CN108372771A - 用于使用电响应叶片的hvac出口流量控制通风口的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于控制流体流动的方向的系统。该系统可包括用于导通该流体流动的通风口。该通风口可具有支撑在该通风口内的叶片，且该叶片的至少一部分由电响应材料形成。该叶片在当电信号未施加至其时呈第一形状并且可在当电信号施加至其时变形成第二形状。电信号源电联接至该叶片，以施加电信号至该叶片。控制器可控制将该电信号施加至该叶片以在不同方向上引导所述流体流动的方式来控制所述叶片的形状。

Description

用于使用电响应叶片的HVAC出口流量控制通风口的系统和 方法
技术领域
本发明涉及用于使用电响应叶片来控制流过通风口或端口的流体的系统和方法。
背景技术
在此提供的背景描述旨在大致呈现本发明的内容的目的。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。
在比如汽车和卡车的车辆中，，车辆的仪表板包括多个通风口的使用，冷或热空气通过该多个通风口可通过限定的加热/通风/空气调节(HVAC) 系统引导进乘客舱室中。该通风口通常在仪表板上间隔开，以分散贯穿乘客舱室的冷或加热的空气流。该通风口通常包括安装至框架的多个叶片。该通风口可具有操纵杆，乘客可以或者从左向右和/或向上和向下移动该操纵杆以移动叶片。该叶片调节离开通风口的空气流的方向。
然而，该操纵杆部分地阻断通过通风口的空气流。另外，用户可能需要来反复地调节叶片以使得车辆的乘客室内的空气流最优化。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种用于控制流体流动的方向的系统。该系统可包括通风口，该通风口用于导通流体使其流进限定区域。在通风口内支撑的叶片可包括由电响应材料形成的至少一部分，当没有电信号施加至该至少一部分时，其呈第一形状，且当电信号施加至该至少一部分时，其可变形成第二形状。可使用电联接至叶片的电信号源来施加电信号至叶片。可使用控制将电信号施加至叶片的控制器来以一种方式来控制叶片的形状，其引起叶片以不同的方向引导流体流动。
在另一方面，本发明涉及一种用于控制流体流动的方向的系统。该系统可包括通风口，该通风口用于导通流体使其流进限定区域。通风口可包括支撑在通风口内的多个叶片。每个叶片可包括由电致动聚合物形成的至少一部分，该至少一部分使得每个叶片：在当未向其施加电信号时呈第一形状并在当向其施加电信号时可变形成第二形状。通风口还可包括电联接至叶片中的每个的直流(DC)信号源，该信号源施加电信号至叶片中的每个，以及控制施加至叶片的电信号以引起叶片交替地变形并返回未变形状态以在不同方向上引导流体流动的控制器。
从详细说明、权利要求书和附图将更容易理解本发明的应用的其它领域。详细说明和具体实例仅仅旨在示出的目的，且并不意于限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图将更完全地理解本发明，其中：
图1是简化的机动车辆仪表板的方框图，该仪表板示出了根据本发明的一个实例的一对通风口，其可与车辆的HVAC系统相关联，且通风口中的每个包括根据本发明的可变形叶片；
图2是示出了可用于控制通风口的叶片的形状的各个部件的方框图；
图3-5示出了通风口内的一个叶片的简化侧视图，其示出了叶片可变形以控制通过通风口的空气流的方向的各种形状；
图6示出了本发明的可变形叶片的一个实例，其可被用于完全地阻断导管中的一个流动路径，且同时打开不同的流动路径，从而用作流动引导阀；以及
图7示出了叶片的一个实例的平面视图，该叶片由部分的电响应材料和部分的非电响应材料组成。
在附图中，附图标记可被再使用以标识类似的和/或相同的元件。
具体实施方式
参考图1，多个通风口10包括根据本发明的一个实例的多个叶片12。在该实例中，示出了在车辆的仪表板中安装的两个通风口10，尽管通风口 10可以安装在挡泥板、顶篷或不需要施加来自车辆HVAC系统的热和/或冷空气的任何其它期望的位置之中。尽管已经示出了两个通风口10，本发明并不限制于任何特定数目的通风口10和/或叶片12。该通风口10每个将流体流动(例如，热空气和/或冷空气)通进限定区域，例如机动车辆的乘客室。
在一些实例中，叶片12整体地或部分地由电响应材料(例如电致动聚合物)构造。电致动聚合物的量足以允许叶片12在当电信号(例如直流(DC)信号)施加至叶片中的每个时发生弯曲。取决于每个叶片12怎样构造，例如，当构造叶片12时怎样采用电致动聚合物，可以控制叶片 12弯曲或变形的方式。还可通过施加至每个叶片12的DC信号来控制变形量或变形度。由于电致动聚合物的特征是当从其移除电信号时它们返回至初始形状，这使得当施加形式为间歇的或脉冲形的DC信号至叶片12 时能够获取振荡运动。可从多个公司购得电致动聚合物，例如：丹麦诺德堡的Danfoss PolyPower A/S；日本大阪的EAMEX公司；美国新墨西哥州阿尔伯克基的Environmental Robots有限公司；丹麦灵比的LEAPTechnology；以及美国弗吉尼亚州布莱克斯堡的Nanosonic有限公司。
在一些实例中，电致动聚合物在当构成叶片12时可与其它非电响应材料组合，或者可选地，叶片12的部分或子部分由电致动聚合物形成。使用电致动聚合物形成的部分可位于叶片12的区域，这使得当施加DC信号至叶片时叶片能够产生期望的变形或弯曲。
参考图2，通过控制电信号的施加来控制叶片12的变形，电信号在该实例中为来自DC信号源16的通过叶片12的DC电压。DC信号源16可为正压电源或负压电源，或者它可能能够同时提供正DC信号和负DC信号。根据需要，可打开或关闭DC信号源16，以获取期望的叶片12的运动(即，变形)。DC信号源16可由发动机控制器18控制，该控制器还可控制车辆的HVAC系统20的操作，在该操作中使用了通风口10。可选地，发动机控制器可以为车辆的发动机控制单元(ECU)。中间交换网络16a 也是可选的。倘若包括中间交换网络16a，则它可由发动机控制器18控制并位于DC信号源16与叶片12之间，且在不同的时间被用于控制将DC 电压施加至不同的叶片。因而，一些叶片12可被维持处于它们的“休息”状态(即，未变形状态)，同时电致动其它叶片以变形。可选地，用户可接合电子开关20a可电连接至发动机控制器18，以使得用户能够打开或关闭通风口10中的一个或多个，且因而对乘客舱室内的空气流的方向具有一定程度的控制。电子开关20a还可以使得用户能够选择在给定通风口10 内的电激励的一组或多组叶片12，或者可能地来命令所有通风口保持敞开或完全地关闭。
还可想到的是，一些叶片12的实施可位于形成HVAC系统20的一个或多个管道22内，如示出为叶片12’。以这样的方式，叶片12’中的一个或多个可用于控制通过HVAC系统20的各个管道的热空气和冷空气的路线规定。
参考图3-5，示出了叶片12中的一个的简化侧视图，以示出叶片12 可以怎样变形来控制通过通风口10的空气流的方向。在图3-5中，叶片12被示出支撑在点12a处。图3示出了叶片12可怎样变形来接触通风口 10的上部内壁部分10a，这有助于以向上的方向将空气流引导出通风口10。图4示出了处于未变形或“休息”状态的叶片12，这允许从通风口10直线地引导出空气流。图5示出了处于向下变形状态的叶片12，其邻接通风口 10的下部内壁部分10b，这导致空气流以向下的方向离开通风口。如上所述，通过叶片的具体构造或者通过叶片怎样安装在通风口10中可实现叶片12的弯曲运动方向。更进一步，通过内壁部分10a和10b的曲率可以部分地调整空气流离开每个通风口10的方向。内壁部分10a和10b可以以一种方式形成：其可与叶片12的形状一起有助于将空气流以一个、两个或多个不同的方向通过通风口10，这取决于叶片12的形状。可选地，交替地使用负DC电压和正DC电压可以实现叶片12不同方向上的弯曲运动。因此，将理解的是，当施加DC信号至叶片12时，简单地改变DC信号的极性(从正到负)，可能足以引起相同叶片12的两个不同的变形。
图6示出了根据本发明的另一实施例的叶片100，其中，在点100a处，叶片被固定至导管102的内壁。在一个方向(以实线示出)中，叶片100 操作以完全地阻断流体流动(例如，空气)进入导管104的分开部分。但是，当电激励时，叶片100变形(即，弯曲)，如通过虚线100’代表，以打开进入导管104的流动路径，同时阻断通过导管102的流动。因而，叶片100操作为定向阀。叶片100可用于控制几乎任何类型的流体的流动，提供的选择用于该叶片100的指定材料与待控制的流体相兼容。因而，叶片100’可被用于控制空气、气体或者甚至液体的流动方向。
图7示出了根据本发明的另一实施例的叶片200，其中，该叶片仅仅部分由电响应材料制成。部分202包括电响应材料，例如，其可以为电致动聚合物或任何其它的电响应材料。部分204可由非电响应材料制成，例如塑料或金属。
在汽车应用中，期望的是，叶片12可用于以一种方式自动地控制离开通风口10的空气流，该方式引起引导空气流从车辆的乘客舱室内的驾驶员侧到乘客侧侧向地返回和前进，以振动的方式，以便更均匀地分散乘客舱室内的热空气或冷空气。显著的优点为：由于不需要在通风口10上设置用于操作员来调节的可抓持的元件，因此通过通风口的空气流未被阻挡。跟需要传统的用于手动通风口调节的可抓持的部分的较大通风口相比，这使得能够实现更小面积的通风口(用于获取一定程度上的空气流)。电子开关20a可使得用户能够通过使用单个命令(例如，触摸屏上的单个触摸命令)来施加相同的信号(例如，关闭通风口)至所有的通风口。
叶片12可集成至现有的通风口结构中，仅仅需要极小的修改。此外，叶片12并未显著地使得通风口10的构造复杂化和/或明显地增加车辆 HVAC系统的整体成本或车辆的重量。
前述说明在本质上仅仅是示意性的，且决不意于限制本发明、它的应用或使用。本发明的广泛教导可以通过各种形式来实施。因此，尽管本发明包括了特定实例，但是本发明的真实范围不应该局限于此，因为在研究了附图、说明书和所附权利要求之后，其它修改将变得显而易见。应当理解的是，在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的顺序(或者同时地)来执行方法内的一个或多个步骤。另外，尽管以上描述的实施例中的每个具有特定特征，有关本发明的任何实施例所描述的那些特征中的任何一个或多个可以实施为其它实施例中的任何一个的特征和/或与该特征相组合，即使该组合未明确地描述。换句话说，所描述的实施例并不是相互排斥的，且彼此相互之间的一个或多个实施例的排列落在本发明的范围内。
使用各种术语来描述两个元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“联接”、“邻近”、“相邻于”、“位于……顶部”、“在……之上”、“在……之下”和“设置”，除非明确地描述为为“直接地”，当以以上公开内容描述第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可为直接的关系，其中在第一元件与第二元件之间不存在其它中间元件，但也可以为间接关系，其中，在第一元件与第二元件之间存在(空间地或功能地)一个或多个中间元件。如在此使用，短语“A、 B和C中的至少一个”应当构造成意味着逻辑(A或B或C)，使用非排他性逻辑或，且不应当构造成意味着“A中的至少一个、B中的至少一个和C 中的至少一个”。
在附图中，箭头的方向，如箭头形所指示，通常证明对图示有意义的 (例如，数据或指令)信息流动。例如，当元件A和元件B交换各种信息但从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，该箭头可从元件A指向元件B。该单向箭头并不意味着没有其它信息从元件B传输至元件A。另外，针对从元件A发送至元件B的信息，元件B可发送该信息的请求或该信息的接收确认至元件A。
在本申请中，包括以下的定义，术语“模块”或术语“控制器”可利用术语“电路”代替。术语“模块”可指代以下项或为以下项的一部分或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合的模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列 (FPGA)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或成组的)；储存由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的、专用的或成组的)；提供所描述功能地其它合适的硬件部件；或者以上项中的一些或所有的组合，例如片上系统。
该模块可包括一个或多个接口电路。在一些实例中，接口电路可包括有线或无线的接口，该接口连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN) 或它们的组合。本发明的任何指定模块的功能可分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在另一实例中，服务器 (还已知为远端或云端)模块可完成一些代表客户端模块的功能。
在35 U.S.C.§112(f)的含义内，在权利要求中引入的元件均不意于是装置加功能元件，除非使用短语“用于……的装置”特别指出该元件，或者在方法权利要求的情况下，用短语“用于……的步骤”或“用于……的步骤”指出该元件。

Claims (10)

1.一种用于控制流体流动的方向的系统，包括：
通风口，其用于导通所述流体使其流进限定区域；
叶片，其支撑在所述通风口内并包括在当未向其施加电信号时呈第一形状并在当向其施加电信号时可变形成第二形状的电响应材料形成的至少一部分；
电信号源，其电联接至所述叶片以向所述叶片施加电信号；以及
控制器，所述控制器控制将所述电信号施加至所述叶片来以使得所述叶片在不同方向上引导所述流体流动的方式来控制所述叶片的形状。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电响应材料包括电致动聚合物。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电信号源形成用于产生DC信号的直流(DC)信号源。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括发动机控制单元(发动机控制器)。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括用于施加流体流动至所述通风口的加热、通风、空气调节(HVAC)系统。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述流体流动包括空气流。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述叶片包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括所述电响应材料，所述第二部分由非电响应材料制成。
8.一种用于控制流体流动的方向的系统，包括：
通风口，其用于导通所述流体使其流进限定区域；
多个叶片，其支撑在所述通风口内，每个所述叶片包括由电致动聚合物形成的至少一部分，所述部分使得每个所述叶片在当没有电信号施加至所述叶片时呈第一形状，且在当电信号施加至所述叶片时变形成第二形状；
直流(DC)信号源，其电联接至所述叶片中的每个以向所述叶片中的每个施加电信号；以及
控制器，其控制将所述电信号施加至所述叶片，以引起所述叶片交替地变形并返回未变形状态，以在不同方向上引导所述流体流动。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，每个所述叶片包括：
由所述电致动聚合物形成的第一部分；和
由非电响应材料形成的第二部分。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述电子控制器包括发动机控制单元。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180807

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