CN106143058B - 一种新型融霜及吹扫装置 - Google Patents

Abstract

一种新型融霜及吹扫装置，用于车厢外表面的除霜和吹扫，其特征是，包括鼓风机、控制阀、加热箱、太阳能电池、电加热器、除霜吹扫喷嘴、温度传感器和控制器；所述鼓风机、控制阀、加热箱和太阳能电池均设置在车厢顶部，所述电加热器设置在加热箱内，太阳能电池用于为所述电加热器供电；所述除霜吹扫喷嘴与加热箱连通，且其紧贴车厢外侧面设置；所述温度传感器设置在车厢外侧面，用于检测车厢外侧面的温度，所述控制器设置在驾驶室内，控制阀用于控制空气流量；空气经过鼓风机加压后输送至加热箱进行加热，随后通过除霜吹扫喷嘴紧贴车厢的外侧面喷出热空气，从而达到除霜及吹扫的目的。

Description

一种新型融霜及吹扫装置

技术领域

本发明涉及车辆附件领域，具体涉及一种新型融霜及吹扫装置。

背景技术

车辆在汽温较低、大雾的情况下容易发生车厢结霜、结冰等情况，这对于车辆本身和车身上的油漆(尤其是油漆未干时)都有比较大的损伤。另外，车厢的吹扫除尘也是一项日常工作，因此将除霜和吹扫两个功能结合起来是一个比较经济实用的做法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新型融霜及吹扫装置。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种新型融霜及吹扫装置，用于车厢外表面的除霜和吹扫，其特征是，包括鼓风机、控制阀、加热箱、太阳能电池、电加热器、除霜吹扫喷嘴、温度传感器和控制器；所述鼓风机、控制阀、加热箱和太阳能电池均设置在车厢顶部，所述电加热器设置在加热箱内，太阳能电池用于为所述电加热器供电；所述除霜吹扫喷嘴与加热箱连通，且其紧贴车厢外侧面设置；所述温度传感器设置在车厢外侧面，用于检测车厢外侧面的温度，所述控制器设置在驾驶室内，控制阀用于控制空气流量；空气经过鼓风机加压后输送至加热箱进行加热，随后通过除霜吹扫喷嘴紧贴车厢的外侧面喷出热空气，从而达到除霜及吹扫的目的。

优选地，所述除霜吹扫喷嘴由上往下喷气。

优选地，所述控制器接收温度传感器的温度反馈，并发送信号至控制阀控制空气流量，同时控制器也能控制所述电加热器的启停。

优选地，所述控制阀包括阀壳、控制器外壳、主阀、内置压力传感器、比例电磁铁、比例控制器和散热-加热系统；所述主阀安装在阀壳内，其为两位三通阀，主阀包括端盖、活塞、尾盖、反馈弹簧和阀体，反馈弹簧套接在尾盖上，活塞与所述尾盖之间为螺纹连接；所述比例电磁铁包括衔铁和线圈，衔铁的左端固接有推力杆，所述端盖螺纹连接在推力杆上，所述活塞和端盖均设置在阀体内；

反馈弹簧所在的腔室称为调压腔，调压腔连通有输出口；所述阀体和活塞的凹陷部分之间构成进气腔，进气腔连通有进气口；所述尾盖所在的腔室称为排气腔，排气腔连通有排气口，排气口连通大气；所述输出口向外供气，且进气口、输出口和排气口通过为阀体配做的导流板与外部连通；阀体的左端设置有第一凸台，第一凸台与尾盖的右侧面构成主节流口；活塞的右端设置有第二凸台，第二凸台与端盖的左侧面构成溢流口；端盖的左侧面上还设置有密封环槽，所述密封环槽用于与第二凸台配合当溢流口关闭时防止溢流口漏气，密封环槽的表面上敷设有一层橡胶层，尾盖的右侧面处内镶有橡胶密封圈；所述活塞的外表面上设置有一层高分子复合尼龙层，该高分子复合尼龙层由二元胺与二元酸通过缩聚制得，且在缩聚过程中添加有环氧树脂及玻璃纤维；调压腔内还设置有用于检测阀内空气水分的硅胶棒，所述硅胶棒的一端悬置于调压腔内，另一端延伸出阀壳外，且延伸出阀壳外的部分套装在玻璃管中，所述玻璃管固接在阀壳的表面上；所述比例控制器设置在控制器外壳内，内置压力传感器为HT19型硅压阻式传感器，用于测量调压腔内的空气压力并将检测到的压力值转换为电压信号；

优选地，所述散热-加热系统包括环形散热空间、环形加热空间、集气盒和主散热体，环形散热空间环绕在容纳线圈的散热槽壁外，所述环形散热空间的一端与集气盒相连通，另一端与主散热体的出口相连通，集气盒集成在阀壳的下部表面上；所述环形加热空间环绕在调压腔的加热槽壁外，环形加热空间的一端与集气盒相连通，另一端与主散热体的入口相连通，散热槽壁和加热槽壁均由铝合金制成，且厚度为10mm；主散热体集成在所述控制器外壳的上部表面上，包括多根水平布置的小直径散热管和2个竖直布置的空心支撑体，所述小直径散热管与空心支撑体一体成型并相互连通；进气口的管道底部还连接有动力管至集气盒，所述动力管上设置有减压阀；在环形散热空间至集气盒、集气盒至环形加热空间的管道上均设置有单向逆止阀，其安装方向分别由环形散热空间指向集气盒、由集气盒指向环形加热空间；所述控制阀工作时，环形散热空间、环形加热空间、集气盒和主散热体共同构成一个换热环路，在动力管内空气的压力驱动下进行循环，线圈的热量通过散热槽壁传递到环形散热空间的空气中，而后依次进入集气盒和环形加热空间，在环形加热空间中通过加热壁槽将热量传递至调压腔以加热调压腔内的空气，用于提高调压腔内经减压的空气温度以减少结霜；加热后的空气继续被驱动至主散热体，在主散热体中通过多根小直径散热管将多余的热量传递到环境空气中，经主散热体降温后的空气再次进入到环形散热空间，至此完成一个热力循环；所述减压阀用于调节换热环路的流速，进而控制线圈的温度和调压腔内空气的温度，当操作人员观察到所述玻璃管内的硅胶棒由蓝色变为红色时，手动开大减压阀的开度以提高调压腔内空气的温度；

所述比例控制器包括单片机、功率驱动模块和电源模块，其中单片机和功率驱动模块相连，功率驱动模块用于向线圈供电以驱动衔铁运动；电源模块用于向功率驱动模块供电，所述电源模块包括依次相连的方向二极管、限流电阻和π型LC滤波器，所述方向二极管用于避免电源反接对电路的损害，所述限流电阻包括2个并联的功率为0.25W、阻值为1Ω的保护电阻，用于防止线圈短路烧毁电路板；所述π型LC滤波器用于减弱电路中的纹波噪声，其包括2个电容器和1个电感器；所述方向二极管前还并联2个旁通电容，限流电阻和π型LC滤波器之间还并联有1个瞬变电压抑制二极管，用于抑制电路中的电压峰值；所述电源模块的输出端同时作为内置压力传感器的备用电源，其通过继电器、降压变压器与所述内置压力传感器相连；所述内置压力传感器的正常工作电源上设置有电源检测器，当电源检测器检测到所述正常工作电源失电时，发送电平信号至继电器，继电器在电平信号的作用下吸合从而接通电源模块至降压变压器的电路向内置压力传感器供电。

优选地，当内置压力传感器检测到的反馈压力小于设定压力时，比例控制器增大线圈的输出电流，推力杆的推力增大，主节流口的开度变大，使得输出口的输出压力增加，此时控制阀工作在减压状态；相反当检测到的反馈压力大于设定压力时，比例控制器减小输出电流，推力杆的推力减小，主节流口关闭，溢流口打开，调压腔内的空气通过溢流口排到大气，输出口的压力降低，此时控制阀工作在溢流状态。

本发明的有益效果为：1、利用气动技术和太阳能技术，将车辆的除霜和吹扫功能一体化，经济实用、能源清洁、结构简单；2、设计了新的控制阀，结构简单合理，能实现供气压力的准确控制，对并对其部件的密封进行了重新布局，同时采用新的材料高分子复合尼龙层来代替现有的磨擦面材料，使得控制阀的使用寿命大大提高，有效减少了主节流口开启时从磨损处旁路掉溢流口漏入到排气口中的空气；3、设计了散热-加热系统，利用电磁铁线圈发热的热量来加热调压腔，同时解决了空气在减压膨胀过程中调压腔结露与结冰、电磁铁线圈发热两个问题，且通过这种中空的散热和加热空间结构，能减少贵重主阀材料的使用，有助于节省成本和轻量化，散热槽壁和加热槽壁均由铝合金制成，且厚度为10mm，控制阀检修周期较未改进前延长了30％；4、通过硅胶棒的设置，操作人员能通过观察玻璃管内硅胶棒的状态来判断调压腔内空气水分程度，以此为依据手动开大减压阀的开度以提高调压腔内空气的温度，这又进一步抑制了结霜和结冰的发生；5、设计了新的电源模块，其具有供电质量高、防误限流作用明显等优点，且通过继电器、电源检测器等部件的设计，有效减少了限流电阻等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是控制阀的整体结构示意图；

图3是减压状态的空气流向图；

图4是溢流状态的空气流向图；

图5是控制阀的外部示意图；

图6是比例控制器的结构框图；

图7是电源模块的结构示意图。

附图标记：鼓风机-1；控制阀-2；加热箱-3；太阳能电池-4；电加热器-5；除霜吹扫喷嘴-6；温度传感器-7；控制器-8；阀壳-14；内置压力传感器-15；比例控制器-16；端盖-17；活塞-18；尾盖-19；反馈弹簧-20；阀体-21；衔铁-22；线圈-23；推力杆-24；调压腔-25；输出口-26；进气腔-27；进气口-28；排气腔-29；排气口-30；导流板-31；第一凸台-32；主节流口-33；第二凸台-34；溢流口-35；高分子复合尼龙层-36；硅胶棒-37；玻璃管-38；控制器外壳-39；环形散热空间-40；环形加热空间-41；集气盒-42；主散热体-43；散热槽壁-44；加热槽壁-45；小直径散热管-46；空心支撑体-47；动力管-48；减压阀-49；单向逆止阀-50；排水阀-51；单片机-52；功率驱动模块-53；电源模块-54；方向二极管-55；限流电阻-56；电容器-57；电感器-58；旁通电容-59；瞬变电压抑制二极管-60；继电器-61；降压变压器-62；电源检测器-63；正常工作电源-64。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

如图1所示的一种新型融霜及吹扫装置，用于车厢外表面的除霜和吹扫，包括鼓风机1、控制阀2、加热箱3、太阳能电池4、电加热器5、除霜吹扫喷嘴6、温度传感器7和控制器8；所述鼓风机1、控制阀2、加热箱3和太阳能电池4均设置在车厢顶部，所述电加热器5设置在加热箱3内，太阳能电池4用于为所述电加热器5供电；所述除霜吹扫喷嘴6与加热箱3连通，且其紧贴车厢外侧面设置；所述温度传感器7设置在车厢外侧面，用于检测车厢外侧面的温度，所述控制器8设置在驾驶室内，控制阀2用于控制空气流量；空气经过鼓风机1加压后输送至加热箱3进行加热，随后通过除霜吹扫喷嘴6紧贴车厢的外侧面喷出热空气，从而达到除霜及吹扫的目的。所述除霜吹扫喷嘴6由上往下喷气。所述控制器8接收温度传感器7的温度反馈，并发送信号至控制阀2控制空气流量，同时控制器2也能控制所述电加热器5的启停。

如图2所示，控制阀2包括阀壳14、控制器外壳39、主阀、内置压力传感器15、比例电磁铁、比例控制器16和散热-加热系统。主阀安装在阀壳14内，其为两位三通阀，包括端盖17、活塞18、尾盖19、反馈弹簧20和阀体21，反馈弹簧20套接在尾盖19上，活塞18与尾盖19之间为螺纹连接。比例电磁铁包括衔铁22和线圈23，衔铁22的左端固接有推力杆24，端盖17螺纹连接在推力杆24上，活塞18和端盖17均设置在阀体21内。

如图3-5所示，反馈弹簧20所在的腔室称为调压腔25，调压腔25连通有输出口26。阀体21和活塞18的凹陷部分之间构成进气腔27，进气腔27连通有进气口28。尾盖19所在的腔室称为排气腔29，排气腔29连通有排气口30，排气口30连通大气。输出口26向外供气，且进气口28、输出口26和排气口30通过为阀体21配做的导流板31与外部连通。阀体21的左端设置有第一凸台32，第一凸台32与尾盖19的右侧面构成主节流口33。活塞18的右端设置有第二凸台34，第二凸台34与端盖17的左侧面构成溢流口35。端盖17的左侧面上还设置有密封环槽(图中未示出)，密封环槽用于与第二凸台34配合当溢流口35关闭时防止溢流口35漏气，密封环槽的表面上敷设有一层橡胶层，尾盖19的右侧面处内镶有橡胶密封圈。图3和图4分别给出了减压状态和溢流状态下的空气流向图：当内置压力传感器15检测到的反馈压力小于设定压力时，比例控制器16增大线圈23的输出电流，推力杆24的推力增大，主节流口33的开度变大，使得输出口26的输出压力增加，控制阀2工作在减压状态；相反，当检测到的反馈压力大于设定压力时，比例控制器16减小输出电流，推力杆24的推力减小，主节流口33关闭，溢流口35打开，调压腔25内的空气通过溢流口35排到大气，输出口26的压力降低，控制阀2工作在溢流状态。

发明人经研究发现，在控制阀频繁动作的过程中，活塞18与阀体21之间的接触面很容易发生磨损，长期而往会导致当主节流口33开启时部分空气从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30，这对控制阀的精确控制很不利，因此活塞18的外表面上设置有一层高分子复合尼龙层36，该高分子复合尼龙层36由二元胺与二元酸通过缩聚制得，且在缩聚过程中添加有环氧树脂及玻璃纤维，其材质抗磨系数是30#钢的2-3倍，耐磨蚀性能是30#钢的1.5倍，剪切强度为30—40MPa，耐疲劳性能突出，这从很大程度上减轻了磨损，延长了阀芯的使用寿命。调压腔25内还设置有用于检测阀内空气水分的硅胶棒37，硅胶棒37的一端悬置于调压腔25内，另一端延伸出阀壳14外，且延伸出阀壳14外的部分套装在玻璃管38中(见图5)，玻璃管38固接在阀壳14的表面上。比例控制器设置在控制器外壳39内，内置压力传感器15为HT19型硅压阻式传感器，用于测量调压腔25内的空气压力并将检测到的压力值转换为电压信号，它的核心是高稳定性的扩散硅元件，其工作原理是通过隔离膜片及硅油将被测介质的差压传递到硅桥片，利用扩散硅的压阻效应原理测量空气压力的大小，用5V电源供电。

在控制阀的使用中存在两方面的问题：(1)空气在减压膨胀过程，急剧降温使水分迅速析出，因此调压腔的结露与结冰现象严重，极大地影响了元件的性能及寿命；(2)对于采用比例电磁铁的控制阀来说，在维持输出压力的过程中，比例电磁铁需要持续消耗电能，使得控制阀的整机功耗提高，导致线圈23发热的问题较其它阀类严重。因此如图2和5所示，还设计了散热-加热系统，其包括环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43，环形散热空间40环绕在容纳线圈23的散热槽壁44外，环形散热空间40的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的出口相连通，集气盒42集成在阀壳14的下部表面上，集气盒42设置在低点的原因在于方便通过开启设置在集气盒42底部的排水阀51来排掉换热环路中的积水，保证换热的效率和减轻换热面腐蚀。环形加热空间41环绕在调压腔25的加热槽壁45外，环形加热空间41的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的入口相连通(由于视图角度原因，图2未示出环形散热空间40和环形加热空间41的连通接口)，为了保证传热效率，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为10mm。主散热体43集成在控制器外壳39的上部表面上，包括多根水平布置的小直径散热管46和2个竖直布置的空心支撑体47，小直径散热管46与空心支撑体47一体成型并相互连通。进气口28的管道底部还连接有动力管48至集气盒42，动力管48上设置有减压阀49。在环形散热空间40至集气盒42、集气盒42至环形加热空间41的管道上均设置有单向逆止阀50，其安装方向分别由环形散热空间40指向集气盒42、由集气盒42指向环形加热空间44，用于保证换热环路的空气按既定方向流动。控制阀2工作时，环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43共同构成一个换热环路，在动力管48内空气的压力驱动下进行循环，线圈23的热量通过散热槽壁44传递到环形散热空间40的空气中，而后依次进入集气盒42和环形加热空间41，在环形加热空间41中通过加热壁槽45将热量传递至调压腔25以加热调压腔25内的空气，用于提高调压腔25内经减压的空气温度，使其尽量高于空气中水分的露点温度以减少结霜；加热后的空气继续被驱动至主散热体43，在主散热体43中通过多根小直径散热管46将多余的热量传递到环境空气中，经主散热体43降温后的空气再次进入到环形散热空间40，至此完成一个热力循环。减压阀49用于调节换热环路的流速，进而控制线圈23的温度和调压腔25内空气的温度，当操作人员观察到玻璃管38内的硅胶棒37由蓝色变为红色(表明硅胶棒37吸水较多)时，手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度。

如图6所示，比例控制器16包括单片机52、功率驱动模块53和电源模块54，其中单片机52和功率驱动模块53相连，功率驱动模块53用于向线圈23供电以驱动衔铁22运动。如图7所示，电源模块54用于向功率驱动模块53供电，电源模块54包括依次相连的方向二极管55、限流电阻56和π型LC滤波器，方向二极管55用于避免电源反接对电路的损害，限流电阻56包括2个并联的功率为0.25W、阻值为1Ω的保护电阻，用于防止线圈23短路烧毁电路板，π型LC滤波器用于减弱电路中的纹波噪声，其包括2个电容器57和1个电感器58。方向二极管55前还并联2个旁通电容59，限流电阻56和π型LC滤波器之间还并联有1个瞬变电压抑制二极管60，用于抑制电路中的电压峰值。电源模块54的输出端同时作为内置压力传感器15的备用电源，其通过继电器61、降压变压器62与内置压力传感器15相连。内置压力传感器15的正常工作电源64(由市电经简单降压得到)上设置有电源检测器63，当电源检测器63(现有技术，市场上能检测电源信号的电源检测仪均可使用)检测到正常工作电源64失电时，发送电平信号至继电器61，继电器61在电平信号的作用下吸合从而接通电源模块54至降压变压器62的电路向内置压力传感器15供电。这种供电方式的好处在于，在现有技术中，内置压力传感器15的正常工作电源往往是集成在电源模块54中，但是其实内置压力传感器15对电源的质量要求并不高，所以正常工作电源64可以使用未经电源模块54处理的电源，只有在正常工作电源64失电时才自动通过继电器61切换至电源模块54供电，这样可以减少限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。比例控制器16中其它未涉及的部分，均可由现有技术实现，故本实施例不再详述。

在本实施例中，1、利用气动技术和太阳能技术，将车辆的除霜和吹扫功能一体化，经济实用、能源清洁、结构简单；2、设计了新的控制阀，结构简单合理，能实现供气压力的准确控制，对并对其部件的密封进行了重新布局，同时采用新的材料高分子复合尼龙层36来代替现有的磨擦面材料，使得控制阀的使用寿命大大提高，有效减少了主节流口35开启时从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30中的空气；3、设计了散热-加热系统，利用线圈23发热的热量来加热调压腔25，同时解决了空气在减压膨胀过程中调压腔25结露与结冰、线圈23发热两个问题，且通过这种中空的散热和加热空间结构，能减少贵重主阀材料的使用，有助于节省成本和轻量化，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为10mm，控制阀检修周期较未改进前延长了30％；4、通过硅胶棒37的设置，操作人员能通过观察玻璃管38内硅胶棒37的状态来判断调压腔25内空气水分程度，以此为依据手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度，这又进一步抑制了结霜和结冰的发生；5、设计了新的电源模块54，其具有供电质量高、防误限流作用明显等优点，且通过继电器61、电源检测器63等部件的设计，有效减少了限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。

实施例2：

如图1所示的一种新型融霜及吹扫装置，用于车厢外表面的除霜和吹扫，包括鼓风机1、控制阀2、加热箱3、太阳能电池4、电加热器5、除霜吹扫喷嘴6、温度传感器7和控制器8；所述鼓风机1、控制阀2、加热箱3和太阳能电池4均设置在车厢顶部，所述电加热器5设置在加热箱3内，太阳能电池4用于为所述电加热器5供电；所述除霜吹扫喷嘴6与加热箱3连通，且其紧贴车厢外侧面设置；所述温度传感器7设置在车厢外侧面，用于检测车厢外侧面的温度，所述控制器8设置在驾驶室内，控制阀2用于控制空气流量；空气经过鼓风机1加压后输送至加热箱3进行加热，随后通过除霜吹扫喷嘴6紧贴车厢的外侧面喷出热空气，从而达到除霜及吹扫的目的。所述除霜吹扫喷嘴6由上往下喷气。所述控制器8接收温度传感器7的温度反馈，并发送信号至控制阀2控制空气流量，同时控制器2也能控制所述电加热器5的启停。

如图2所示，控制阀2包括阀壳14、控制器外壳39、主阀、内置压力传感器15、比例电磁铁、比例控制器16和散热-加热系统。主阀安装在阀壳14内，其为两位三通阀，包括端盖17、活塞18、尾盖19、反馈弹簧20和阀体21，反馈弹簧20套接在尾盖19上，活塞18与尾盖19之间为螺纹连接。比例电磁铁包括衔铁22和线圈23，衔铁22的左端固接有推力杆24，端盖17螺纹连接在推力杆24上，活塞18和端盖17均设置在阀体21内。

如图3-5所示，反馈弹簧20所在的腔室称为调压腔25，调压腔25连通有输出口26。阀体21和活塞18的凹陷部分之间构成进气腔27，进气腔27连通有进气口28。尾盖19所在的腔室称为排气腔29，排气腔29连通有排气口30，排气口30连通大气。输出口26向外供气，且进气口28、输出口26和排气口30通过为阀体21配做的导流板31与外部连通。阀体21的左端设置有第一凸台32，第一凸台32与尾盖19的右侧面构成主节流口33。活塞18的右端设置有第二凸台34，第二凸台34与端盖17的左侧面构成溢流口35。端盖17的左侧面上还设置有密封环槽(图中未示出)，密封环槽用于与第二凸台34配合当溢流口35关闭时防止溢流口35漏气，密封环槽的表面上敷设有一层橡胶层，尾盖19的右侧面处内镶有橡胶密封圈。图3和图4分别给出了减压状态和溢流状态下的空气流向图：当内置压力传感器15检测到的反馈压力小于设定压力时，比例控制器16增大线圈23的输出电流，推力杆24的推力增大，主节流口33的开度变大，使得输出口26的输出压力增加，控制阀2工作在减压状态；相反，当检测到的反馈压力大于设定压力时，比例控制器16减小输出电流，推力杆24的推力减小，主节流口33关闭，溢流口35打开，调压腔25内的空气通过溢流口35排到大气，输出口26的压力降低，控制阀2工作在溢流状态。

发明人经研究发现，在控制阀频繁动作的过程中，活塞18与阀体21之间的接触面很容易发生磨损，长期而往会导致当主节流口33开启时部分空气从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30，这对控制阀的精确控制很不利，因此活塞18的外表面上设置有一层高分子复合尼龙层36，该高分子复合尼龙层36由二元胺与二元酸通过缩聚制得，且在缩聚过程中添加有环氧树脂及玻璃纤维，其材质抗磨系数是30#钢的2-3倍，耐磨蚀性能是30#钢的1.5倍，剪切强度为30—40MPa，耐疲劳性能突出，这从很大程度上减轻了磨损，延长了阀芯的使用寿命。调压腔25内还设置有用于检测阀内空气水分的硅胶棒37，硅胶棒37的一端悬置于调压腔25内，另一端延伸出阀壳14外，且延伸出阀壳14外的部分套装在玻璃管38中(见图5)，玻璃管38固接在阀壳14的表面上。比例控制器设置在控制器外壳39内，内置压力传感器15为HT19型硅压阻式传感器，用于测量调压腔25内的空气压力并将检测到的压力值转换为电压信号，它的核心是高稳定性的扩散硅元件，其工作原理是通过隔离膜片及硅油将被测介质的差压传递到硅桥片，利用扩散硅的压阻效应原理测量空气压力的大小，用5V电源供电。

在控制阀的使用中存在两方面的问题：(1)空气在减压膨胀过程，急剧降温使水分迅速析出，因此调压腔的结露与结冰现象严重，极大地影响了元件的性能及寿命；(2)对于采用比例电磁铁的控制阀来说，在维持输出压力的过程中，比例电磁铁需要持续消耗电能，使得控制阀的整机功耗提高，导致线圈23发热的问题较其它阀类严重。因此如图2和5所示，还设计了散热-加热系统，其包括环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43，环形散热空间40环绕在容纳线圈23的散热槽壁44外，环形散热空间40的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的出口相连通，集气盒42集成在阀壳14的下部表面上，集气盒42设置在低点的原因在于方便通过开启设置在集气盒42底部的排水阀51来排掉换热环路中的积水，保证换热的效率和减轻换热面腐蚀。环形加热空间41环绕在调压腔25的加热槽壁45外，环形加热空间41的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的入口相连通(由于视图角度原因，图2未示出环形散热空间40和环形加热空间41的连通接口)，为了保证传热效率，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为9mm。主散热体43集成在控制器外壳39的上部表面上，包括多根水平布置的小直径散热管46和2个竖直布置的空心支撑体47，小直径散热管46与空心支撑体47一体成型并相互连通。进气口28的管道底部还连接有动力管48至集气盒42，动力管48上设置有减压阀49。在环形散热空间40至集气盒42、集气盒42至环形加热空间41的管道上均设置有单向逆止阀50，其安装方向分别由环形散热空间40指向集气盒42、由集气盒42指向环形加热空间44，用于保证换热环路的空气按既定方向流动。控制阀2工作时，环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43共同构成一个换热环路，在动力管48内空气的压力驱动下进行循环，线圈23的热量通过散热槽壁44传递到环形散热空间40的空气中，而后依次进入集气盒42和环形加热空间41，在环形加热空间41中通过加热壁槽45将热量传递至调压腔25以加热调压腔25内的空气，用于提高调压腔25内经减压的空气温度，使其尽量高于空气中水分的露点温度以减少结霜；加热后的空气继续被驱动至主散热体43，在主散热体43中通过多根小直径散热管46将多余的热量传递到环境空气中，经主散热体43降温后的空气再次进入到环形散热空间40，至此完成一个热力循环。减压阀49用于调节换热环路的流速，进而控制线圈23的温度和调压腔25内空气的温度，当操作人员观察到玻璃管38内的硅胶棒37由蓝色变为红色(表明硅胶棒37吸水较多)时，手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度。

如图6所示，比例控制器16包括单片机52、功率驱动模块53和电源模块54，其中单片机52和功率驱动模块53相连，功率驱动模块53用于向线圈23供电以驱动衔铁22运动。如图7所示，电源模块54用于向功率驱动模块53供电，电源模块54包括依次相连的方向二极管55、限流电阻56和π型LC滤波器，方向二极管55用于避免电源反接对电路的损害，限流电阻56包括2个并联的功率为0.25W、阻值为1Ω的保护电阻，用于防止线圈23短路烧毁电路板，π型LC滤波器用于减弱电路中的纹波噪声，其包括2个电容器57和1个电感器58。方向二极管55前还并联2个旁通电容59，限流电阻56和π型LC滤波器之间还并联有1个瞬变电压抑制二极管60，用于抑制电路中的电压峰值。电源模块54的输出端同时作为内置压力传感器15的备用电源，其通过继电器61、降压变压器62与内置压力传感器15相连。内置压力传感器15的正常工作电源64(由市电经简单降压得到)上设置有电源检测器63，当电源检测器63(现有技术，市场上能检测电源信号的电源检测仪均可使用)检测到正常工作电源64失电时，发送电平信号至继电器61，继电器61在电平信号的作用下吸合从而接通电源模块54至降压变压器62的电路向内置压力传感器15供电。这种供电方式的好处在于，在现有技术中，内置压力传感器15的正常工作电源往往是集成在电源模块54中，但是其实内置压力传感器15对电源的质量要求并不高，所以正常工作电源64可以使用未经电源模块54处理的电源，只有在正常工作电源64失电时才自动通过继电器61切换至电源模块54供电，这样可以减少限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。比例控制器16中其它未涉及的部分，均可由现有技术实现，故本实施例不再详述。

在本实施例中，1、利用气动技术和太阳能技术，将车辆的除霜和吹扫功能一体化，经济实用、能源清洁、结构简单；2、设计了新的控制阀，结构简单合理，能实现供气压力的准确控制，对并对其部件的密封进行了重新布局，同时采用新的材料高分子复合尼龙层36来代替现有的磨擦面材料，使得控制阀的使用寿命大大提高，有效减少了主节流口35开启时从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30中的空气；3、设计了散热-加热系统，利用线圈23发热的热量来加热调压腔25，同时解决了空气在减压膨胀过程中调压腔25结露与结冰、线圈23发热两个问题，且通过这种中空的散热和加热空间结构，能减少贵重主阀材料的使用，有助于节省成本和轻量化，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为9mm，控制阀检修周期较未改进前延长了35％；4、通过硅胶棒37的设置，操作人员能通过观察玻璃管38内硅胶棒37的状态来判断调压腔25内空气水分程度，以此为依据手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度，这又进一步抑制了结霜和结冰的发生；5、设计了新的电源模块54，其具有供电质量高、防误限流作用明显等优点，且通过继电器61、电源检测器63等部件的设计，有效减少了限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。

实施例3：

如图1所示的一种新型融霜及吹扫装置，用于车厢外表面的除霜和吹扫，包括鼓风机1、控制阀2、加热箱3、太阳能电池4、电加热器5、除霜吹扫喷嘴6、温度传感器7和控制器8；所述鼓风机1、控制阀2、加热箱3和太阳能电池4均设置在车厢顶部，所述电加热器5设置在加热箱3内，太阳能电池4用于为所述电加热器5供电；所述除霜吹扫喷嘴6与加热箱3连通，且其紧贴车厢外侧面设置；所述温度传感器7设置在车厢外侧面，用于检测车厢外侧面的温度，所述控制器8设置在驾驶室内，控制阀2用于控制空气流量；空气经过鼓风机1加压后输送至加热箱3进行加热，随后通过除霜吹扫喷嘴6紧贴车厢的外侧面喷出热空气，从而达到除霜及吹扫的目的。所述除霜吹扫喷嘴6由上往下喷气。所述控制器8接收温度传感器7的温度反馈，并发送信号至控制阀2控制空气流量，同时控制器2也能控制所述电加热器5的启停。

如图2所示，控制阀2包括阀壳14、控制器外壳39、主阀、内置压力传感器15、比例电磁铁、比例控制器16和散热-加热系统。主阀安装在阀壳14内，其为两位三通阀，包括端盖17、活塞18、尾盖19、反馈弹簧20和阀体21，反馈弹簧20套接在尾盖19上，活塞18与尾盖19之间为螺纹连接。比例电磁铁包括衔铁22和线圈23，衔铁22的左端固接有推力杆24，端盖17螺纹连接在推力杆24上，活塞18和端盖17均设置在阀体21内。

如图3-5所示，反馈弹簧20所在的腔室称为调压腔25，调压腔25连通有输出口26。阀体21和活塞18的凹陷部分之间构成进气腔27，进气腔27连通有进气口28。尾盖19所在的腔室称为排气腔29，排气腔29连通有排气口30，排气口30连通大气。输出口26向外供气，且进气口28、输出口26和排气口30通过为阀体21配做的导流板31与外部连通。阀体21的左端设置有第一凸台32，第一凸台32与尾盖19的右侧面构成主节流口33。活塞18的右端设置有第二凸台34，第二凸台34与端盖17的左侧面构成溢流口35。端盖17的左侧面上还设置有密封环槽(图中未示出)，密封环槽用于与第二凸台34配合当溢流口35关闭时防止溢流口35漏气，密封环槽的表面上敷设有一层橡胶层，尾盖19的右侧面处内镶有橡胶密封圈。图3和图4分别给出了减压状态和溢流状态下的空气流向图：当内置压力传感器15检测到的反馈压力小于设定压力时，比例控制器16增大线圈23的输出电流，推力杆24的推力增大，主节流口33的开度变大，使得输出口26的输出压力增加，控制阀2工作在减压状态；相反，当检测到的反馈压力大于设定压力时，比例控制器16减小输出电流，推力杆24的推力减小，主节流口33关闭，溢流口35打开，调压腔25内的空气通过溢流口35排到大气，输出口26的压力降低，控制阀2工作在溢流状态。

发明人经研究发现，在控制阀频繁动作的过程中，活塞18与阀体21之间的接触面很容易发生磨损，长期而往会导致当主节流口33开启时部分空气从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30，这对控制阀的精确控制很不利，因此活塞18的外表面上设置有一层高分子复合尼龙层36，该高分子复合尼龙层36由二元胺与二元酸通过缩聚制得，且在缩聚过程中添加有环氧树脂及玻璃纤维，其材质抗磨系数是30#钢的2-3倍，耐磨蚀性能是30#钢的1.5倍，剪切强度为30—40MPa，耐疲劳性能突出，这从很大程度上减轻了磨损，延长了阀芯的使用寿命。调压腔25内还设置有用于检测阀内空气水分的硅胶棒37，硅胶棒37的一端悬置于调压腔25内，另一端延伸出阀壳14外，且延伸出阀壳14外的部分套装在玻璃管38中(见图5)，玻璃管38固接在阀壳14的表面上。比例控制器设置在控制器外壳39内，内置压力传感器15为HT19型硅压阻式传感器，用于测量调压腔25内的空气压力并将检测到的压力值转换为电压信号，它的核心是高稳定性的扩散硅元件，其工作原理是通过隔离膜片及硅油将被测介质的差压传递到硅桥片，利用扩散硅的压阻效应原理测量空气压力的大小，用5V电源供电。

在控制阀的使用中存在两方面的问题：(1)空气在减压膨胀过程，急剧降温使水分迅速析出，因此调压腔的结露与结冰现象严重，极大地影响了元件的性能及寿命；(2)对于采用比例电磁铁的控制阀来说，在维持输出压力的过程中，比例电磁铁需要持续消耗电能，使得控制阀的整机功耗提高，导致线圈23发热的问题较其它阀类严重。因此如图2和5所示，还设计了散热-加热系统，其包括环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43，环形散热空间40环绕在容纳线圈23的散热槽壁44外，环形散热空间40的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的出口相连通，集气盒42集成在阀壳14的下部表面上，集气盒42设置在低点的原因在于方便通过开启设置在集气盒42底部的排水阀51来排掉换热环路中的积水，保证换热的效率和减轻换热面腐蚀。环形加热空间41环绕在调压腔25的加热槽壁45外，环形加热空间41的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的入口相连通(由于视图角度原因，图2未示出环形散热空间40和环形加热空间41的连通接口)，为了保证传热效率，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为8mm。主散热体43集成在控制器外壳39的上部表面上，包括多根水平布置的小直径散热管46和2个竖直布置的空心支撑体47，小直径散热管46与空心支撑体47一体成型并相互连通。进气口28的管道底部还连接有动力管48至集气盒42，动力管48上设置有减压阀49。在环形散热空间40至集气盒42、集气盒42至环形加热空间41的管道上均设置有单向逆止阀50，其安装方向分别由环形散热空间40指向集气盒42、由集气盒42指向环形加热空间44，用于保证换热环路的空气按既定方向流动。控制阀2工作时，环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43共同构成一个换热环路，在动力管48内空气的压力驱动下进行循环，线圈23的热量通过散热槽壁44传递到环形散热空间40的空气中，而后依次进入集气盒42和环形加热空间41，在环形加热空间41中通过加热壁槽45将热量传递至调压腔25以加热调压腔25内的空气，用于提高调压腔25内经减压的空气温度，使其尽量高于空气中水分的露点温度以减少结霜；加热后的空气继续被驱动至主散热体43，在主散热体43中通过多根小直径散热管46将多余的热量传递到环境空气中，经主散热体43降温后的空气再次进入到环形散热空间40，至此完成一个热力循环。减压阀49用于调节换热环路的流速，进而控制线圈23的温度和调压腔25内空气的温度，当操作人员观察到玻璃管38内的硅胶棒37由蓝色变为红色(表明硅胶棒37吸水较多)时，手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度。

如图6所示，比例控制器16包括单片机52、功率驱动模块53和电源模块54，其中单片机52和功率驱动模块53相连，功率驱动模块53用于向线圈23供电以驱动衔铁22运动。如图7所示，电源模块54用于向功率驱动模块53供电，电源模块54包括依次相连的方向二极管55、限流电阻56和π型LC滤波器，方向二极管55用于避免电源反接对电路的损害，限流电阻56包括2个并联的功率为0.25W、阻值为1Ω的保护电阻，用于防止线圈23短路烧毁电路板，π型LC滤波器用于减弱电路中的纹波噪声，其包括2个电容器57和1个电感器58。方向二极管55前还并联2个旁通电容59，限流电阻56和π型LC滤波器之间还并联有1个瞬变电压抑制二极管60，用于抑制电路中的电压峰值。电源模块54的输出端同时作为内置压力传感器15的备用电源，其通过继电器61、降压变压器62与内置压力传感器15相连。内置压力传感器15的正常工作电源64(由市电经简单降压得到)上设置有电源检测器63，当电源检测器63(现有技术，市场上能检测电源信号的电源检测仪均可使用)检测到正常工作电源64失电时，发送电平信号至继电器61，继电器61在电平信号的作用下吸合从而接通电源模块54至降压变压器62的电路向内置压力传感器15供电。这种供电方式的好处在于，在现有技术中，内置压力传感器15的正常工作电源往往是集成在电源模块54中，但是其实内置压力传感器15对电源的质量要求并不高，所以正常工作电源64可以使用未经电源模块54处理的电源，只有在正常工作电源64失电时才自动通过继电器61切换至电源模块54供电，这样可以减少限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。比例控制器16中其它未涉及的部分，均可由现有技术实现，故本实施例不再详述。

在本实施例中，1、利用气动技术和太阳能技术，将车辆的除霜和吹扫功能一体化，经济实用、能源清洁、结构简单；2、设计了新的控制阀，结构简单合理，能实现供气压力的准确控制，对并对其部件的密封进行了重新布局，同时采用新的材料高分子复合尼龙层36来代替现有的磨擦面材料，使得控制阀的使用寿命大大提高，有效减少了主节流口35开启时从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30中的空气；3、设计了散热-加热系统，利用线圈23发热的热量来加热调压腔25，同时解决了空气在减压膨胀过程中调压腔25结露与结冰、线圈23发热两个问题，且通过这种中空的散热和加热空间结构，能减少贵重主阀材料的使用，有助于节省成本和轻量化，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为8mm，控制阀检修周期较未改进前延长了40％；4、通过硅胶棒37的设置，操作人员能通过观察玻璃管38内硅胶棒37的状态来判断调压腔25内空气水分程度，以此为依据手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度，这又进一步抑制了结霜和结冰的发生；5、设计了新的电源模块54，其具有供电质量高、防误限流作用明显等优点，且通过继电器61、电源检测器63等部件的设计，有效减少了限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。

实施例4:

如图1所示的一种新型融霜及吹扫装置，用于车厢外表面的除霜和吹扫，包括鼓风机1、控制阀2、加热箱3、太阳能电池4、电加热器5、除霜吹扫喷嘴6、温度传感器7和控制器8；所述鼓风机1、控制阀2、加热箱3和太阳能电池4均设置在车厢顶部，所述电加热器5设置在加热箱3内，太阳能电池4用于为所述电加热器5供电；所述除霜吹扫喷嘴6与加热箱3连通，且其紧贴车厢外侧面设置；所述温度传感器7设置在车厢外侧面，用于检测车厢外侧面的温度，所述控制器8设置在驾驶室内，控制阀2用于控制空气流量；空气经过鼓风机1加压后输送至加热箱3进行加热，随后通过除霜吹扫喷嘴6紧贴车厢的外侧面喷出热空气，从而达到除霜及吹扫的目的。所述除霜吹扫喷嘴6由上往下喷气。所述控制器8接收温度传感器7的温度反馈，并发送信号至控制阀2控制空气流量，同时控制器2也能控制所述电加热器5的启停。

如图2所示，控制阀2包括阀壳14、控制器外壳39、主阀、内置压力传感器15、比例电磁铁、比例控制器16和散热-加热系统。主阀安装在阀壳14内，其为两位三通阀，包括端盖17、活塞18、尾盖19、反馈弹簧20和阀体21，反馈弹簧20套接在尾盖19上，活塞18与尾盖19之间为螺纹连接。比例电磁铁包括衔铁22和线圈23，衔铁22的左端固接有推力杆24，端盖17螺纹连接在推力杆24上，活塞18和端盖17均设置在阀体21内。

如图3-5所示，反馈弹簧20所在的腔室称为调压腔25，调压腔25连通有输出口26。阀体21和活塞18的凹陷部分之间构成进气腔27，进气腔27连通有进气口28。尾盖19所在的腔室称为排气腔29，排气腔29连通有排气口30，排气口30连通大气。输出口26向外供气，且进气口28、输出口26和排气口30通过为阀体21配做的导流板31与外部连通。阀体21的左端设置有第一凸台32，第一凸台32与尾盖19的右侧面构成主节流口33。活塞18的右端设置有第二凸台34，第二凸台34与端盖17的左侧面构成溢流口35。端盖17的左侧面上还设置有密封环槽(图中未示出)，密封环槽用于与第二凸台34配合当溢流口35关闭时防止溢流口35漏气，密封环槽的表面上敷设有一层橡胶层，尾盖19的右侧面处内镶有橡胶密封圈。图3和图4分别给出了减压状态和溢流状态下的空气流向图：当内置压力传感器15检测到的反馈压力小于设定压力时，比例控制器16增大线圈23的输出电流，推力杆24的推力增大，主节流口33的开度变大，使得输出口26的输出压力增加，控制阀2工作在减压状态；相反，当检测到的反馈压力大于设定压力时，比例控制器16减小输出电流，推力杆24的推力减小，主节流口33关闭，溢流口35打开，调压腔25内的空气通过溢流口35排到大气，输出口26的压力降低，控制阀2工作在溢流状态。

发明人经研究发现，在控制阀频繁动作的过程中，活塞18与阀体21之间的接触面很容易发生磨损，长期而往会导致当主节流口33开启时部分空气从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30，这对控制阀的精确控制很不利，因此活塞18的外表面上设置有一层高分子复合尼龙层36，该高分子复合尼龙层36由二元胺与二元酸通过缩聚制得，且在缩聚过程中添加有环氧树脂及玻璃纤维，其材质抗磨系数是30#钢的2-3倍，耐磨蚀性能是30#钢的1.5倍，剪切强度为30—40MPa，耐疲劳性能突出，这从很大程度上减轻了磨损，延长了阀芯的使用寿命。调压腔25内还设置有用于检测阀内空气水分的硅胶棒37，硅胶棒37的一端悬置于调压腔25内，另一端延伸出阀壳14外，且延伸出阀壳14外的部分套装在玻璃管38中(见图5)，玻璃管38固接在阀壳14的表面上。比例控制器设置在控制器外壳39内，内置压力传感器15为HT19型硅压阻式传感器，用于测量调压腔25内的空气压力并将检测到的压力值转换为电压信号，它的核心是高稳定性的扩散硅元件，其工作原理是通过隔离膜片及硅油将被测介质的差压传递到硅桥片，利用扩散硅的压阻效应原理测量空气压力的大小，用5V电源供电。

在控制阀的使用中存在两方面的问题：(1)空气在减压膨胀过程，急剧降温使水分迅速析出，因此调压腔的结露与结冰现象严重，极大地影响了元件的性能及寿命；(2)对于采用比例电磁铁的控制阀来说，在维持输出压力的过程中，比例电磁铁需要持续消耗电能，使得控制阀的整机功耗提高，导致线圈23发热的问题较其它阀类严重。因此如图2和5所示，还设计了散热-加热系统，其包括环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43，环形散热空间40环绕在容纳线圈23的散热槽壁44外，环形散热空间40的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的出口相连通，集气盒42集成在阀壳14的下部表面上，集气盒42设置在低点的原因在于方便通过开启设置在集气盒42底部的排水阀51来排掉换热环路中的积水，保证换热的效率和减轻换热面腐蚀。环形加热空间41环绕在调压腔25的加热槽壁45外，环形加热空间41的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的入口相连通(由于视图角度原因，图2未示出环形散热空间40和环形加热空间41的连通接口)，为了保证传热效率，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为7mm。主散热体43集成在控制器外壳39的上部表面上，包括多根水平布置的小直径散热管46和2个竖直布置的空心支撑体47，小直径散热管46与空心支撑体47一体成型并相互连通。进气口28的管道底部还连接有动力管48至集气盒42，动力管48上设置有减压阀49。在环形散热空间40至集气盒42、集气盒42至环形加热空间41的管道上均设置有单向逆止阀50，其安装方向分别由环形散热空间40指向集气盒42、由集气盒42指向环形加热空间44，用于保证换热环路的空气按既定方向流动。控制阀2工作时，环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43共同构成一个换热环路，在动力管48内空气的压力驱动下进行循环，线圈23的热量通过散热槽壁44传递到环形散热空间40的空气中，而后依次进入集气盒42和环形加热空间41，在环形加热空间41中通过加热壁槽45将热量传递至调压腔25以加热调压腔25内的空气，用于提高调压腔25内经减压的空气温度，使其尽量高于空气中水分的露点温度以减少结霜；加热后的空气继续被驱动至主散热体43，在主散热体43中通过多根小直径散热管46将多余的热量传递到环境空气中，经主散热体43降温后的空气再次进入到环形散热空间40，至此完成一个热力循环。减压阀49用于调节换热环路的流速，进而控制线圈23的温度和调压腔25内空气的温度，当操作人员观察到玻璃管38内的硅胶棒37由蓝色变为红色(表明硅胶棒37吸水较多)时，手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度。

如图6所示，比例控制器16包括单片机52、功率驱动模块53和电源模块54，其中单片机52和功率驱动模块53相连，功率驱动模块53用于向线圈23供电以驱动衔铁22运动。如图7所示，电源模块54用于向功率驱动模块53供电，电源模块54包括依次相连的方向二极管55、限流电阻56和π型LC滤波器，方向二极管55用于避免电源反接对电路的损害，限流电阻56包括2个并联的功率为0.25W、阻值为1Ω的保护电阻，用于防止线圈23短路烧毁电路板，π型LC滤波器用于减弱电路中的纹波噪声，其包括2个电容器57和1个电感器58。方向二极管55前还并联2个旁通电容59，限流电阻56和π型LC滤波器之间还并联有1个瞬变电压抑制二极管60，用于抑制电路中的电压峰值。电源模块54的输出端同时作为内置压力传感器15的备用电源，其通过继电器61、降压变压器62与内置压力传感器15相连。内置压力传感器15的正常工作电源64(由市电经简单降压得到)上设置有电源检测器63，当电源检测器63(现有技术，市场上能检测电源信号的电源检测仪均可使用)检测到正常工作电源64失电时，发送电平信号至继电器61，继电器61在电平信号的作用下吸合从而接通电源模块54至降压变压器62的电路向内置压力传感器15供电。这种供电方式的好处在于，在现有技术中，内置压力传感器15的正常工作电源往往是集成在电源模块54中，但是其实内置压力传感器15对电源的质量要求并不高，所以正常工作电源64可以使用未经电源模块54处理的电源，只有在正常工作电源64失电时才自动通过继电器61切换至电源模块54供电，这样可以减少限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。比例控制器16中其它未涉及的部分，均可由现有技术实现，故本实施例不再详述。

在本实施例的可旋转式摄像装置中，1、利用气动技术和太阳能技术，将车辆的除霜和吹扫功能一体化，经济实用、能源清洁、结构简单；2、设计了新的控制阀，结构简单合理，能实现供气压力的准确控制，对并对其部件的密封进行了重新布局，同时采用新的材料高分子复合尼龙层36来代替现有的磨擦面材料，使得控制阀的使用寿命大大提高，有效减少了主节流口35开启时从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30中的空气；3、设计了散热-加热系统，利用线圈23发热的热量来加热调压腔25，同时解决了空气在减压膨胀过程中调压腔25结露与结冰、线圈23发热两个问题，且通过这种中空的散热和加热空间结构，能减少贵重主阀材料的使用，有助于节省成本和轻量化，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为7mm，控制阀检修周期较未改进前延长了45％；4、通过硅胶棒37的设置，操作人员能通过观察玻璃管38内硅胶棒37的状态来判断调压腔25内空气水分程度，以此为依据手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度，这又进一步抑制了结霜和结冰的发生；5、设计了新的电源模块54，其具有供电质量高、防误限流作用明显等优点，且通过继电器61、电源检测器63等部件的设计，有效减少了限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。

实施例5：

如图1所示的一种新型融霜及吹扫装置，用于车厢外表面的除霜和吹扫，包括鼓风机1、控制阀2、加热箱3、太阳能电池4、电加热器5、除霜吹扫喷嘴6、温度传感器7和控制器8；所述鼓风机1、控制阀2、加热箱3和太阳能电池4均设置在车厢顶部，所述电加热器5设置在加热箱3内，太阳能电池4用于为所述电加热器5供电；所述除霜吹扫喷嘴6与加热箱3连通，且其紧贴车厢外侧面设置；所述温度传感器7设置在车厢外侧面，用于检测车厢外侧面的温度，所述控制器8设置在驾驶室内，控制阀2用于控制空气流量；空气经过鼓风机1加压后输送至加热箱3进行加热，随后通过除霜吹扫喷嘴6紧贴车厢的外侧面喷出热空气，从而达到除霜及吹扫的目的。所述除霜吹扫喷嘴6由上往下喷气。所述控制器8接收温度传感器7的温度反馈，并发送信号至控制阀2控制空气流量，同时控制器2也能控制所述电加热器5的启停。

如图2所示，控制阀2包括阀壳14、控制器外壳39、主阀、内置压力传感器15、比例电磁铁、比例控制器16和散热-加热系统。主阀安装在阀壳14内，其为两位三通阀，包括端盖17、活塞18、尾盖19、反馈弹簧20和阀体21，反馈弹簧20套接在尾盖19上，活塞18与尾盖19之间为螺纹连接。比例电磁铁包括衔铁22和线圈23，衔铁22的左端固接有推力杆24，端盖17螺纹连接在推力杆24上，活塞18和端盖17均设置在阀体21内。

如图3-5所示，反馈弹簧20所在的腔室称为调压腔25，调压腔25连通有输出口26。阀体21和活塞18的凹陷部分之间构成进气腔27，进气腔27连通有进气口28。尾盖19所在的腔室称为排气腔29，排气腔29连通有排气口30，排气口30连通大气。输出口26向外供气，且进气口28、输出口26和排气口30通过为阀体21配做的导流板31与外部连通。阀体21的左端设置有第一凸台32，第一凸台32与尾盖19的右侧面构成主节流口33。活塞18的右端设置有第二凸台34，第二凸台34与端盖17的左侧面构成溢流口35。端盖17的左侧面上还设置有密封环槽(图中未示出)，密封环槽用于与第二凸台34配合当溢流口35关闭时防止溢流口35漏气，密封环槽的表面上敷设有一层橡胶层，尾盖19的右侧面处内镶有橡胶密封圈。图3和图4分别给出了减压状态和溢流状态下的空气流向图：当内置压力传感器15检测到的反馈压力小于设定压力时，比例控制器16增大线圈23的输出电流，推力杆24的推力增大，主节流口33的开度变大，使得输出口26的输出压力增加，控制阀2工作在减压状态；相反，当检测到的反馈压力大于设定压力时，比例控制器16减小输出电流，推力杆24的推力减小，主节流口33关闭，溢流口35打开，调压腔25内的空气通过溢流口35排到大气，输出口26的压力降低，控制阀2工作在溢流状态。

发明人经研究发现，在控制阀频繁动作的过程中，活塞18与阀体21之间的接触面很容易发生磨损，长期而往会导致当主节流口33开启时部分空气从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30，这对控制阀的精确控制很不利，因此活塞18的外表面上设置有一层高分子复合尼龙层36，该高分子复合尼龙层36由二元胺与二元酸通过缩聚制得，且在缩聚过程中添加有环氧树脂及玻璃纤维，其材质抗磨系数是30#钢的2-3倍，耐磨蚀性能是30#钢的1.5倍，剪切强度为30—40MPa，耐疲劳性能突出，这从很大程度上减轻了磨损，延长了阀芯的使用寿命。调压腔25内还设置有用于检测阀内空气水分的硅胶棒37，硅胶棒37的一端悬置于调压腔25内，另一端延伸出阀壳14外，且延伸出阀壳14外的部分套装在玻璃管38中(见图5)，玻璃管38固接在阀壳14的表面上。比例控制器设置在控制器外壳39内，内置压力传感器15为HT19型硅压阻式传感器，用于测量调压腔25内的空气压力并将检测到的压力值转换为电压信号，它的核心是高稳定性的扩散硅元件，其工作原理是通过隔离膜片及硅油将被测介质的差压传递到硅桥片，利用扩散硅的压阻效应原理测量空气压力的大小，用5V电源供电。

在控制阀的使用中存在两方面的问题：(1)空气在减压膨胀过程，急剧降温使水分迅速析出，因此调压腔的结露与结冰现象严重，极大地影响了元件的性能及寿命；(2)对于采用比例电磁铁的控制阀来说，在维持输出压力的过程中，比例电磁铁需要持续消耗电能，使得控制阀的整机功耗提高，导致线圈23发热的问题较其它阀类严重。因此如图2和5所示，还设计了散热-加热系统，其包括环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43，环形散热空间40环绕在容纳线圈23的散热槽壁44外，环形散热空间40的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的出口相连通，集气盒42集成在阀壳14的下部表面上，集气盒42设置在低点的原因在于方便通过开启设置在集气盒42底部的排水阀51来排掉换热环路中的积水，保证换热的效率和减轻换热面腐蚀。环形加热空间41环绕在调压腔25的加热槽壁45外，环形加热空间41的一端与集气盒42相连通，另一端与主散热体43的入口相连通(由于视图角度原因，图2未示出环形散热空间40和环形加热空间41的连通接口)，为了保证传热效率，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为6mm。主散热体43集成在控制器外壳39的上部表面上，包括多根水平布置的小直径散热管46和2个竖直布置的空心支撑体47，小直径散热管46与空心支撑体47一体成型并相互连通。进气口28的管道底部还连接有动力管48至集气盒42，动力管48上设置有减压阀49。在环形散热空间40至集气盒42、集气盒42至环形加热空间41的管道上均设置有单向逆止阀50，其安装方向分别由环形散热空间40指向集气盒42、由集气盒42指向环形加热空间44，用于保证换热环路的空气按既定方向流动。控制阀2工作时，环形散热空间40、环形加热空间41、集气盒42和主散热体43共同构成一个换热环路，在动力管48内空气的压力驱动下进行循环，线圈23的热量通过散热槽壁44传递到环形散热空间40的空气中，而后依次进入集气盒42和环形加热空间41，在环形加热空间41中通过加热壁槽45将热量传递至调压腔25以加热调压腔25内的空气，用于提高调压腔25内经减压的空气温度，使其尽量高于空气中水分的露点温度以减少结霜；加热后的空气继续被驱动至主散热体43，在主散热体43中通过多根小直径散热管46将多余的热量传递到环境空气中，经主散热体43降温后的空气再次进入到环形散热空间40，至此完成一个热力循环。减压阀49用于调节换热环路的流速，进而控制线圈23的温度和调压腔25内空气的温度，当操作人员观察到玻璃管38内的硅胶棒37由蓝色变为红色(表明硅胶棒37吸水较多)时，手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度。

如图6所示，比例控制器16包括单片机52、功率驱动模块53和电源模块54，其中单片机52和功率驱动模块53相连，功率驱动模块53用于向线圈23供电以驱动衔铁22运动。如图7所示，电源模块54用于向功率驱动模块53供电，电源模块54包括依次相连的方向二极管55、限流电阻56和π型LC滤波器，方向二极管55用于避免电源反接对电路的损害，限流电阻56包括2个并联的功率为0.25W、阻值为1Ω的保护电阻，用于防止线圈23短路烧毁电路板，π型LC滤波器用于减弱电路中的纹波噪声，其包括2个电容器57和1个电感器58。方向二极管55前还并联2个旁通电容59，限流电阻56和π型LC滤波器之间还并联有1个瞬变电压抑制二极管60，用于抑制电路中的电压峰值。电源模块54的输出端同时作为内置压力传感器15的备用电源，其通过继电器61、降压变压器62与内置压力传感器15相连。内置压力传感器15的正常工作电源64(由市电经简单降压得到)上设置有电源检测器63，当电源检测器63(现有技术，市场上能检测电源信号的电源检测仪均可使用)检测到正常工作电源64失电时，发送电平信号至继电器61，继电器61在电平信号的作用下吸合从而接通电源模块54至降压变压器62的电路向内置压力传感器15供电。这种供电方式的好处在于，在现有技术中，内置压力传感器15的正常工作电源往往是集成在电源模块54中，但是其实内置压力传感器15对电源的质量要求并不高，所以正常工作电源64可以使用未经电源模块54处理的电源，只有在正常工作电源64失电时才自动通过继电器61切换至电源模块54供电，这样可以减少限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。比例控制器16中其它未涉及的部分，均可由现有技术实现，故本实施例不再详述。

在本实施例中，1、利用气动技术和太阳能技术，将车辆的除霜和吹扫功能一体化，经济实用、能源清洁、结构简单；2、设计了新的控制阀，结构简单合理，能实现供气压力的准确控制，对并对其部件的密封进行了重新布局，同时采用新的材料高分子复合尼龙层36来代替现有的磨擦面材料，使得控制阀的使用寿命大大提高，有效减少了主节流口35开启时从磨损处旁路掉溢流口35漏入到排气口30中的空气；3、设计了散热-加热系统，利用线圈23发热的热量来加热调压腔25，同时解决了空气在减压膨胀过程中调压腔25结露与结冰、线圈23发热两个问题，且通过这种中空的散热和加热空间结构，能减少贵重主阀材料的使用，有助于节省成本和轻量化，散热槽壁44和加热槽壁45均由铝合金制成，且厚度为6mm，控制阀检修周期较未改进前延长了50％；4、通过硅胶棒37的设置，操作人员能通过观察玻璃管38内硅胶棒37的状态来判断调压腔25内空气水分程度，以此为依据手动开大减压阀49的开度以提高调压腔25内空气的温度，这又进一步抑制了结霜和结冰的发生；5、设计了新的电源模块54，其具有供电质量高、防误限流作用明显等优点，且通过继电器61、电源检测器63等部件的设计，有效减少了限流电阻56等元件的功率消耗，起到节省控制阀运行电耗的作用，同时也提高了系统工作的安全性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种新型融霜及吹扫装置，用于车厢外表面的除霜和吹扫，其特征是，包括鼓风机、控制阀、加热箱、太阳能电池、电加热器、除霜吹扫喷嘴、温度传感器和控制器；所述控制阀包括阀壳、控制器外壳、主阀、内置压力传感器、比例电磁铁、比例控制器和散热-加热系统；所述主阀安装在阀壳内，其为两位三通阀，主阀包括端盖、活塞、尾盖、反馈弹簧和阀体，反馈弹簧套接在尾盖上，活塞与所述尾盖之间为螺纹连接；所述比例电磁铁包括衔铁和线圈，衔铁的左端固接有推力杆，所述端盖螺纹连接在推力杆上，所述活塞和端盖均设置在阀体内；

反馈弹簧所在的腔室称为调压腔，调压腔连通有输出口；所述阀体和活塞的凹陷部分之间构成进气腔，进气腔连通有进气口；所述尾盖所在的腔室称为排气腔，排气腔连通有排气口，排气口连通大气；所述输出口向外供气，且进气口、输出口和排气口通过为阀体配做的导流板与外部连通；阀体的左端设置有第一凸台，第一凸台与尾盖的右侧面构成主节流口；活塞的右端设置有第二凸台，第二凸台与端盖的左侧面构成溢流口；端盖的左侧面上还设置有密封环槽，所述密封环槽用于与第二凸台配合当溢流口关闭时防止溢流口漏气，密封环槽的表面上敷设有一层橡胶层，尾盖的右侧面处内镶有橡胶密封圈；所述活塞的外表面上设置有一层高分子复合尼龙层，该高分子复合尼龙层由二元胺与二元酸通过缩聚制得，且在缩聚过程中添加有环氧树脂及玻璃纤维；调压腔内还设置有用于检测阀内空气水分的硅胶棒，所述硅胶棒的一端悬置于调压腔内，另一端延伸出阀壳外，且延伸出阀壳外的部分套装在玻璃管中，所述玻璃管固接在阀壳的表面上；所述比例控制器设置在控制器外壳内，内置压力传感器为HT19型硅压阻式传感器，用于测量调压腔内的空气压力并将检测到的压力值转换为电压信号；

所述鼓风机、控制阀、加热箱和太阳能电池均设置在车厢顶部，所述电加热器设置在加热箱内，太阳能电池用于为所述电加热器供电；所述除霜吹扫喷嘴与加热箱连通，且其紧贴车厢外侧面设置；所述除霜吹扫喷嘴由上往下喷气；所述温度传感器设置在车厢外侧面，用于检测车厢外侧面的温度，所述控制器设置在驾驶室内，控制阀用于控制空气流量；所述控制器接收温度传感器的温度反馈，并发送信号至控制阀控制空气流量，同时控制器也能控制所述电加热器的启停；空气经过鼓风机加压后输送至加热箱进行加热，随后通过除霜吹扫喷嘴紧贴车厢的外侧面喷出热空气，从而达到除霜及吹扫的目的。

2.根据权利要求1所述的一种新型融霜及吹扫装置，其特征是，所述散热-加热系统包括环形散热空间、环形加热空间、集气盒和主散热体，环形散热空间环绕在容纳线圈的散热槽壁外，所述环形散热空间的一端与集气盒相连通，另一端与主散热体的出口相连通，集气盒集成在阀壳的下部表面上；所述环形加热空间环绕在调压腔的加热槽壁外，环形加热空间的一端与集气盒相连通，另一端与主散热体的入口相连通，散热槽壁和加热槽壁均由铝合金制成，且厚度为10mm；主散热体集成在所述控制器外壳的上部表面上，包括多根水平布置的小直径散热管和2个竖直布置的空心支撑体，所述小直径散热管与空心支撑体一体成型并相互连通；进气口的管道底部还连接有动力管至集气盒，所述动力管上设置有减压阀；在环形散热空间至集气盒、集气盒至环形加热空间的管道上均设置有单向逆止阀，其安装方向分别由环形散热空间指向集气盒、由集气盒指向环形加热空间；所述控制阀工作时，环形散热空间、环形加热空间、集气盒和主散热体共同构成一个换热环路，在动力管内空气的压力驱动下进行循环，线圈的热量通过散热槽壁传递到环形散热空间的空气中，而后依次进入集气盒和环形加热空间，在环形加热空间中通过加热壁槽将热量传递至调压腔以加热调压腔内的空气，用于提高调压腔内经减压的空气温度以减少结霜；加热后的空气继续被驱动至主散热体，在主散热体中通过多根小直径散热管将多余的热量传递到环境空气中，经主散热体降温后的空气再次进入到环形散热空间，至此完成一个热力循环；所述减压阀用于调节换热环路的流速，进而控制线圈的温度和调压腔内空气的温度，当操作人员观察到所述玻璃管内的硅胶棒由蓝色变为红色时，手动开大减压阀的开度以提高调压腔内空气的温度；

所述比例控制器包括单片机、功率驱动模块和电源模块，其中单片机和功率驱动模块相连，功率驱动模块用于向线圈供电以驱动衔铁运动；电源模块用于向功率驱动模块供电，所述电源模块包括依次相连的方向二极管、限流电阻和π型LC滤波器，所述方向二极管用于避免电源反接对电路的损害，所述限流电阻包括2个并联的功率为0.25W、阻值为1Ω的保护电阻，用于防止线圈短路烧毁电路板；所述π型LC滤波器用于减弱电路中的纹波噪声，其包括2个电容器和1个电感器；所述方向二极管前还并联2个旁通电容，限流电阻和π型LC滤波器之间还并联有1个瞬变电压抑制二极管，用于抑制电路中的电压峰值；所述电源模块的输出端同时作为内置压力传感器的备用电源，其通过继电器、降压变压器与所述内置压力传感器相连；所述内置压力传感器的正常工作电源上设置有电源检测器，当电源检测器检测到所述正常工作电源失电时，发送电平信号至继电器，继电器在电平信号的作用下吸合从而接通电源模块至降压变压器的电路向内置压力传感器供电。

3.根据权利要求2所述的一种新型融霜及吹扫装置，其特征是，当内置压力传感器检测到的反馈压力小于设定压力时，比例控制器增大线圈的输出电流，推力杆的推力增大，主节流口的开度变大，使得输出口的输出压力增加，此时控制阀工作在减压状态；相反当检测到的反馈压力大于设定压力时，比例控制器减小输出电流，推力杆的推力减小，主节流口关闭，溢流口打开，调压腔内的空气通过溢流口排到大气，输出口的压力降低，此时控制阀工作在溢流状态。