設(shè)備，它流體流動連通地布置在泵、儲存罐及噴嘴之間。
本發(fā)明的流體加熱器溫度控制設(shè)備和方法在一個預(yù)定和希望排出溫度范圍內(nèi)提供從一個流體加熱器設(shè)備排出的流體的溫度的精確控制。該排出溫度范圍建立成，使對人員的損傷和對由所排出的加熱流體接觸的車輛元件的損害最小。
本發(fā)明的方法和設(shè)備能通過一個控制器有效地實施，該控制器能獨立地控制多個加熱器元件的啟動，以便在相當(dāng)長的排出時間段內(nèi)提供在預(yù)定溫度范圍內(nèi)的加熱流體。
加熱器設(shè)備包括外殼；穿過外殼延伸的流體流動路徑；加熱裝置，用來把熱能供給到在流體流動路徑中的流體；溫度檢測裝置，用來檢測流體的溫度；及控制裝置，響應(yīng)于溫度檢測裝置，用來控制加熱裝置的啟動，以把在本體中的流體的溫度保持在一個預(yù)定排出溫度范圍內(nèi)。


通過參照如下詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的各種特征、優(yōu)點及其它用途將變得更明白，在附圖中圖1是在一種典型車窗洗滌流體輸送系統(tǒng)中使用的根據(jù)本發(fā)明的一種流體加熱器設(shè)備的方塊系統(tǒng)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個方面的一種加熱器模塊的立體圖；圖3是在圖2中表示的加熱器模塊的分解立體圖；圖4是本發(fā)明的加熱器模塊的、從圖3的右側(cè)得到的立體圖；圖5是加熱器模塊熱物質(zhì)的頂部立體圖；圖6是在圖5中表示的加熱器模塊熱物質(zhì)的底部視圖；圖7是在圖4中表示的加熱器模塊的內(nèi)部的平面圖；圖8是在圖2-7中表示的加熱器模塊的縱向、剖視圖；圖9是在圖8中表示的加熱器模塊的一部分的放大、側(cè)剖視圖；圖10是曲線圖，描繪本發(fā)明的控制概念；及圖11是流程圖，描繪本發(fā)明的控制程序。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照圖1，描繪一種其中能便利地利用按照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的一種加熱器設(shè)備或模塊10的環(huán)境。盡管聯(lián)系車窗洗滌系統(tǒng)描述本發(fā)明的加熱器模塊10的如下使用，但將理解，本加熱器模塊可以用在需要加熱流體的其它用途中，如用來清洗任何車窗，即擋風(fēng)玻璃、后窗玻璃、或側(cè)窗，的任何清洗系統(tǒng)；以及用于諸如反射鏡、攝像機(jī)、透鏡、傳感器蓋等之類的其它車輛表面的清洗系統(tǒng)。
如傳統(tǒng)上那樣，車窗12，如擋風(fēng)玻璃、后窗玻璃或車窗等，具有一個或多個流體輸送裝置，如位于一個位置中把一種式樣的洗滌流體16分配或噴射到車窗12的外表面上的噴射噴嘴14。洗滌流體16的分配通常與在車窗12上的擋風(fēng)玻璃刮水器18的致動相聯(lián)系。
洗滌流體16從一個流體源供給，如儲存罐或容器20。在儲存罐20中的流體借助于通常位于儲存罐20附近或連接到儲存罐20上的泵20被抽吸到噴嘴14。
如傳統(tǒng)上那樣，安裝在車輛轉(zhuǎn)向柱主開關(guān)(stalk switch)上的一個通/斷開關(guān)24從車輛電池26供有電力，并且使駕駛員能夠控制洗滌泵22的通或斷操作。
根據(jù)本發(fā)明，從儲存罐20抽吸到噴射噴嘴14的洗滌流體由加熱器模塊10從環(huán)境溫度加熱到預(yù)定高溫，僅舉例說明，如70℃。提供一個適當(dāng)?shù)目刂齐娐坊蚩刂破?8，用來控制在加熱器模塊10中加熱元件的操作。控制器28也從車輛電池26供有電力。如以后描述的那樣，每當(dāng)車輛點火處于“通”狀態(tài)下時，控制器28由來自車輛點火30的“通”信號啟動，從而加熱包含在加熱器模塊10中的流動路徑內(nèi)的流體。
一個可選擇的通/斷開關(guān)25可以連接在電池26與控制器28之間，以便通過斷開到控制器28的電力為整個加熱器系統(tǒng)提供通和斷操作。這使加熱器系統(tǒng)能夠按照車輛駕駛員的選擇被啟動或保持在待用狀態(tài)下。如以后描述的那樣，通/斷開關(guān)25也可以由從一個外部信號源，如車體控制器，到控制器28的一個分離輸入信號代替，以在某些情況下，如熱場合、低電池功率等，提供加熱器模塊10的選擇性斷電。
現(xiàn)在參照圖2-9，描繪有根據(jù)本發(fā)明的加熱器模塊10的一個方面。
將理解，一種加熱器模塊的如下描述只是能夠便利地使用本發(fā)明的流體加熱器控制溫度控制的一種加熱器的一個例子，這種加熱器模塊使用嵌在一個熱傳導(dǎo)物質(zhì)中的加熱器元件，一條流體流動路徑穿過該熱傳導(dǎo)物質(zhì)延伸。例如，采用以與流體供給或流體流直接或半直接接觸而安裝的加熱器元件的流體加熱器也能應(yīng)用本發(fā)明的特征。
加熱器模塊10包括一個由適當(dāng)?shù)母邔?dǎo)熱材料形成的熱交換物質(zhì)或本體40。盡管物質(zhì)40描述成由壓鑄、模壓、或機(jī)加工的鋁形成，但也可以采用均質(zhì)或非均質(zhì)的其它材料。例如，物質(zhì)40能由氧化鋁顆粒、陶瓷材料等形成。
物質(zhì)40，如以后更詳細(xì)描述的那樣，包括一條在一個進(jìn)口42與一個出口44之間的流體流動路徑。進(jìn)口和出口42和44分別接納一個接頭46和一個外套管48，接頭46和外套管48接合在一起，以便接納未表示的流體流動導(dǎo)管、元件或管子的流體密封連接。進(jìn)口42將連接成接收來自車窗洗滌流體儲存罐20的泵輸出；而出口44將連接到噴射噴嘴14上。
當(dāng)車輛典型地具有幾個噴射噴嘴14時，通常一個用于兩個擋風(fēng)玻璃刮水器的每一個，并且至少一個噴嘴14用于后窗玻璃或后窗刮水器，將理解，用來加熱從流體儲存罐20排出的所有流體的單個加熱器模塊10的如下描述將包括多條并聯(lián)路徑，每條路徑包含一個獨立的加熱器模塊，用來為每個不同噴嘴14加熱來自儲存罐20的流體。
熱交換物質(zhì)40布置在由一個第一蓋50和一個配對的第二蓋52形成的隔熱外殼內(nèi)。第一和第二蓋50和52具有分別帶有一個主壁面54和56并分別帶有一個環(huán)繞周緣唇狀物60和62的互補(bǔ)形狀。
一個頸縮端部64和66形成在第一和第二蓋50和52的每一個中，并且形成從相應(yīng)主壁54和56的一端以及從周緣邊緣唇狀物60和62的延伸部。頸縮部64和66當(dāng)接合在一起時形成一個用來接收一個連接器組件70的端空腔，連接器組件70把導(dǎo)電體連接到安裝在接合的第一和第二蓋50和52中的加熱元件上。
在連接器組件70通過適當(dāng)手段，如通過熱砧鉚接或從熱交換物質(zhì)40的相對主表面向外突出的突起76，已經(jīng)布置在第一和第二蓋50和52的延伸部64和66中之后，第一和第二蓋50和52及熱交換物質(zhì)40固定地接合在一起。突起76嚙合在第一和第二殼體部分50和52的主表面60和62中的孔徑，并且熱焊接在一起，以便以一種固定連接把第一和第二殼體部分50和52接合在一起。
如圖3中所示，一對密封元件71和72布置在熱交換物質(zhì)40的相對表面上，每個密封元件具有基本與熱交換物質(zhì)40的周緣形狀相同的周緣形狀。密封元件71和72由耐高溫、絕緣材料形成。密封元件71和72密封穿過熱交換物質(zhì)40的流動路徑的敞開端，如以后描述的那樣。
每個也具有與熱交換物質(zhì)40的形狀相互補(bǔ)的形狀的上部和下部板73和74，分別布置成與上部和下部密封元件71和72相接觸，并且通過適當(dāng)?shù)木o固手段固定在其上，如通過螺母和穿過在上部和下部板73和74、上部和下部密封元件71和72及熱交換物質(zhì)40的每一個中的孔徑延伸的螺栓75。上部和下部板73和74由諸如鋁之類的良好導(dǎo)熱材料形成。
如在圖4-7中詳細(xì)表示的那樣，熱交換物質(zhì)40具有一種實心立方形狀，該實心立方形狀由一個第一主表面80、一個第二相對主表面82、及互連第一和第二表面80和82的四個側(cè)壁84、86、88及90形成。
多個孔洞92、94、96及98形成在本體40中，并且從側(cè)壁84向內(nèi)突出?？锥?2、94、96及98每個均適于接納一個大體圓柱形的加熱器元件。如圖4中局部所示，每個孔洞，如孔洞96和98，穿過物質(zhì)40的實心中央部分延伸，從而完全由物質(zhì)40的實心材料包圍。如下所述在啟動加熱器元件而接收熱量之后把物質(zhì)40限定為一個熱源。
在圖4-7中表示的本發(fā)明的方面，加熱器元件由“熱棒(calrod)”形成。盡管可以使用不同的材料，但熱棒構(gòu)造的一個例子是在不銹鋼套內(nèi)的鎳鉻絲。
僅舉例說明，至少一個并且優(yōu)選地多個，即兩個或三個或更多個分立的加熱器元件100、102及103(在圖4中僅表示加熱器元件100、102)布置在孔洞96、94及98中。下面聯(lián)系加熱器模塊10的描述將描述一個或多個加熱器元件如加熱器元件100和102的作用。
如在圖4和7中看到的那樣，每個加熱器元件，元件100、102及103，的一個端部104、106及107分別穿過本體40的側(cè)壁84向外突出。加熱器元件100、102及103的端部104、106及107分別接合從一個印刷電路板150延伸的分立終端108，印刷電路板150借助于緊固件、粘合劑等安裝到上部板73的外表面上。在印刷電路板中的導(dǎo)電圖案將連接器終端70與終端108相連，以從車輛電力系統(tǒng)接收電力。
電路板150由諸如螺釘之類的適當(dāng)緊固件固定地安裝。其中一個終端108起接地引線的作用，因為一個端部布置成與每個加熱器元件或熱棒100、102及103的外部不銹鋼套相接觸。終端108的另一個是用于熱棒100的電力引線。這個終端108通過與在柵格組件110中的加熱器元件100的端部104相接觸向熱棒100提供電力。
其它兩個終端108提供對于其它兩個加熱器元件102和103的電力連接。一個未表示的開關(guān)可以插入在終端108與其它兩個終端108之間，以便當(dāng)向電力終端供電時選擇性地向其它兩個終端108提供電力。這個開關(guān)可以是雙金屬開關(guān)，例如它在諸如50℃之類的預(yù)定溫度下斷開，如以后描述的那樣。可選擇的是，一個由控制器28的電路板150上的電路控制的開關(guān)選擇性地把來自電力終端108的電力連接到其它終端108。這為控制器28提供如下能力例如在低車輛電池功率、熱場合等出現(xiàn)期間，從車體控制器接收到適當(dāng)?shù)耐獠枯斎胄盘?，使加熱器模塊10斷電。
如圖4-7中所示，導(dǎo)熱物質(zhì)40包括一條從進(jìn)口42到出口44延伸的流體流動通道或路徑。流體流動路徑具有由一個第一流體流動路徑部分130和一個第二流體流動路徑或通道132形成的迷宮路徑，第一流體流動路徑部分130和第二流體流動路徑132在大體對中布置的孔洞134處連接。第一流體流動通道130具有由交替的直線和弧形段形成的大體螺旋形狀，這些直線和弧形段交替產(chǎn)生通過第一流體流動通道130的流體的層流和湍流，以使流體從物質(zhì)40的相鄰壁的熱量吸收最大。而且，第一流體流動通道130具有從進(jìn)口42到孔洞134的向內(nèi)指向的螺旋形狀，以使螺旋形第一流體流動通道130的相鄰部分之間的溫度差最小。
如圖6中所示，第二流體流動通道132具有基本相同的螺旋形狀。然而，穿過第二流體流動通道132的流體流動在從孔洞134到出口44的向外螺旋方向上。如以上描述的那樣，密封元件71和72密封地封閉第一和第二流體流動通道130和132的敞開端。
因而，穿過第一和第二流動通道130和132的流體流從進(jìn)口44開始，然后以螺旋向內(nèi)指向的方式通過第一流動通道130到中央通路或孔洞134。在離開中央通路134進(jìn)入第二流動通道132時，流體流在向外螺旋方向上通過第二流動通道132前進(jìn)到出口44。
在操作中，加熱器模塊40將互連在車輛洗滌流體流動管線中，在泵22與噴射噴嘴14之間，如圖1中所示。外部連接器然后連接到連接器殼體70上，以從車輛電池26和控制器28向在熱交換本體40中的加熱器元件100、102及103提供電力。
假定在本體40中的第一和第二流體流動通道130和132充滿流體，當(dāng)控制器28啟動加熱器元件100、102及103時，加熱器元件100、102及103將開始輻射熱量，該熱量立即升高熱交換本體40的整個周圍部分的溫度。來自本體40的熱量又輻射到位于第一和第二流動通道130和132中的流體并且由其吸收。
第一和第二流體流動通道130和132的直線和弧形部分在流過物質(zhì)40的流體中創(chuàng)建交替的湍流和層流區(qū)，這引起在第一和第二流動通道130和132中的流體的運動，使在流體中的所有分子與形成第一和第二流動通道130和132的本體40的壁相接觸，以便有可能高效地吸收最大量的熱量。這使流體的溫度在大約六十秒內(nèi)從在進(jìn)口42處的環(huán)境溫度迅速升高到在出口44處的大約70℃。
在第一和第二流體流動通道130和132中的流體通過與物質(zhì)40的實際接觸從熱物質(zhì)40帶走或吸收熱量，由此升高流體溫度。加熱器元件100、102及103將熱物質(zhì)40的熱保持在預(yù)定溫度下，由此防止在流體中出現(xiàn)熾熱點。通常，當(dāng)流體與加熱器元件100、102及103直接接觸時出現(xiàn)熾熱點。不與加熱器元件100、102及103實際接觸的流體繞過加熱器元件100、102及103，并且不會吸收熱量。通過加熱熱物質(zhì)40，實際熱接觸面積被增大，以及熱傳遞效率增大。這就需要較少的能量來加熱相同體積的流體。在流體與加熱元件之間的直接接觸的消除，消除了閃蒸狀態(tài)、減少了鈣質(zhì)片的形成、及在有效使用壽命期間保持效率。
盡管控制器28能向加熱器元件100、102及103的每一個提供獨立的開關(guān)信號，以便在程序或邏輯控制下獨立地控制每個加熱器元件100、102及103，但一種簡單的方法包括在到一個終端108的電力連接與連接到輔助加熱器元件102和103上的其它終端108的每一個之間安裝的雙金屬元件或開關(guān)。雙金屬元件能設(shè)置成在諸如50℃之類的預(yù)定溫度下斷開，由此使相關(guān)加熱器元件斷電。這使例如輔助加熱器元件102和103能夠保持?jǐn)嚯姡钡介_始高熱量需求。
緊固件75也把形成控制器28的部分的印刷電路板150固定到熱交換本體40上，典型地在第一板140上。
盡管如下描述使用稱作MOSFET的大安培值的切換裝置作為控制器28的部分，以向在熱物質(zhì)40中的加熱元件104、106及107提供必要的大電流，典型地在12伏特下為50安培，但也可以采用其它的大安培值切換裝置。任何數(shù)量的MOSFET 156能以任何構(gòu)造安裝在印刷電路板150上。
多個孔洞158可選擇地穿過印刷電路板150形成。孔洞158改進(jìn)在印刷電路板(PCB)150上的切換裝置與下面的第一板73之間的熱流動。
一個溫度傳感器159，如PTC，安裝在印刷電路板150上，典型地在孔洞158上方或與其相鄰。溫度傳感器159測量印刷電路板150的溫度，并且向控制器28提供一個與溫度成比例的信號，該信號由控制器28用來控制加熱元件104、106及107的通/斷周期。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)由MOSFET 156產(chǎn)生的熱量到第一板140的傳遞，一個高導(dǎo)熱墊或板160，下面稱作底墊160，被相接觸地插入在印刷電路板150與第一板23之間，如圖3、8及9中所示。底墊160典型地具有在第一板73的至少一部分上延伸的平面形狀和尺寸。墊160隔離通過螺釘75到負(fù)地的泄漏電流，提供在MOSFET與熱物質(zhì)40之間的確實接觸，及通過把板73的溫度保持在較高溫度下穩(wěn)定通過相鄰蓋的熱損失，由此相對于熱物質(zhì)40創(chuàng)建一個較小的溫度差或梯度。
如圖9中所示，一個突起從熱物質(zhì)40延伸。
底墊160優(yōu)選地具有比板73的導(dǎo)熱率高的導(dǎo)熱率，以便高效地把由MOSFET 156產(chǎn)生的熱量抽取到板73，由此把板73的溫度保持在升高溫度下。板73的這種升高溫度比由從密封元件71和72周圍的熱物質(zhì)40側(cè)逃逸的熱量引起的板73的正常溫度高。
突起164和熱物質(zhì)40嚙合在板73中的孔徑，如圖8和9中所示。底墊160的一部分如圖9中所示在突起164之一上延伸，并且可以布置成與突起164接觸或?qū)?zhǔn)，以提供從熱物質(zhì)40到底墊160的直接熱交換路徑。
盡管在本體40中可以把單個加熱器元件100用作熱源，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個加熱器元件，僅通過例子描述的有兩個或三個加熱器元件100、102及103，更便利?？刂破?8能在接收到把加熱的洗滌流體分配到擋風(fēng)玻璃12上時的一個第一命令時，啟動所有的多個加熱器元件100、102及103。這產(chǎn)生到本體40的最大量的熱量以立即和迅速地把本體40的溫度升高到高得足以把足夠的熱量傳導(dǎo)到在流體流動通道130和132中的流體，以把流體的溫度升高到65℃至約70℃的希望排出溫度。如果由車輛駕駛員供給來自通/斷開關(guān)24的立即和以后命令以把另外填充的流體供給到擋風(fēng)玻璃12上，則多個加熱器元件100、102及103能由控制器28保持在得電狀態(tài)下。
在流體分配操作完成時，和在車輛發(fā)動機(jī)正在運行、或者在發(fā)動機(jī)正在運行并且一個儀表板安裝開關(guān)被致動的同時在無流體分配的其它時段期間，控制器28能周期地啟動一個或多個加熱器元件，如加熱器元件100，以把在第一和第二流動通道130和132中的流體的溫度保持在升高溫度下，以便當(dāng)由通/斷開關(guān)24啟動時立即排出到擋風(fēng)玻璃12上。這使對車輛電池26的電力需求最小。
現(xiàn)在參照圖10，描繪有相對于變化溫度基于有效清洗循環(huán)的數(shù)量的清洗性能的曲線。申請人已經(jīng)獨特地發(fā)現(xiàn)，按照有效清洗循環(huán)的數(shù)量相對于溫度描繪清洗性能導(dǎo)致不同的溫度平直部分的位置，在這些平直部分處，相對于最少數(shù)量的清洗循環(huán)能出現(xiàn)最佳的清洗性能。這些平直部分出現(xiàn)在30℃-40℃范圍中和約50℃到約70℃，約50℃-70℃范圍相對于最長數(shù)量的清洗循環(huán)提供最佳的清洗性能。
在準(zhǔn)備在圖10中表示的試驗結(jié)果時，噴洗器流體是100％的水。一個洗滌循環(huán)定義為車輛擋風(fēng)玻璃刮水器的兩次濕式擦拭跟隨有三次干式擦拭。當(dāng)除去所有塵垢和/或斑點并且擦拭物質(zhì)很高時，認(rèn)為車窗“清潔”。
在圖10中描繪的流體溫度是在加熱器模塊本身中測量的溫度。在擋風(fēng)玻璃處流體的溫度可能較低。
如圖10中所示，貫穿在50℃與約70℃之間的溫度范圍，得到清潔車窗或表面的洗滌循環(huán)的平均數(shù)量在約八個循環(huán)處保持恒定。因而，把由本發(fā)明的加熱器模塊加熱的流體的溫度連續(xù)地保持在約70℃的較高第一溫度與約50℃的第二較低溫度之間的限定溫度內(nèi)，能保證車窗在最佳最少數(shù)量的循環(huán)中是清潔的，由此使功率和流體需求最小。
如以上討論的那樣，高于70℃的流體溫度可能對于人員有害，以及造成暴露于加熱流體的車輛洗滌系統(tǒng)元件和周圍車輛元件的變壞，如車窗、周圍的涂漆表面、刮水器片、刮水器臂等的變壞。
因而，本發(fā)明的獨特控制設(shè)備有效地把從流體加熱器設(shè)備10排出的加熱流體的溫度保持在限定溫度范圍內(nèi)，如約50℃至約70℃。在圖10中對于100％水溶液表示的曲線也適用于水/酒精混合物，這樣的水/酒精混合物的曲線基本上按照在圖10中的輪廓，但與其稍有偏差。
圖11描繪本發(fā)明的控制程序，其中當(dāng)例如通過用戶按下在車輛中的一個按鈕給出在步驟200中的開始命令時，在步驟202中使控制器28產(chǎn)生到加熱裝置的信號。如以上描述的那樣，加熱裝置可以包括一個或多個獨立的加熱器元件，它們?nèi)磕芡瑫r接“通”，以在加熱循環(huán)的開始時提供大功率和加熱，當(dāng)溫度達(dá)到限定的流體排出溫度范圍時使多個加熱器元件的一個或多個斷開。
控制器28通過在流體流動路徑中的溫度傳感器或在熱物質(zhì)50上或與其相鄰的溫度傳感器連續(xù)地檢測流體加熱器設(shè)備的溫度，并且在步驟204中把測量的溫度與一個希望的或預(yù)置的溫度相比較。只要測量的溫度小于在圖10中表示的溫度范圍內(nèi)的溫度，控制器28就把加熱器元件保持在“通”狀態(tài)下。
只有當(dāng)探測到在預(yù)置溫度范圍內(nèi)的測量溫度時，如由來自在步驟204中比較的否決定206指示的那樣，控制器28才在步驟208中“斷”開所有加熱器裝置。然而，在步驟210中，控制器28繼續(xù)把測量溫度與以上在步驟210中限定的預(yù)置溫度范圍相比較，并且當(dāng)測量溫度落在該溫度范圍外時，如在最低溫度以下時，控制器28將返回到步驟202，并且再接“通”加熱器裝置，以便為了最佳清洗性能同時提供對車輛元件和使用人員的希望安全性，把加熱流體的溫度保持在預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
因而，這里已經(jīng)公開了一種獨特的流體加熱器控制設(shè)備，該控制設(shè)備為了用于最長數(shù)量的清洗循環(huán)的最佳清洗性能、對使用人員的安全性、及對車輛元件的較小損害，把加熱流體的溫度獨特地保持在一個限定溫度范圍內(nèi)。該控制設(shè)備能借助于實際的任何類型的流體加熱器實施，從而增加能便利地采用本發(fā)明的用途的數(shù)量。而且，為了低的應(yīng)用成本，實施該控制設(shè)備而不需要另外的元件。
權(quán)利要求
1.一種用來加熱流體的方法，包括以下步驟建立一個在第一與第二相異溫度之間的預(yù)定流體排出溫度范圍；提供向流體供給熱能的加熱裝置；測量流體的溫度；以及響應(yīng)所測到的溫度，控制所述加熱裝置的啟動，以把流體的溫度保持在所述溫度范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提供加熱裝置的步驟還包括以下步驟作為多個分立的加熱器元件來提供所述加熱裝置；和獨立地控制所述加熱器元件的每一個的啟動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述把流體的溫度保持在所述溫度范圍內(nèi)的步驟還包括以下步驟獨立地控制所述加熱器元件的至少兩個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述建立溫度范圍的步驟包括以下步驟將第一溫度建立為溫度范圍的較高溫度；和將第二溫度建立為溫度范圍的低端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述建立溫度范圍的步驟還包括以下步驟將第一溫度建立為約70℃；和將第二溫度建立為約50℃。
6.一種用于加熱流體的設(shè)備，包括外殼；流體流動路徑，它穿過所述外殼延伸，用于穿過外殼的流體的通過；加熱裝置，用于把熱能供給本體中的流體流動路徑中的流體；用來檢測本體中的流體溫度的裝置；及控制裝置，它響應(yīng)于溫度檢測裝置，用于控制加熱裝置的啟動，以把在本體中的流體溫度保持在一個預(yù)定排出溫度范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，加熱裝置包括多個分立的加熱器元件，所述加熱器元件的至少一些是可獨立控制的。
8.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定工作溫度范圍由第一較高溫度和一個第二較低溫度限定。
9.一種車輛洗滌設(shè)備，包括流體儲存罐，用于包含洗滌流體；泵，它聯(lián)接到流體儲存罐上，用于從儲存罐抽吸流體；噴射噴嘴，它流體聯(lián)接到泵上，用于把流體排出到一個可清洗表面上；及加熱器設(shè)備，它流體流動連通地布置在泵與噴射噴嘴之間，該加熱器設(shè)備包括外殼；流體流動路徑，它延伸穿過所述外殼，用于穿過外殼的流體的通過；加熱裝置，用于把熱能供給到在本體中的流體流動路徑中的流體；用于檢測在本體中的流體溫度的裝置；及控制裝置，它響應(yīng)于溫度檢測裝置，用于控制加熱裝置的啟動，以把在本體中的流體溫度保持在一個預(yù)定排出溫度范圍內(nèi)。
全文摘要
一種用來控制在一個流體加熱器設(shè)備中的流體溫度的方法和設(shè)備，該流體加熱器設(shè)備把熱量從可控制的加熱器元件供給到流體，包括建立一個在第一較高溫度與第二較低溫度之間的排出溫度范圍。測量流體的溫度，并且響應(yīng)測到的溫度，控制加熱器元件的啟動，以把流體的溫度保持在該溫度范圍內(nèi)。為了溫度控制，加熱器元件是可獨立控制的。
文檔編號F24H1/10GK1997858SQ200480005013
公開日2007年7月11日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者K-H·屈布勒, D·G·哈里斯, M·M·本納, L·A·比索內(nèi)特 申請人:瓦萊奧電氣系統(tǒng)公司