用于汽车的具有两流动路径的液体加热装置

摘要

本发明涉及用于汽车的液体加热装置，其包括一体地形成在导热材料制成的至少一个部件(1a)中的两个独立液体流动路径(10a，10b)，每个液体流动路径(10a)能使得液体在限定入口的连接端子和限定出口的连接端子(12a，12b)之间流动，每个连接端子能密封地接收液体供应管或管道，该装置还包括与所述部件热耦合且能加热所述部件(1a)的加热器件(14)，从而流过所述流动路径的液体可吸收所述部件(1a)的热量。本发明有利地使得其能非常灵活地应用于单一车辆内的需要被加热液体的一个或多个系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的用于加热一定量液体的加热装置和其各种可能的用途。

背景技术

下面关注的目标主要但不是排他地是用于清洗汽车中的玻璃表面(例如风挡、后窗或前照灯或头灯的外部部件)的液体的加热。

已知的是，通过将洗涤液在其被利用一个或多个喷嘴喷至要洗涤表面之前将其加热，可获得玻璃表面的改善的洗涤。喷嘴是直接集成在风挡雨刷中的喷射坡道以及汽车引擎罩位置处的加压喷射孔。此外，被加热的洗涤液还可有助于风挡除霜操作。

已经提出各种方案以使得风挡洗涤液的温度上升。

第一个已知的方案包括直接使用汽车的发动机的能量来加热洗涤液。但是获得的温度太高，通常高于70℃，这产生了对车辆附近的人造成严重烫伤的危险。

另一已知的方案包括使用汽车的散热器的能量来加热液体。但是该方案较少被使用，因为在能有效地使得洗涤液的温度上升之前必须等待发动机加热一段时间。

在提供的第三方案中，直接设置在洗涤液罐中的电阻使得可以加热该液体。但是该方案不是理想的，因为包含在罐中的所有液体不得不在每次都被加热，而仅少量的液体被使用，由此不必要地增加了加热时间且最终破坏液体的固有性质。

最后一个已知的方案包括使用位于液体罐和一个或多个喷嘴之间的液体流动路径中的加热装置，由此使得可以在风挡水的控制装置(通常通过位于方向盘旁边的且其中一个用处是控制风挡雨刷的促动的控制杆)被促动时升高从罐中取用的一定量液体的温度。在这些方案中，适当的加热可通过加热电阻与要被加热的液体的直接接触或间接接触获得。

下面关注的目标是通过间接接触的加热模式，通过直接接触的其它加热模式具有的主要缺点在于用于直接加热液体的加热电阻处于非常高的温度，这局部地导致液体的汽化。

利用间接接触的风挡洗涤液加热装置更特别从文献US 7,190,893中已知，其中电加热装置与导热材料制成的质量块接触，以加热该质量块。入口和出口之间的液体流动路径直接设置在该质量块中。液体在沿流动路径流动时由此吸收该质量块的热量。电加热元件包括具有大致圆柱形状的多个加热电阻，其平行于该质量块延伸，且优选地被形成该质量块的导热材料包覆模制。该流动路径被分成平行地位于电阻两侧上的两部分，这两部分被串联连接且通过位于质量块中间的中间部分连通。在该装置中，一体地形成在质量块中的流动路径的两端每个都设置有连接端子，使得可以密封地接收来自该装置或通向该装置的液体流动路径。

由此，例如文献US 7,190,893中描述的装置包括仅一个入口和仅一个出口且由此仅可被一方面与液体罐相联以及与其输送被加热液体所至的单个系统(例如擦拭系统)相联。在同一辆汽车上多个系统被希望供给被加热液体的情况下，例如风挡擦拭系统和后窗擦拭系统，必须提供与系统同样多的多个加热装置。

发明内容

本发明目的是要提供一种消除上述缺点的新的加热装置。

该目的是根据本发明而实现，其提供一种用于汽车的液体加热装置，其特征在于，其包括一体地形成在导热材料制成的至少一个部件中的两个独立液体流动路径，每个液体流动路径能使得液体在形成入口的连接端子和形成出口的连接端子之间流动，每个连接端子能密封地接收流动导管，且在于，该装置还包括与所述部件热耦合的能加热所述部件的加热器件，从而流入流动路径的液体可吸收所述部件的热量。

本发明的目标还在于上述装置的各种可能用途。

在第一可能用途中，液体加热装置与设置在汽车中的且包括至少一个喷嘴的单个系统相关联。在这种情况下，一个流动路径的连接端子通过单个液体入口管而被连接至单向泵，流动路径的一个连接端子通过单个出口管而被连接至所述喷嘴，且这些流动路径通过连接管而被串联连接，该连接管连接两个流动路径的其余连接端子。

液体加热装置还可与设置在汽车中的玻璃表面的且需要接收被加热液体的同一擦拭系统的两个不同目的地相关联地使用。在该情况下，两个流动路径通过入口管而被连接至单向泵，该入口管被分成两个并行部分，每个部分被连接至两个流动路径的每一个的一个连接端子，且两个流动路径的其余连接端子通过两个独立出口管而被独立地连接至该两个不同目的地的每一个。该两个不同目的地可例如是与同一擦拭系统的两个雨刷相关联的两个喷嘴。作为一种替换，一个目的地可以是与雨刷相关联的喷嘴，而另一个目的地是液体罐，加热装置从该液体罐被供给。

液体加热装置还可与包括至少一个雨刷的风挡擦拭系统相关联地使用，其中，雨刷设置有用于使得在擦拭的上升阶段液体能分配在雨刷第一侧的至少一个喷嘴，和用于使得在擦拭的下降阶段液体能分配在雨刷另一侧的至少一个喷嘴。在该情况下，用于每个流动路径的连接端子通过入口管而被连接至双向泵以依赖于该泵的旋转方向而根据处于擦拭的上升还是下降阶段交替地接收液体，两个流动路径的其余连接端子的每个通过出口管而被连接至雨刷的相应喷嘴。

液体加热装置还可与两个独立系统相关联地使用，每个系统包括至少一个喷嘴。在该情况下，每个流动路径被与两个系统的一个相关联地使用，具有被连接至该流动路径的一个连接端子的一个独立入口回路，以及被连接至该流动路径的一个连接端子的独立出口回路。

附图说明

本发明的优点以及其它特性将在以下对根据本发明的液体加热装置的示例性可能实施例的说明中详细描述，同时参考了附图，其中：

图1示出了组成根据本发明的一个优选实施例的加热装置的主要元件的横截面；

图2a和2b分别是图1中的装置的各个元件的装配和分解透视图；

图2c是装置的设置有密封盖的一个部件的透视图；

图3示出了本发明的装置的第一可能用途，其用于与擦拭系统相关联地投送被加热液体至风挡上；

图4是本发明的装置的替换可能用途，其用于与包括两个雨刷的擦拭系统的每个雨刷相关联地投送被加热液体至风挡上；

图5a是根据本发明的装置的第二可能用途，其用于与擦拭系统中的雨刷的上升和下降擦拭阶段相关联地投送被加热液体至风挡上；

图5b是关于图5a的替换方案；

图6示出了本发明的装置的第三可能用途，其用于一方面与前擦拭系统相关联地投送被加热液体至风挡上，另一方面与后擦拭系统相关联地投送被加热液体至后窗上；

图7示出了本发明的装置的可能替换用途，其用于一方面与前擦拭系统相关联地投送被加热液体至风挡上，另一方面与头灯擦拭系统相关联地投送被加热液体至头灯的表面上；

图8示出了本发明的装置的第四可能用途，其一方面用于与前擦拭系统相关联地投送被加热液体至风挡上，另一方面用于加热液体罐中所含的液体；

图9示出了图8的替换实施例。

具体实施方式

如上所述，本发明在于提供一种用于汽车的液体加热装置，其包括两个独立的液体流动路径，每个液体流动路径都能使得液体在形成入口的连接端子和形成出口的连接端子之间流动，每个连接端子都能密封地接收液体流动管或管道，且本发明还在于根据应用情况而包括与该装置独立的入口和/或出口。该配置给予加热装置的使用以非常良好的灵活性，如下面在本说明中所述，同时参考图3至8，其示意性地示出了根据本发明的装置的各种用途。

由于本发明中使用的加热原理进一步是间接加热，流动路径被设置为一体地形成在导热材料制成的一个或多个部件中，该部件自身能被电加热器件加热，在每个流动路径中的液体加热通过吸收这些部件中的热量而被执行。

在附图中未示出的一个示例性实施例中，可仅使用一个部件，其与文献US 7,190,893中描述的是相同的类型，其中长电阻被包覆模制，但是与该文献中描述的不同的是，两个流动路径被一体地形成在该部件中，这两个流动路径是独立的且具有它们自己的形成入口和出口的连接端子。

不同地，在现在将要参考图1、2a至2c描述的优选实施例中，用于汽车的液体加热装置包括两个基本相同的独立部件1a、1b，其由导热材料制成，每个部件包括一体地形成在该部件中的液体流动路径10a、10b，以使得液体能在设置有连接端子11a、11b的第一端部和设置有连接端子12a、12b的第二端部之间流动。这里，第一端部11a、11b通常被认为是用于在液体加热之前接收该液体的入口，第二端部12a、12b被认为是用于输送被加热液体的出口。如下面参考图3至9所作的描述中出现的，每个附图标记11a、11b、12a、12c可实际上无区别地匹配相应流动路径的一个入口或一个出口，这依赖于装置被使用的方式。

为此，每个连接端子都能密封地接收液体流动管或管道，使得可以把该装置一方面连接至液体罐，另一方面连接至需要被加热液体的一个或多个系统。

为了便于连接以供液体流动，各个连接端子被有利地设置在两个部件1a和1b的相同侧上。

各种材料可被用于制造这两个部件，例如铝。由于下面的描述中将出现的原因，具有高导热性和导电性的材料将被优选地使用。为了保证装置的密封，盖在液体流动路径上密封地封闭每个部件1a、1b，如图2c中的附图标记号2a所示。

该装置还包括与两个部件1a、1b的每一个都热接触的加热器件14，用于间接加热在两个流动路径10a、10b内流动的液体。在所示的非限制性的示例性实施例中，加热器件包括具有正温度系数的多个平石块14，也被称为CTP陶瓷，其定位为阵列。

更准确地，每个所述部件1a、1b都包括沿平行于其包围的流动路径10a、10b的平面延伸的平坦底壁15a、15b，且具有正温度系数的多个石块14在同一平面上定位为阵列，其与每个底壁平行且热接触。在示出的例子中，阵列包括六个石块14，其被夹在两个底壁15a、15b之间，以使得两个流动路径10a、10b中的液体能被间接加热。为了便于构成两个部件1a和1b的每一个的导热材料与液体之间的交换，每个流动路径10a、10b优选地沿着具有迷宫(labyrinth)形状的轨迹，例如螺旋形。

其它电加热器件可被用于加热两个部件1a、1b，例如包覆模制的长线性电阻。但是，使用具有正温度系数的石块具有多个优点。首先，在为该类型热敏电阻供电时获得的加热温度是自限制的。更准确地，这种热敏电阻升高温度直至获得基本上恒定的温度值，该温度值对应于所谓的自调节温度。由此，不必设置特定的控制装置来调节该元件。在这种情况下，可取的是选择石块，使得它们的对应于它们可输送的最大温度的自调节温度(无论在它们端子处是何供应)，对应于加热液体所期望的温度。

此外，为了获得具有正温度系数的平石块的温度的增加，足够的是，电连接其表面的一个至第一直流电压而另一表面接收第二直流电压，通常是质量块。这被根据本发明使用以获得非常紧凑的结构，如现在详细所述：

更准确地，使用设置为阵列的多个平石块使得可以仅提供两个电极来同时给所有石块供电。由此，第一电极被布置为与石块的所有第一表面相对且与其电接触以接收第一值的直流电压，通常是由车辆的电池输送的电压，且第二电极被定位为与石块的所有第二表面相对且与其电接触以接收中性电压值。

在图1、2a和2b中所示的示例性实施例中，供电电极直接由部件1a和1b构成。为此，同时是非常良好的热导体和非常良好的电导体的材料被选用，例如铝，用于制造两个部件1a和1b。在这种情况下，将平石块的表面布置为分别直接接触部件1a的底壁15a和部件1b的底壁15b是足够的。此外，一体地形成在每个部件1a、1b中的连接端子16a、16b被设置用于将这些部件分别与电池电压和质量块连接。为了确保正确接触，利用用于保持部件1a、1b的螺钉或覆盖石块的表面的每侧的胶层，部件1a、1b的底壁15a、15b被保持压靠石块的表面。在使用螺钉的情况下，有利的是考虑在石块的表面和底壁15a、15a之间插置导电且导热的油脂层，以补偿石块14的几何差异和底壁15a、15b的不平坦且由此确保良好的热和电接触。在使用胶的情况下，该胶必须具有良好的导热性和至少较小的电阻。胶层，以及之前的油脂层，使得可以有利地补偿石块14的几何差异和底壁15a、15b的不平坦。

未示出的其它替换用途也可被考虑用于两个供电电极的实施例。例如，第一和第二电极的每一个都可由夹在阵列的一个表面和第一部件或第二部件的底壁之间的可变形薄金属箔片构成。每个箔片则具有用于接收第一或第二直流电压的电连接端子。在该替换实施例中，金属箔片的变形能力可有利地补偿石块的几何差异和用于使电极在表面上均匀施加。

如上可见，本发明的本质特征是要提供一体地形成在一个件或两个件中的两个独立液体流动路径，每个流动路径具有其自己的入口和其自己的出口。由于该配置，同一液体加热装置可被用于多种用途，其一些现在将要被描述：

图3描述了本发明的装置的第一可能用途，其用于与擦拭系统相关联地投送被加热的液体至汽车的风挡3。在该用途中，根据本发明的装置被插置在液体罐(未示出)和与擦拭系统的两个雨刷3a、3b相关联的两个喷嘴之间。为此，一个流动路径的一个连接端子(在这里是端子11b)通过单向泵4和单个液体供应管I(示出为虚线)而被连接至洗涤液罐，而另一流动路径的一个连接端子(在这里是连接端子12a)通过单个出口管O(分成两个并行部分O₁、O₂，且也被示出为虚线)而被连接至玻璃擦拭系统的两个雨刷3a、3b的喷嘴。此外，两个件的流动路径通过连接管T(其连接两个流动路径的其余连接端子，这里是连接端子12b和连接端子11a)而被串联连接。在这种情况下，这样的加热装置例如包括单个入口(这里是连接端子11b)和单个出口(这里是连接端子12a)。在该用途中，两个部件和液体之间的热交换由此被增加，这是由于两个流动路径中的连续通路。在图中所示的例子中，每个雨刷3a、3b具有喷嘴坡道，但是当然原则上和与每个雨刷相关联的喷嘴一样。相关联的擦拭系统还可具有一个雨刷，在这种情况下，单个出口管O不需要分为两个并行的部分。更通常地，擦拭系统可被安装在汽车上且包括至少一个喷嘴用来散播被加热液体(由加热装置输送)的任何系统替代。

图4是根据本发明的装置的替换可能用途，更特别适用于与包括两个雨刷3a、3b的擦拭系统相关联地投送被加热液体至风挡上。在该替换方案中，液体罐(未示出)总是由单向泵4引出，但然后并行地是被分成两个并行部分I_a、I_b的入口管I，每个所述部分被连接至两个流动路径的每个的一个连接端子，这里是连接端子11a、11b。两个流动路径的其余连接端子(这里是端子12a、12b)通过两个独立的出口管O_a、O_b从与每个雨刷3a、3b相关联的一个或多个喷嘴独立地分配液体。在该用途中，部件1a和1b的流动路径由此被用时用于并行地给与每个雨刷相关联的任一喷嘴或喷嘴组分配被加热的液体。

图5示出了根据本发明的加热装置的第二可能用途，其与具有两个雨刷3a、3b的风挡擦拭系统3相关联，在该类型的雨刷中与每个雨刷相关联的喷嘴被直接安装在雨刷上且由此与雨刷一起运动。为每个雨刷设置第一组喷嘴是已知的，假定其被引导为使得液体能分配在雨刷的一侧上且第二组喷嘴被取向为使得液体能分配在雨刷的另一侧上，每个组根据相应的雨刷是处于擦拭的上升阶段还是下降阶段中而被交替地供应液体。这保证了液体总是被分配到风挡的将立刻被雨刷擦拭的区域上。图5a通过具有相反方向的多个箭头示出了该交替运动。对于该特定构造，根据本发明，加热装置的每个流动路径将被独立地使用，以使得液体依赖于相关联风挡擦拭系统的两个雨刷是处于上升阶段或下降阶段中而能交替地进入两个流动路径的一个或另一个，以及能将被加热液体同时分配至处于上升阶段或下降阶段中的两个雨刷。为此，来自液体罐(未示出)的液体经由双向泵4’而被引入通过用于入口的两个并行虚线I_m、I_d，每个被连接至两个流动路径中的每个的一个连接端子，在这里分别是连接端子11a、11b。该泵被微控制器(未示出)控制以使得液体交替地进入(依赖于泵4’的旋转方向)两个流动路径。在这里所示的例子中，当泵4’被沿与雨刷的上升阶段相关联的方向旋转时泵4’使得可以通过入口管I_m供应液体至连接通道11a，且当泵4’沿与雨刷的下降阶段相关联的另一方向旋转时使得可以通过入口管I_d供应液体至连接端子11b。两个流动路径的其余连接端子(这里是端子12a、12b)交替分配液体(依赖于上升或下降阶段)至相应的喷嘴，同时通过两个独立出口管O_m、O_d(其分成两个并行部分以使得其可通向两个雨刷)用于两个雨刷3a、3b。再次，该原理可容易地被推广至具有仅一个雨刷的擦拭系统，在该情况下两个出口O_m、O_d管不需要被分成两个并行部分。

图5b是关于图5a的替换实施例。在该替换方案中，喷嘴组被同时使用，这些喷嘴组使得可以将液体分配在雨刷的任一侧上，无论雨刷3a、3b是处于上升阶段还是下降阶段中。由此，可以同时使用两个流动路径，一个与雨刷3a、3b的能在两个雨刷的一侧上喷射被加热液体的那些喷嘴组相关联，另一个与雨刷3a、3b的能在两个雨刷的另一侧上喷射被加热液体的那些喷嘴组相关联。该替换方案使得可以使在擦拭循环中被喷射在玻璃表面上的被加热液体量最大化。为此，来自液体罐(未示出)的液体被通过单向泵4引入且同时进入分成两个部分I_a、I_b(这两个部分的每个被连接至两个流动路径中的每个的一个连接端子，在这里是连接端子11a、11b)的入口管I。两个流动路径的其余连接端子(在这里是端子12a、12b)经由用于第一流动路径的出口管O_a1、O_a2和用于第二流动路径的出口管O_b1、O_b2将液体同时分配在与每个雨刷相关联的两个喷嘴组上。

图6和7示出了包括至少一个喷嘴的两个独立系统的第三可能用途。在这种情况下，每个流动路径与两个系统的一个相关联地使用，一个独立入口回路被连接至流动路径的一个连接端子，且一个独立出口回路被连接至流动路径的一个连接端子。更确切地，在图6所示的例子中，示出连接端子11a、12a的流动路径被与风挡擦拭系统3相关联。为此，其一个连接端子(在这里是端子11a)通过单个液体入口管I_a被连接至单向泵4a，另一连接端子(这里是端子12a)通过分成两个并行部分的单个出口管O_a被连接至与两个雨刷3a、3b中的每个相关联的至少一个喷嘴，以到达两个雨刷的每个。当然，前擦拭系统可具有仅一个雨刷，在这种情况下出口管O_a不必分成两个部分。具有连接端子11b、12b的另一流动路径与通常具有仅一个雨刷的后窗擦拭系统相关联。为此，一个连接端子(这里是端子11b)通过输入液体的单个管I_b而被连接至单向泵4b，另一个连接端子(这里是端子12b)通过单个出口管O_b而被连接至与后擦拭系统相关联的至少一个喷嘴。

图7示出了与图6中所述的相同原理，但是在将加热装置一方面与风挡擦拭系统3、另一方面与设置在汽车上的两个灯和前照灯的玻璃表面清洗系统6a、6b相关联的范围内。

然后，图8示意性地示出了根据本发明的液体加热装置的第四可能用途，其使得可以一方面能与前擦拭系统相关联地投送被加热液体至风挡3上，另一方面能加热供给该装置的液体罐7内包含的液体。在这种情况下，每个流动路径通过单向泵4和单个液体供给管I接收来自罐7的液体，该单个液体供给管I连接至该泵且分成用于连接至两个连接端子(这里是端子11a和11b)的两个部分。一个流动路径仅与擦拭系统相关联。然后，另一连接端子(这里是端子12a)通过出口管O_a被连接至擦拭系统的喷嘴，在擦拭系统具有如所示的两个雨刷3a、3b的情况下该出口管可分成两个部分。另一流动路径被用于输送返回至罐7的被加热液体。其出口连接端子(这里是端子12b)通过单个出口管O_b被连接至罐7。由于该用途，可以有利地使得整个回路中的温度均衡。该原理可被推广至汽车上设置的玻璃表面的任意擦拭系统，例如后窗、或前照灯的表面。该第四用途实际上更类似于参考图4描述的那个，因为在这两种情况下，问题在于同时使用加热装置的两个流动路径来供给同一系统的两个不同目的地(即，与图4的两个雨刷的每个相关联的喷嘴，或用于图8的至少一个喷嘴和液体罐)。

图9是图8的替换实施例，该装置应用为一方面能与前擦拭系统相关联地投送被加热液体至风挡3上，另一方面能加热供给该装置的液体罐7内包含的液体。与图8相反，两个流动路径被交替使用，一个与雨刷3a和3b的擦拭的一个阶段(这里是上升阶段)相关联以输送被加热液体至雨刷的喷嘴，另一个与另一阶段相关联(在这里是雨刷的擦拭的下降阶段)以输送被加热液体至液体罐7。为此，必须提供双向泵4’以根据该阶段是上升还是下降阶段而交替地供给入口连接端子(这里是端子11a、11b)。第一流动路径的出口连接端子(这里是端子12a)由此在上升阶段中输送被加热液体至与两个雨刷3a、3b相关联的喷嘴，用于分开的出口管O_a。第二流动路径的出口连接端子(这里是端子12b)在下降阶段通过单个出口管O_b输送被加热液体至罐7。

除了上述例子，可以明白根据本发明的同一液体加热装置在给定汽车中具有大范围的可能用途，而只需非常少的改动。

这里，两个流动路径可被使用为：

-串联或与设置有至少一个(用于喷射被加热液体的)喷嘴的单个系统相关联，用于增加热交换(图3)，

-彼此独立，但是同时输送被加热液体至属于同一系统的两个不同目的地(图4、5b或8)，

-交替地输送被加热液体至同一系统的两个不同目的地(图5a，其中两个目的地由与擦拭的上升或下降阶段相关联的两个喷嘴组构成，或图9，其中一个目的地由两个雨刷的喷嘴构成，另一个目的地对应于罐)，

-彼此分开且独立地与两个独立系统相关联(图6和7)。