清洗液加热系统和装置的制作方法

相关申请交叉引用

本非临时实用新型专利申请要求2016年12月8日提交的题为“用于挡风玻璃，雨刮器，外部照明，碰撞避免/减缓，adas，和自驱动/自动车辆景观传感器的汽车清洗液加热器和系统”的美国临时专利申请no.62/431,878的权益和优先权，其全部内容整体并入本文。

本发明一般涉及车辆清洗液系统。

背景技术：

机动车辆的前挡风玻璃的除霜和除冰通常通过传统的暖空气除霜器来执行。这些暖空气除霜器由来自流经除霜器核芯的冷却系统的热量加热。然后，空气风扇将空气循环通过核芯并一直到挡风玻璃的内表面。

这些先前已知的暖空气挡风玻璃除霜器系统的主要缺点是对前挡风玻璃完全除霜和/或除冰所需的总时间非常长。对前挡风玻璃完全除霜和除冰需要相对长的时间是由两个因素造成的。首先，用于机动车辆内燃机的发动机冷却剂必须被充分加热来加热用于对前挡风玻璃除霜的空气。根据天气条件，发动机冷却剂可能需要几分钟才能充分地被加热以加热用于对前挡风玻璃进行除霜的空气，而在较冷，高度结霜的情况下，发动机冷却剂通常需要大约10-15分钟充分地被加热以对挡风玻璃除霜。影响使用热空气除霜系统对前挡风玻璃除霜所需时间的第二个，也是更重要的因素是，空气和前挡风玻璃之间的热传递，以及通过挡风玻璃到前挡风玻璃上的冰的热传导，效率非常低。实际上，在非常寒冷的条件下前挡风玻璃上积聚了大量的冰，前挡风玻璃上的实际除霜/除冰操作可能需要15-30分钟。这么长的时延用来对前挡风玻璃除霜/除冰，不仅浪费时间，而且还浪费了发动机燃料，这会产生更多的全球变暖和污染废气排放问题。

使用对前挡风玻璃的清洗液加热的系统已经实现了前挡风玻璃的更快的除霜/除冰。这些先前已知的加热的清洗液系统中的许多系统利用了与挡风玻璃清洗系统流体连接的电加热器以加热挡风玻璃清洗液。然而，这些电加热的挡风玻璃清洗系统存在许多缺点。首先，电加热清洗液系统的制造和安装成本都相对较高，显著增加了整个车辆的成本。汽车工业竞争尤为激烈，因此为清洗液增加相对昂贵的加热器系统在经济上是不可行的。这些电加热挡风玻璃清洗系统的第二个且更显著的缺点是已知这种系统在操作中会发生故障。实际上，加热器系统的故障会导致发动机舱着火并导致对机动车辆的损坏。第三个缺点是，如果可以使用废热替代，电加热的挡风玻璃清洗系统的板上电力的使用应该被避免，如本发明所做的。

在2013年10月8日公布的题为“挡风玻璃清洗液加热器和系统”的美国专利no.8,550,147，和2015年1月6日公布的题为“挡风玻璃清洗液加热器”的美国专利no.8,925,620中披露的技术获得了对加热的挡风玻璃清洗系统的显著改进，两者均通过引用整体并入本文。本技术提供了额外的改进，同时也克服了上述缺点。

概述

在本技术的至少一个示例中，提供一种清洗液加热器系统，其包括清洗液加热器，该清洗液加热器用于具有发动机冷却系统和清洗液分配系统的车辆，其中清洗液分配系统包括清洗机液储存器和至少一个喷嘴。清洗液加热器包括多个薄壁，紧密间隔的同心管，其可以允许易于制造，成本效益，最小重量，密封简单，抗冻损性，整体可靠性和紧凑性。至少一个示例提供了一种加热器，具有多个拥有最小实际材料壁厚度的管状构件，其围绕中心轴同心地布置，并且彼此间隔开，形成多个流动通道，其中所述多个管状构件中的每一个通过所述多个流动通道中的相应一个与所述相邻管状构件分离，并且其中所述多个流动通道包括第一组流动通道和与所述第一组流动通道不同且流体隔离的第二组流动通道。第一端盖耦接到清洗液加热器的第一端部，并且第一端盖包括第一清洗液端口，第一清洗液端口被配置成从清洗液储存器接收清洗液，第一冷却剂端口被配置成从发动机冷却系统接收加热的冷却剂。第二端盖耦接到清洗液加热器的与第一端部相对的第二端部。第二端盖包括耦接到至少一个喷嘴的第二清洗液端口，其中第一和第二清洗液端口流体耦接到第一组流动通道并被配置成通过其输送清洗液。第二冷却剂端口耦接到发动机冷却系统的第二部分，其中第一和第二冷却剂端口流体地耦接到第二组流动通道并且被配置成通过其传送加热的冷却剂。第一和第二组流动通道相对于彼此安置，第二组流动通道中的每个流动通道与第一组流动通道中的相应一个流动通道相邻，并且其中在第二组流动通道的每个流动通道中流动的加热的冷却剂，加热在第一组流动通道的每个流动通道中流动的清洗液。

另一个示例提供了一种设置在具有发动机冷却系统和清洗液分配系统的车辆内的清洗液加热器。清洗液分配系统具有清洗液储存器和至少一个喷嘴。清洗液加热器具有带有第一和第二相对端部的主体，以及第一管状构件。第二管状构件设置在第一管状构件内并通过第一流动通道与第一管状构件分离。第三管状构件设置在第二管状构件内并通过第二流动通道与第二管状构件分离。第四管状构件设置在第三管状构件内并通过第三流动通道与第三管状构件分离。第五管状构件设置在第四管状构件内并通过第四流动通道与第四管状构件分离。第六管状构件设置在第五管状构件内并通过第五流动通道与第五管状构件分离。第一端盖耦接到第一端部并且包括第一清洗液端口，第一清洗液端口被配置成从流体储存器接收清洗液。第一冷却剂端口被配置成连接到发动机冷却系统。第二端盖耦接到第二端部，并且包括第二清洗液端口，第二清洗液端口被配置成将清洗液提供给至少一个喷嘴。第二冷却剂端口被配置成连接到发动机冷却系统。第一和第二清洗液端口耦接到第一和第四流动通道，第一和第二冷却剂端口耦接到第二，第三，和第五流动通道。第一清洗液端口被配置成在第一清洗液端口处接收经过第一和第四流动通道从清洗液存储器到第二清洗液端口的清洗液。

另一个示例提供了一种被配置成接收第一和第二流体的装置，包括围绕装置的中心轴线同心布置的多个管，以及多个流动通道。多个管中的每一个通过多个流动通道中的给定一个与相邻管分离。多个流动通道包括第一组流动通道和第二组流动通道。第一端口流体耦接到第一组流动通道，其中第一端口被配置成从第一流体源接收第一流体并将第一流体提供给第一组流动通道。第二端口流体耦接到第二组流动通道，其中第二端口被配置成从第二流体源接收第二流体并将第二流体提供给第二组流动通道。第三端口流体耦接到第一组流动通道并且被配置成从第一组流动通道接收第一流体。第四端口流体耦接到第二组流动通道并且被配置成从第二组流动通道接收第二流体。

附图说明

图1是示出根据本技术的示例的耦接到清洗液加热器系统的车辆发动机，冷却系统，和挡风玻璃清洗系统的示意图。

图2是根据本技术的一个方面配置的清洗液加热器组件的示例的侧视图。

图3是图2的清洗液加热器组件的局部分解等距视图。

图4a和4b是图2的清洗液加热器组件中的端盖的放大侧视图。

图4c是图4a的端盖的局部分解的底部等距视图。

图5是基本上沿图4b中的线5-5截取的端盖的剖视图。

图6a是根据本技术配置的图2的清洗液加热器组件的剖视图。

图6b是图6a的清洗液加热器组件的外壳中的同心管的放大剖视图。

图6c是图6a的清洗液加热器组件的一个端部的放大剖视图。

图6d是图6a的清洗液加热器组件的另一端部的放大剖视图。

图7是根据本技术的一个或多个示例的清洗液加热系统中的止回阀组件的放大侧视图。

图8是图7的止回阀组件的分解等距视图。

图9a是基本上沿图7的9a-9a线截取的止回阀组件的剖视图。

图9b是图9a的止回阀组件处于打开位置的剖视图。

图9c是图9a的止回阀组件的回流配置的剖视图。

图10是根据本技术的一个或多个示例的清洗液加热器系统的流体选择阀的示意图。

图11是图10的流体选择阀的示意图。

具体实施例

图1是具有前挡风玻璃12的机动车辆10的示意图。车辆10由包括发动机冷却系统16的发动机14提供动力。发动机冷却系统16包括发动机内的内部冷却通道(未示出)。散热器18，有助于冷却包含在发动机冷却系统16内的液体冷却剂，其通过常规的散热器软管流体连接到发动机14中的流体通道。冷却系统16还包括加热器核芯20，冷却剂泵22泵送发动机冷却剂通过该加热器核芯20。在常规方式中，加热器核芯20通过加热器软管24流体连接到发动机冷却剂通道，使得来自核芯20的热量可用于加热车辆10的内部。

车辆10还包括挡风玻璃清洗系统26，其具有被配置成存储挡风玻璃清洗液的流体储存器28。储存器28通过清洗线30流体连接到喷嘴32，喷嘴32布置成在清洗系统26启动时将清洗液喷射到挡风玻璃12上。这些喷嘴32可以固定在车辆本身上，包含在车辆挡风玻璃刮水器内(未示出)，或任何其他方便的位置。车辆10可以具有耦接到清洗系统26的其他喷嘴32，并且安装在其他选定位置上，例如靠近灯，窗户，传感器，照相机等这些在车辆操作期间可能需要被清洁的位置。流体泵34与清洗液供应线30串行流体连接，使得在启动时，流体泵34将清洗液从流体储存器28驱动到车辆10的一个或多个喷嘴32。

如下面将进一步详细讨论的，提供清洗液加热系统以加热和控制到车辆上的选定位置例如挡风玻璃或其他选定位置的清洗液的流体分配。在本技术的一个或多个示例中，清洗液加热系统可包括清洗液加热器36，双止回阀38，和与清洗液供应线30串行流体耦接的选择阀40。在操作中，至少一部分清洗液从清洗液供应28泵出并流过加热器36，双止回阀38，并流向喷嘴32。车辆的电子控制系统可以编程或以其他方式被配置成当处于′park′或自动行车制动器保持在大约2000rpm时自动增加发动机怠速，同时启动清洗器，以保持冷却剂流速，增加清洗加热器输出，以便更好地进行除冰和清洁。如果车辆具有分布到车辆周围位置的多个喷嘴32，则加热的清洗液可以流过流体选择阀40，该流体选择阀40被配置成将加热的清洗液引导到选定的喷嘴32。清洗液加热系统还可以包括流体阀，例如图1中虚线所示的单向或双向止回阀31，连接到加热器36的清洗流体线上游。该上游止回阀31可以帮助控制清洗液从加热器回流，并且在车辆的加热器36的操作期间控制加热器36内的热清洗液的压力。

清洗液加热器组件

图2是清洗液加热器组件或加热器36的侧视图，其没有活动部件。所示示例的加热器36具有分离的清洗液和加热的冷却剂，其沿相反方向流过细长管状体41，管状体41包括外管状壳体或外第一管42。管状体41的相对端部耦接到第一和第二端部44a和44b。第一端部44a包括第一冷却剂端口46a和第一清洗液端口48a，第二端部44b包括第二冷却剂端口46b和第二清洗液端口48b。第一和第二冷却剂端口46a和46b彼此流体耦接，使得来自发动机冷却系统16的热的冷却剂流体经第二冷却剂端口46b，并经加热器36的管状体41至第一冷却剂端口46a，并返回到发动机冷却系统16而被接收。类似地，第一和第二清洗液端口48a和48b彼此流体耦接，使得来自储存器28和流体泵34的清洗液经过第一清洗液端口48a，沿与冷却剂流动方向相反的方向通过管状体41，并经第二清洗液端口48b离开加热器36而被接收。当清洗液流过管状体41时，清洗液由来自冷却剂流体的逆流热量加热。

图3是加热器36的局部分解等距视图。加热器36包括第二，第三，第四，第五，和第六内部管状壳体构件或管52，54，56，58，和60，它们同心地设置在外部第一管42内。管42，52，54，56，58，和60通过第一，第二，第三，第四，和第五环形流动通道62，64，66，68，和70彼此分离。所示示例的加热器36的第一和第二端部44a和44b形成为由两个端盖50(即，第一和第二端盖50a和50b)密封地连接到同心管42，52，54，56，58，和60的相对端。

端盖50a和50b包括冷却剂端口46a/46b，清洗液端口48a/48b，以及流体耦接到流动通道62，64，66，68，和70的腔和流体分配通道，使得第一组流动通道将第一和第二冷却剂端口46a和46b彼此流体耦接，而第二组流动通道将第一和第二清洗液端口48a和48b彼此流体耦接，同时隔离流液防止清洗液与冷却剂混合。端盖50a，50b每个还包括多个密封构件，例如o形环，围绕端盖50a，50b的外表面布置并且与选定的同心管42，52，54，56，58，和60密封地接合，以确保清洗液经由适当的流动通道适当地流动，同时冷却剂以相反的方向流过其他流动通道。因此，来自冷却剂的热量可以快速有效地传递到流过加热器36的清洗液，同时防止流液彼此混合。

在所示示例中的第一，第二，第三，第四，和第五管42，52，54，56，和58均由具有开口端的中空圆筒形成，并且由金属或其他合适的导热材料制成。第一管42，形成加热器36的外表面，具有第一直径的开口，第二管52的直径小于第一直径。第二管52设置在第一圆筒的开口内或附近，使得第一和第二管42和52通过第一流动通道62彼此分离。第二管52具有第二直径的开口，第三管54的直径小于第二直径。第三管54设置在第二管52的开口内或附近，使得第二和第三管52和54通过第二流动通道64彼此分离。第三管54具有第三直径的开口，第四管56的直径小于第三直径。第四管56设置在第三管54的开口内或附近，使得第三和第四管54和56通过第三流动通道66彼此分离。第四管56具有第四直径的开口，第五管58的直径小于第四直径。第五管58设置在第四管56的开口内或附近，使得第四和第五管56和58通过第四流动通道68彼此分离。第五管58具有第五直径的开口，第六管60的直径小于第五直径。第六管60设置在第五管58的开口内或附近，使得第五和第六管58和60通过第五流动通道70彼此分离。其他示例可以具有额外的同心布置的管，被液体可以流经的环流流动通道彼此分离。

可以针对不同用途所需的热量，容量和流量参数来选择管42，52，54，56，58，和60相对于彼此的尺寸。加热器36的整体尺寸或占用面积可以被选择，以适合即将安装加热器的车辆类型的发动机舱中的可用空间。对于给定的占用面积，最大化同心管42，52，54，56，58，和60的直径，以便最大化流过加热器36的清洗液的加热面积。例如，相比于用于卡车，火车，或其他所选车辆的加热器36，被配置成用于乘用车的加热器将具有更短的长度和更小的清洗液体积。在一个示例中，管42，52，54，56，58，和60的长度可以在大约2.5英寸(6.35cm)至8.5英寸(21.59cm)的范围内，其中第一管42比第二管52长，第二管52比第三管54长，第三管54比第四管56长，第四管56比第五管58长，第五管58比第六管60长。另外，管42，52，54，56，58，和60的直径被选择以提供具有所需径向厚度的流动通道62，64，66，68，和70。加热器36被配置成每个承载冷却剂的流动通道的横截面积的大小与邻近冷却剂流动通道的清洗液传热面积的大小成比例，以确保适当的热传递和btu/m²的均衡，以在加热器中具有适当且有效的热传递。在所示的示例中，加热器被配置成具有同心管，其提供管的湿壁表面的面积与冷却剂通道的体积的比率为至少400m²/m³面积(即，对冷却剂环流微通道的面积与体积比率)，并且优选地在大约1000m²/m³-2860m²/m³的范围内。此外，管的湿壁表面面积与清洗液通道的体积之比至少为700m²/m³面积，最好在约1000m²/m³-8000m²/m³的范围内，甚至更优选在大约2000m²/m³-6000m²/m³的范围内。

例如，第一流动通道62具有大约0.012英寸(0.305毫米)的径向厚度，第二流动通道64具有大约0.016英寸(0.406毫米)的径向厚度，第三流动通道66具有大约为0.019英寸(0.483毫米)的径向厚度，第四流动通道68具有大约为0.015英寸(0.381毫米)的径向厚度，第五流动通道70具有大约为0.027英寸(0.686毫米)的径向厚度。因此，冷却剂和清洗液分别流过的流动通道非常薄，同时仍允许在加热器36的操作期间通过通道的足够高的液体流速，以提供从加热器36朝向喷嘴32的热清洗液的高热度的输出，并同时提供好的冷却剂流入常规舱的加热器核芯20。上述尺寸是近似测量值，仅作为例子提供；其他示例可以具有不同直径的管，以提供具有不同径向厚度的流动通道，用于所需的清洗液和热冷却剂流体的流动，以获得所需的加热器配置和容量。

在所示示例中，第六管60是具有密封端部72的中空闭合圆筒，使得流体可以在第六管60的外表面上流动，但没有流体流入或穿过第六管。在一些示例中，例如图3中所示的示例，第六管60可以由单片金属形成，使得管60的密封端72由与第六管60的其余部分相同的部件形成。在其他示例中，第六管60可以是固体(即非空心)或可以是中空管，其端部封闭并由端塞密封。密封的第六管60可以包含气体(例如空气)以保持轻重量的加热器组件，但是可以根据需要使用其他填充材料。

图4a-4c和图5一起示出了从管42，52，54，56，和58移除的端盖50。下面关于端盖50的讨论适用于加热器管状体41的相对端上的每个端盖50a和50b。端盖50具有与内部部分76轴向对齐并且可释放地耦接到内部部分76的外部部分74。外部部分74包括冷却剂端口46，其被配置成可密封地连接到加热器软管24(图1)，以承载从加热器36流入或流出的加热的冷却剂。外部部分74还具有清洗液端口48，被配置成可密封地连接到清洗线30(图1)，以将清洗液带入或带离加热器36。外部部分74还具有轴向对齐的第一和第二密封件，例如o形环78和80，设置在端盖50周围并且被配置成当加热器36组装时密封地接合相应的第一和第二管42和52的内表面(图3)。环形第一流体分配通道86形成在第一和第二o形环78和80之间的外部部分74中，并且第一流体分配通道86与清洗液端口48直接流体连通。第二流体分配通道88形成在端盖50的外表面周围位于外部和内部部分74和76之间，并且第二流体分配通道88与冷却剂端口46流体连通，同时与第一流体分配通道86通过o形环78和80密封隔离。

端盖50的内部部分76包括轴向对齐的第三和第四密封件，例如o形环82和84，设置在端盖50周围并且被配置成在组装加热器36时分别与第四和第五管56和58的内表面密封地接合(图3)。环形第三流体分配通道90形成在第三和第四o形环82和84之间的内部部分76中。第三流体分配通道90也流体耦接到清洗液端口48上。在一个端盖50(即，第一端盖50a)上的清洗液端口48被配置成经由流体泵34(图1)接收清洗液，并且清洗液被分配到第一和第三分配通道86和90而不被分配到第二流体分配通道88。同时，另一个端盖50(即，第二端盖50b)中的冷却剂端口46接收来自车辆发动机的加热的冷却剂流体，并且加热的冷却剂流体经第二分配通道88，并且进入在加热器36内的第二，第三，和第四同心管52，54，和56之间形成的第二和第三流动通道64和66。每个端盖50的内部部分76位于从第四o形环84径向向内的位置，也与冷却剂端口46以及在第五和第六同心管58和60之间的第五流动通道70流体连通，使得加热的冷却剂流被引导通过第五流动通道70。因此，来自流过第二，第三，和第五流动通道64，66，和70的冷却剂流体的热量，分别地，当清洗液在相对于冷却剂流体相反或逆流的方向上移动通过加热器60时，足以快速加热第一和第四流动通道62和68中流动的清洗液。

在第二端盖50b流体耦接到喷雾器喷嘴(例如，图1中所示的喷嘴32)的示例中，第一流体分配通道86被配置成从形成于同心管间的一个流动通道(例如，来自第一流动通道62)接收清洗液，以及第三流体分配通道90被配置成从不同的一个流动通道(例如，从第四流动通道68)接收清洗液。在通过冷却剂的逆流加热清洗液之后，第一和第三流体分配通道86和90引导清洗液流到清洗液端口48(图1)。

如图4c和4d中最佳所示，端盖50的内部部分76包括内部端口96，并且端盖的外部部分74包括容器94，容器94被配置成可密封地接受内部端口96。第五密封件，例如o形环98，被提供在内部端口96上并在内部端口96和容器94之间形成密封。端盖50的外部部分74还包括形成在外部部分74的主体中的第一流体腔92，其连接清洗液端口48到第一流动分配通道86。容器94具有第一流体孔112，第一流体孔112与第一流体腔92下方的第一流体分配通道86流体连通。连接器通道100延伸穿过内部端口96，并且流体耦接第一流体分配通道86到第三流体分配通道90。端盖50的外部部分74还包括流体耦接在冷却剂端口46和第二流体分配通道88之间的第二流体腔102。第二流体孔110(图5)形成在第二流体分配通道88的底表面，将第二流体分配通道88流体地耦接到端盖50的内部部分76的底部中的第三流体腔104。第三流体腔104耦接到第五和第六管58和60之间的第五流动通道70。

当第一端盖50a上的清洗液端口48(即，图6a中所示的第一清洗液端口48a)从流体泵34(图1)接收清洗液时，接收到的一部分清洗液流入第一流体分配通道86，而其余部分流入第一流体孔112，穿过连接器通道100，并进入第三流体分配通道90。第一流体分配通道86内的清洗液流入第一流动通道62，同时第三流体分配通道90内的清洗液进入第四流动通道68。清洗液沿第一和第四流动通道62和68流过加热器主体，从第一端盖50a移动到第二端盖50b。

当清洗液进入第二端盖50b时，来自第一流动通道62的清洗液流入第二端盖50b上的第一流体分配通道86，而来自第四流动通道68的清洗液流入第三流体分配通道90。第三流体分配通道90内的清洗液通过连接器通道100流向第一流体孔112，并与来自第一流体分配通道86的在第一流体腔92内的清洗液混合。第一流体腔92中的清洗液经由清洗液端口48(即，图6a中所示的第二清洗液端口48b)流出加热器36，流向喷嘴32(图1)。

当清洗液从第一端盖50a到第二端盖50b流经加热器36时，来自发动机的加热的冷却剂的逆流从第二端盖50b到第一端盖50a流经加热器36。热的冷却剂通过第二端盖50b中的冷却剂端口46(即，图6b中所示的第二冷却剂端口46b)进入加热器36。接收的冷却剂从冷却剂端口46流入第二流体腔102，在这冷却剂被分流。一部分接收的冷却剂分配到第二流体分配通道88中，而冷却剂的其余部分流入第二流体孔110，通过第三流体腔104，并进入位于第二端盖50b的底部和第六管60之间(图3)的第四流体分配通道91b(图6d)。第二流体分配通道88内的冷却剂进入第二和第三流动通道64和66，而第四流体分配通道91b内的冷却剂流入第五流动通道70。

用作分流器的第三管54位于第二和第三流动通道64和66之间，使得第二流体分配通道内的冷却剂基本均匀地分布在第二和第三流动通道64和66中。冷却剂流经第二，第三，和第五流动通道64，66，和70至第一端盖50a。第二和第三流动通道64和66内的冷却剂进入第一端盖50a上的第二流体分配通道88，而第五流动通道70内的冷却剂进入第四流体分配通道(即，如图6c所示的第四流体分配通道91a)。第四流体分配通道中的冷却剂流入第三流体腔104，通过第二流体孔110，并进入第二流体腔102，在那里它与来自第二流体分配通道88的冷却剂混合。在第二流体腔中的冷却剂经由第一冷却剂端口46a(图6a)流出加热器36。

如图6a和6b所示，同心管42，52，54，56，58，和60分别通过第一，第二，第三，第四，和第五流动通道62，64，66，68，和70中的一个与相邻管分开。当加热器36在使用中并且清洗液和冷却剂的逆流流过相应的流动通道62，64，66，68，和70时，位于给定的一个环形流动通道内的流体仅是通过相邻管52，54，56，和58的薄的导热侧壁与位于相邻环形流动通道内的流体分离。管的侧壁容易且有效率地将来自热冷却剂的热量传递给相邻的清洗液。在所示的示例中，管42，52，54，56，58，和60由金属制成，例如耐腐蚀的阳极氧化铝，其厚度小于约0.24英寸(6.1mm)，并且优选地在约0.010-0.10英寸(0.254-2.54mm)范围内，更优选地在约0.020-0.06英寸(0.508-1.524mm)范围内，甚至更优选地约0.028英寸(0.711mm)。管不必全部由相同的材料制成。例如，最外管42可以是具有最小导热率的塑料或其他非金属材料，由此加热器36的外表面将保持相对冰冷。其他管，特别是加热的冷却剂和清洗液之间的管，可以是铜或其它高导热性材料，以便于向清洗液的热传递。在所示示例中，在两侧具有冷却剂流体的第三管54也不需要由高导热材料制成。进入加热器的冷却剂的温度(当发动机运转并且至少常规预热时)在大约180°f到250°f的范围内，并且清洗液在大约外部环境温度下(例如，大约在-30°f到110°f的范围内)进入加热器。加热器36内的清洗液的热传递使得清洗液在约160°f至175°f的初始温度下离开加热器36，并且在约为15秒的喷洒时间内将维持至约120°f。

如上所述，清洗液和热冷却剂在导热管之间的相应的非常薄的流动通道62，64，66，68，和70中以相反的方向流动。流体以相当高的流率(即流速)流过薄的流动通道，以在加热器36的操作期间提供足够的清洗液和冷却剂通过薄的流动通道，便于快速地将清洗液加热到高效的温度，同时还保持通过加热器的冷却剂的相对低的压降。结果，与较慢的液体流速相比，薄的流动通道中较高的流速提供了更大的传热速率(即btu/min)。其中一个原因是因为在薄的流动通道中具有较高流速的液体将在限定薄的流动通道的间隔开的管的表面处具有较薄的流动边界层。进出固体管的热传递仅发生在基本垂直于边界层厚度的方向上(即，从一热传导壁到最大液体流速的约99％的距离)，使得更高的传热速率可以使用更高的流速提供与导热管相邻的更薄的流动边界层来获得。因此，从流体(例如，热冷却剂)转移到固体(例如，管52/56/58的铝壁)中的热量尤其取决于流体的流速，以及流动边界层的厚度。通过非常薄的流动通道的较高流速提供了更大的传热速率，而在缓慢移动的流体中流体的总体温度变化可能更大。因此，具有简单，圆形，同心，非常紧密间隔的导热管的加热器的结构形成了非常薄的液体流动边界层，其为热的冷却剂和清洗液提供多个平行的流动路径，结果迅速地加热清洗液到约120-175°f的工作温度。

所示示例的加热器36可以提供加热的清洗液，当车辆发动机预热并且冷却剂在工作温度下流过加热器36时，该清洗液提供高达大约341btu/min(即，～6000瓦)。在测试条件下，在0°f的环境温度，挡风玻璃上的0.01盎司/英寸²的霜，具有约为1600平方英寸的面积，挡风玻璃将被覆盖约1磅的霜/冰。在32°f时融化1磅的冰的潜伏的热量约为144btu。因此，单独的加热的清洗液(不使用雨刮片)以341btu/min将在大约25.34秒内融化1磅的冰。当加热的清洗液应用于被霜覆盖的挡风玻璃时，假设从喷嘴传送时没有热量损失，且雨刮片被激活以帮助去除松动的冰或霜，结果是挡风玻璃的霜/冰将被松动并且非常快速地被清除，远不到20秒，车辆驾驶员和乘客即可清楚地通过挡风玻璃看到。

图6c和6d示出了加热器36的第一和第二端部44a和44b的放大剖视图。第一和第二端盖50a和50b可密封地耦接到管42，52，54，56，58，和60，这样第一和第二清洗液端口48a和48b流体地耦接到第一和第四流动通道62和68，而第一和第二冷却剂端口46a和46b流体地耦接到第二，第三，和第五流动通道64，66和70。第一，第二，第三，和第四o形环78a，80a，82a，和84a中的每一个围绕第一端盖50a的外表面设置，并且第一，第二，第三，和第四o形环78b，80b，82b，和84b中的每一个都围绕第二端盖50b的外表面设置，与第一，第二，第四，和第五管42，52，56，和58中给定的一个的内表面密封地接合，以防止端盖50a和50b与管42，52，56，和58之间的任何不希望的泄漏。所示示例提供了密封的摩擦配合接口，其防止渗入加热器或泄出加热器。其他示例可包括粘合剂以加强部件之间的密封互连，同时避免钎焊或焊接结构，这可能是劳动密集的且制造昂贵。当这种制造和相关成本被保证时，其他示例可以在一些或所有部件之间使用钎焊或焊接。

第六管60的密封端与每个端盖50a和50b的底表面轴向分离，以提供开口，第六管周围的液体流液可通过该开口进入或离开对应的端盖150a/150b的第三流体腔140a/140b。密封的第六管60和端盖50a/50b之间的开口可以由支座61a和61b形成，支座61a和61b从第六管60的端部延伸并与端盖50a/50b的底表面接合。在其他示例中，支座可以从端盖50a/50b的底表面附接和延伸。其他示例可以具有另外的构造，在第六管60的端部和端盖50a/50b之间产生空间，以提供到第四流体分配通道91a和91b的流体通路，使得流体(即，冷却剂)可以在第三流体腔104a和104b与第五流动通道70之间流动。

如上所述，端盖50a/50b中的第二流体分配通道88a/88b被耦接到第二和第三流动通道64和66，第三管54用作在第二和第三流动通道64和66之间分离冷却剂流体的分流器。分流的第三管54的作用是减小流过第二和第三流动通道64和66的热冷却剂流的厚度并且紧邻在各自第一和第四流动通道62和68的清洗液的逆流。因此，从热冷却剂到在第一和第四流动通道62和68内的清洗液的热传递效率由于所导致的相关边界层的变薄而显着增加。如上所述，较高流体流速提供了在管上的较薄流动边界层，提供了到固体导热管较高的传热速率。分流的第三管54的使用有效地减小了冷却剂流过的面积，这增加了冷却剂流速并减小了第二，第三，和第四管52，54，56处的流动边界层并增加了到第一和第四流动通道62和68中的清洗液流动的传热速率。

在所示示例中，分流的发生至少部分是因为第三管54的端部未密封并且与第一和第二端盖50a和50b形成的与第二和第三流动通道64和66流体连通的开口轴向分离。开口可以通过形成在端盖50a/50b上的支座形成，支座邻近第二流体分配通道88a和88b并且被配置成与第三管54的端部接合。因此，第二流体分配通道88b内的冷却剂可以流入在加热器36的第二端部44b处的第二和第三流动通道64和66中，并且第二和第三流动通道64和66内的任何流体可以流入第一端部44a的第二流体分配通道88a中。在另一个示例中，支座可以连接到第三管54的端部，或者可以用于产生开口的其他分离结构，用于使流体围绕分流的第三管54流动。

在一些示例中，通过增加或减小冷却剂流过的流动通道的厚度，可以控制为达到清洗液的选定输出温度范围而加热清洗液的加热器的效率。承载冷却剂的流动通道的选定尺寸也可以是冷却剂进入加热器时的预期温度的函数。在一些示例中，加热器36可以不需要分流第三管54，因此第二流体分配通道88a和88b流体地耦接到位于第二和第四管52和56之间的单个组合流动通道。在这些示例中，组合流动通道的宽度(即，第二和第四管52和56之间的距离)更大，这意味着增加的冷却剂的量沿着组合流动通道的中心向下流动，这可能导致在第二和第四管52和56处的更大的流动边界层，从而降低了冷却剂通过第二和第四管52和56以及到相邻的清洗液流体的传热效率。由于组合流动通道的宽度大，在高速下(即，在液体和管52和56之间热传递速率低的速度下)移动通过组合流动通道的冷却剂的百分比很高。结果，当冷却剂移动通过组合流动通道时从冷却剂传递到第二和第四管52和56的热量稍低，这意味着传递到通过第一和第四流动通道的清洗液中的热量也稍低，从而减少了进入加热器36的清洗液和离开加热器36的清洗液的温度之间的温度变化。

在包括分流的第三管54的一些示例中，从冷却剂传递到第二和第四管52和56的热量更高。将第三管54定位在第二管52和第四管56之间减小了固体(即，第二，第三，或第四管52，54，或56)与冷却剂可以流经的第二或第三流动通道64和66内的给定点之间的最大可能距离。减小该距离导致第二和第三流动通道内在某点处的冷却剂的流速减小，从而增加传递到第二和第四管52和56中的热量，并导致传递到移动通过第一和第四流动通道62和68的清洗液中的热量也增加。结果，离开加热器36的清洗液的温度在包括第三管54的示例中高于不包括第三管54的示例中的温度，这意味着在车辆的除冰和除霜部件处加热的清洗液更有效。

在一些示例中，如图6a，6c，和6d所示的示例，清洗液和冷却剂在加热器36的相对端被接收，使得清洗液在第一端盖50a处进入加热器36并在第二端盖50b处离开加热器36，同时冷却剂在第二端盖50b处进入加热器36并在第一端盖50a处离开加热器36。然而，这仅仅是一个例子。在其他示例中，清洗液和冷却剂都在第一端盖50a处进入加热器36并在第二端盖50b处离开加热器36。

在第一清洗液端口48a处进入加热器36的清洗液具有第一压力，该第一压力尤其取决于用于将清洗液泵出流体储存器的流体泵的强度。然而，从第二清洗液端口48b离开加热器36的清洗液可以具有小于第一压力的第二压力。当清洗液移动通过加热器36时推动清洗液移动通过第一和第四流动通道62和68减小了清洗液的流速(例如，lbs/min。)，使得离开第一和第四流动通道62和68的清洗液的压力小于进入流动通道的清洗液的压力。

进入给定流动通道的清洗液和离开流动通道的清洗液之间的流体压力的变化尤其取决于流动通道的横截面积。例如，如果第四流动通道68的横截面积大于第一流动通道62的横截面积，那么，忽略流动通道长度的微小差异的次要影响，更多的清洗液可以流动通过第四流动通道68而不是第一流动通道62，导致离开第四流动通道68的清洗液的流体压力大于离开第一流动通道62的清洗液的流体压力。组合的两清洗液流动通道的近似最大热传递通过使两个通道中的每个通道的横截面流动面积与来自每个清洗液通道的冷却剂侧的传热面积成反比而被获得。如图6a，6c和6d所示，外通道62将从一个冷却剂通道壁获得热量，而较小直径的内通道68将从两个冷却剂通道壁获得热量。由此得出，外部清洗液通道62应当大约与内部通道68一样薄。

在一些示例中，第一管42的外表面暴露于空气。然而，这仅仅是一个例子。在其他示例中，第一管42被绝缘材料覆盖，以减少从第一管42的外表面损失的热量。该绝缘材料可由塑料或基于聚合物的材料形成，被配置成保持热量。

双止回阀

在离开加热器36之后，加热的清洗液流向阀38，阀38串联流体耦接在加热器36和喷嘴32之间。当车辆的操作者已经完成使用加热的清洗液给所需的车辆部件清洗，除霜，和/或除冰时，将清洗液从容器中泵出的流体泵关闭，防止任何进一步的清洗液进入加热器36。然而，一些清洗液可能保留在加热器36内。此外，先前离开加热器36但尚未被喷嘴喷射的一部分清洗液可保留在加热器36喷嘴32之间的清洗线30b中。然而，在车辆运行期间，热的发动机冷却剂继续流过加热器36并加热残留在加热器36中的清洗液。清洗液通常包括水，乙醇，异丙醇，乙二醇等，使得保留在加热器内的清洗液最终沸腾，加热器中产生的增加的蒸汽压力可以迫使清洗液从加热器36流向喷嘴32。如果在清洗液系统中没有使用双止回阀，则加热器内的清洗液的沸腾会导致在启动流体泵34之后，清洗液从喷嘴32流出到挡风玻璃上的不希望的延迟的短时喷射，这将需要雨刮器的短时重新激活以清除。双止回阀38被配置成控制加热器36下游和喷嘴上游的加热清洗液的流动。

图7是连接到加热器36(图1)下游的清洗线30的双止回阀38的等轴侧视图。在所示示例中，阀38包括耦接到流出盖116的流入盖114。流入盖114包括流入端口118，流入端口118被配置成从加热器36接收清洗液。流出盖116包括耦接到清洗液分配系统的流出端口120。流入和流出端口118和120彼此流体耦接，使得在流入端口118处接收的清洗液可以流过阀38朝向流出端口120流动。

图8是阀38的分解视图。阀38包括活塞126和附接到活塞126的活塞帽130。活塞126设置在流入盖114内，并且o形环122围绕流入盖114内部周边布置，防止流体从流入盖114和流出盖116之间的阀38渗漏。橡胶座密封垫片124位于活塞126的头部和流入盖114之间，弹簧132布置在活塞帽130周边位于活塞126的活塞头部和流出盖116之间。弹簧132在活塞126上施加力，将活塞126的头部推向流入盖114，在活塞126和流入盖114之间形成由橡胶座密封垫片124创建的密封。该密封由止回阀38内的活塞126形成，被配置成限制清洗液朝向喷嘴32的流动直至清洗泵34启动，这产生了足够的清洗液压力使活塞126从关闭位置移动到打开位置，以使清洗液通过止回阀流向喷嘴32。当活塞126处于关闭位置时，清洗液的回流不能绕活塞126流动返回加热器36(图1)。

如下面更详细讨论的，阀38被配置成在选定的条件下控制清洗液朝向加热器36的回流的一部分。阀38包括中心鸭嘴阀128，其与活塞头部和活塞帽130之间的活塞126轴向对齐，使得没有液体可以绕鸭嘴阀128的侧边流动。活塞帽130具有与鸭嘴阀128对齐的中心开口131，并被配置成允许双止回阀38上游的选定的小体积的清洗液回流通过流出盖116朝向鸭嘴阀128移动。活塞头具有小中心开口138，与鸭嘴阀128轴向对齐并且与橡胶座密封垫片124中的小中心开口134对齐。通过鸭嘴阀128的清洗液的小体积回流可以流过中心开口138和134以及流入端口118并由双止回阀38流出返回加热器36。

图9a是流体耦接在第一和第二清洗线146和148之间的阀38的横截面图。第一清洗线146，可以流体耦接到图6a中所示的第二清洗线30b，附接到流入端口118的阀38上，并且第二清洗线148附接到流出端口120的阀38上。o形环122定位在流入盖114和流出盖116之间，防止清洗液在两个盖114和116之间渗漏。橡胶座密封垫片124位于流入盖114的内壁和活塞126的头部之间。弹簧132在活塞126上施加力，推动活塞到关闭位置。更具体地，弹簧132将活塞头推向流入盖114的内壁，以便将橡胶座密封垫片124密封地夹在活塞126和流入盖114之间，并形成密封，防止当活塞处于关闭位置时通过第一流体线146在流入端口118处被接收的清洗液经过活塞126。弹簧132将活塞126保持在关闭的，延伸位置，直到清洗液的流体压力在流入盖114处足够高，以使活塞远离流入盖114的内壁移动到打开位置。

图9b是当高压清洗液被提供给阀38时的阀38的横截面图，例如当流体泵34被启动以驱动清洗液通过加热器朝向喷嘴32(图1)时。在流体泵34启动之前，活塞126处于关闭位置。当流体泵34启动并且清洗液流过加热器36(图1)时，加热的清洗液进入流入盖114中的入口118并压靠橡胶座密封垫片124和活塞126的头部。当清洗液压力大于阈值压力(有时称为“破裂压力”)时，由清洗液施加在活塞126和橡胶座密封垫片124上的力将大于来自弹簧132的相反的力。因此，活塞将离开关闭位置(图9a)，离开流入盖114并朝向打开位置移动。

活塞126的头部可以是圆形的并且可以具有小于流入和流出盖114和116的内部部分的直径，以便提供流动路径以允许加热的清洗液绕活塞126朝向流出端口120流动。橡胶座密封垫片124也是圆形的并且其直径小于活塞126头部的直径，因此橡胶垫片不会妨碍在打开位置活塞周围的加热的清洗液的流动。在所示示例中，经过活塞126的流动路径是在活塞126的头部的外边缘和流出盖116的内侧壁之间的薄的环形槽。

当活塞126朝向打开位置移动时，活塞的头部远离流入盖114移动，并且活塞帽130朝向流出盖118轴向移动。活塞帽130的后侧可具有支座142阻挡活塞帽130的后侧压迫流出盖116的后壁而阻挡流出端口120的入口，这样将妨碍加热的清洗液经由流出端口120离开阀38。当活塞126处于打开位置时，支座142维持在活塞帽130和流出端口120的入口之间的开口。在其他示例中，支座142可以形成在流出盖116的后壁上，或者位于活塞帽130和流出盖116之间的其他结构上。

上游止回阀31(图1)，例如单向止回阀，可以附接到加热器36上游的清洗线30，使得加热的清洗液可以在大约20psi.的压力下保持在约等于流过加热器的冷却剂的温度(例如，大约200°f)的高温，直到清洗泵被激活，这为清洗液提供足以流过阀和加热器的流体压力。这将导致朝向喷嘴32的加热流体的初始高能量冲击。当活塞126处于关闭位置时，并且在清洗加热器(图1)之前与上游止回阀31组合时，阀38阻塞清洗液从加热器36中无意地泄漏出来，使得加热器保持基本上完全充满加热的清洗液，以便在泵启动时具有最小延迟的情况下输送到喷嘴32。关闭的活塞126也抵抗可能由如上所述在加热器中持续沸腾的清洗液引起的清洗液的有意地流动。闭合活塞126还可以帮助保持在加热器36的单向止回阀31(图1)和在加热器36与阀38之间的清洗线30的顺流的清洗液压力，这减少了由于加热器36中的一些残余清洗液的瞬间沸腾而可能发生的清洗液喷射的量。

阀38还被配置成允许在流体泵34停用之后在加热器36和喷嘴32之间保留在清洗线30中的清洗液的一些回流。清洗液的这种回流允许流体远离喷嘴32移动足够的距离，使得没有流体或至少最小量的流体保留在喷嘴中，其可能易于冻结并且在冰冷环境时阻塞喷嘴出口。在流体泵34的启动停止之后，由于加热器36下游的清洗线30中的清洗液的冷却引起的流体收缩可以引起这种回流。这种收缩可以引起从清洗加热器残余流体冷却收缩的轻微真空抽吸，其将清洗液从喷嘴32拉出并且部分地通过阀38。在所示示例中，清洗系统26被配置成使得，根据清洗液的冷却，在清洗线30中的清洗液从喷嘴中抽出足够的距离，因此清洗线中的任何剩余清洗液将位于发动机舱内的清洗线30的部分中，而不是在发动机舱的外部和更多地暴露在环境因素中。

图9c是阀38的剖视图，示出了处于关闭位置的活塞126和在流体泵34停用后通过鸭嘴阀128移动通过阀38的清洗液的回流。清洗液的回流通过流出端口120进入阀38并进入流出盖116内的腔144中，流出盖116包含弹簧132，活塞128，和活塞帽130。清洗液流过活塞帽的中心开口131并进入鸭嘴阀128的入口140。进入鸭嘴腔140的清洗液施加压力并打开鸭嘴阀128的单向阀部分136，以便允许清洗液的回流流过单向阀部分136，并且通过在活塞126的开口138和134以及橡胶垫片124到流入端口118。于是，鸭嘴阀128允许少量的清洗液回流通过阀38，但是另一方面，鸭嘴阀128保持关闭并防止清洗液绕过活塞126直到活塞离开关闭位置(图9a)到打开位置(图9b)为止。虽然所示示例使用鸭嘴阀用于流量控制的一部分，但是在其他示例中可以使用其他止回阀设置来控制清洗液通过活塞组件的流动。

选择阀

在所示示例中，喷嘴32在图1中示出，邻近车辆的挡风玻璃12。然而，在其他示例中，车辆10可以包括在其他位置的一个或多个喷嘴32，以将加热的清洗液引导到车辆10的其他部件上，例如后窗或其他窗户，前照灯，尾灯，牌照/灯，其他车灯，前交叉口交通警报传感器，自适应巡航控制传感器，后交叉口交通警报传感器，侧视/车道偏离警报传感器，用于帮助驾驶员停放汽车的声纳传感器，其他传感器，倒车摄像头，夜视摄像头，其他摄像头，雨刮片，和/或车辆的任何其他所需部件。在这些示例中，选择阀40可以流体耦接到清洗线30和喷嘴32，并且被配置成选择性地将清洗液引导到一个或多个选定的所需喷嘴32。

图10是选择阀40的示意图。所示示例中的选择阀40耦接在阀38和位于车辆的选定部件上或附近的多个喷嘴之间。选择阀40可以可操作地耦接到电子控制单元(ecu)156。当车辆的用户希望使用清洗液来加热汽车的特定部件时，ecu156产生指示清洗液应该被引导到那个喷嘴的控制信号，以及提供产生的控制信号给选择阀40。选择阀40基于所产生的控制信号调节选择阀40的内部构造，使得在激活清洗液泵时加热的清洗液从加热器36输送到与所需喷嘴连接的清洗线30的一部分。选择阀40可以通过驾驶员手动或半手动控制来进行选择和激活，以响应车辆的传感器系统，该传感器系统可以自动感测传感器何时需要清洁并通过警报灯或声音信号向驾驶员发出信号以采取行动来通过选择阀40清洁传感器。或者，选择阀40可以完全自动化以最小化或消除驾驶员的分心，使得传感器感测系统直接向选择阀的ecu发送指示需要清洁的信号，以自动确定选择阀位置并启动清洗泵以清洁受影响的传感器。在一些示例中，选择阀40可以被配置成一次仅将加热的清洗液输送到单个选定的喷嘴。在其他示例中，选择阀40被配置成在激活流体泵时同时将加热的清洗液引导至多个喷嘴。

在一些示例中，例如图10中所示的示例，选择阀40被配置成从所示的阀38接收加热的清洗液。在其他示例中，清洗系统26可包括多个阀38，每一个在给定喷嘴和选择阀40之间串联流体耦接。在其他示例中，清洗系统26不包括阀38，并且选择阀40可以被配置成直接从流体储存器(例如，流体储存器28)或清洗液加热器(例如，加热器36)接收清洗液。

图11是选择阀40的示意图。选择阀40流体地耦接到流体线148并且被配置成经由流体线148接收清洗液。选择阀40还包括耦接到多个的流体线152的流体选择器150，流体线152用于将液体从流体选择器150提供到流出端口154。如图11所示的示例中，选择阀40包括五个流出端口154a-e，其通过流体线152a-e耦接到流体选择器150，其中五个流出端口154a-e中的每一个耦接到一个或多个清洗液喷嘴。

流体选择器150包括一个或多个可调节阀，其被配置成调节清洗液流到流出端口154。在选择阀40的操作期间，由ecu156产生的控制信号被提供给选择阀40。选择阀40基于被提供的控制信号调节流体选择器150的内部配置，通过打开和/或关闭一个或多个可调节阀以确保仅将清洗液提供给所需的流出端口154。如图11所示，流体选择器150内的可调节阀已经被调节，以将流体线148流体地耦接到流体线152a，使得清洗液仅流到第一流出端口154a。

从前述内容可以理解，本文已经出于说明的目的描述了本发明的特定示例，但是在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种修改。因此，本发明不受所附权利要求之外的限制。