SE540311C2 - Konvektorsystem med styrning av ventilenhet - Google Patents

Description

Konvektorsystem med styrning av ventilenhet Uppfinningens område Föreliggande uppfinning avser ett konvektorsystem enligt ingressen av det självständiga patentkravet.

Bakgrund till uppfinningen Ett konvektorsystem är ett uppvärmningssystem som kan användas i till exempel ett fordon, exempelvis en buss. Ett antal värmeavgivande enheter, t.ex. radiatorer, konvektorer, fläktar, etc. är anordnade i fordonet, till exempel längs väggarna vid passagerarsätena och i anslutning till dörrarna. Systemets värmeavgivning regleras ofta i beroende av insignaler från temperaturgivare i fordonet och utanför fordonet.

I följande patentdokument ges exempel på olika värmesystem.

EP-2214922 avser ett värme och/eller kylsystem för fordon. Systemet innefattar ett antal separata kretsar med värmeväxlare för att distribuera värme till olika delar av fordonet. Flödet till varje krets regleras med hjälp av en ventil, och en cirkulationspump är placerad i den gemensamma kretsen för att skapa ett flöde hos värmemediet.

I EP-1354734 beskrivs ett uppvärmningssystem för fordon som innefattar separata kretsar till olika förbrukningsenheter som matas med en gemensam pump.

DE-19824516 beskriver ett värmesystem där vardera av ett antal separata uppvärmningskretsar innefattar en pump.

Ett konventionellt konvektorsystem för ett fordon innefattar vanligtvis en rörledning med ett inlopp och ett utlopp. Rörledningen är anpassad att leda en värmebärande vätska, t.ex. vatten, som avger värme via de värmeavgivande enheterna som är anordnade i anslutning till rörledningen. Enligt en variant av det konventionella systemet finns en ventil anordnad på denna rörledning. Ventilen är en on/off-ventil, dvs. den är antingen helt öppen eller helt stängd.

Då värmebehov finns öppnas ventilen en förutbestämd del av en 10-sekundersperiod. Om endast lite värmebehov finns öppnas ventilen exempelvis två sekunder och är stängd under åtta sekunder. Är värmebehovet stort kan ventilen vara öppen hela 10-sekundersperioden. En ny 10-sekundersperiod följer direkt. Således regleras mängden varmt vatten som förs in i rörledningen av öppningstiden för ventilen. Vidare finns en cirkulationspump anordnad i rörledningen som pumpar runt vattnet för att få en jämn temperatur. Pumpen pumpar runt vattnet så länge som det finns värmebehov, dvs. även då ventilen är stängd under 10-sekundersperioderna.

En nackdel med det beskrivna konvektorsystemet är att cirkulationspumpen har en kort livslängd, kräver regelbunden service och förbrukar ström.

Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat konvektorsystem som har en längre livslängd och därför kräver mindre service, förbrukar mindre ström och som är billigare än dagens system.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen definierad av det självständiga patentkravet.

Föredragna utföringsformer definieras av de osjälvständiga patentkraven.

Således anges ett konvektorsystem för ett fordon. Konvektorsystemet innefattar en rörledning med ett inlopp och ett utlopp, rörledningen är konfigurerad att leda en värmebärande vätska som avger värme via värmeavgivande enheter i fordonet. Konvektorsystemet innefattar en ventilenhet inkopplad på rörledningen, och en styrenhet konfigurerad att generera en ventilstyrsignal för reglering av ventilenheten. Styrenheten är konfigurerad att ta emot åtminstone en insignal innefattande information om begärd värme i fordonet, och att regleringen utförs i beroende av nämnda insignal och en uppsättning regleringskriterier.

Ventilenheten innefattar åtminstone två on/off-ventiler och är styrd av nämnda ventilstyrsignal så att inget flöde, ett mindre flöde eller ett större flöde av den värmebärande vätskan flyter genom ventilenheten. Regleringskriterierna uppvisar åtminstone två tröskelvärden för begärd värme, ett första tröskelvärde T1 är större än noll, och ett andra tröskelvärde T2 som är högre än det första tröskelvärdet T1, och regleringskriterierna innefattar att: - om den begärda värmen överstiger nämnda första tröskelvärde T1 men understiger nämnda andra tröskelvärde T2 är styrenheten konfigurerad att generera en ventilstyrsignal sådan att ett mindre flöde flyter genom ventilenheten, och - om den begärda värmen överstiger nämnda andra tröskelvärde T2 är styrenheten konfigurerad att generera en ventilstyrsignal sådan att ett större flöde flyter genom ventilenheten.

När systemet kallar på värme i konvektorsystemet öppnas således ventilenheten så att den tillåter ett litet flöde som företrädesvis är 5-15% av möjligt totalflöde då den är helt öppen. Detta flöde skall säkerställa en jämn temperatur i kretsen. När systemet kallar på mer värme än det som kan levereras regleras ventilenheten så att ett större flöde medges.

Konvektorsystemet enligt uppfinningen är kostnadseffektivare än dagens system bland annat eftersom cirkulationspumpen som används idag ersätts av en on/offventil, som kräver mindre underhåll, dvs. mindre eftermarknadsproblem, och som har en lägre kostnad.

Enligt en fördelaktig utföringsform ligger inloppet och utloppet nära varandra och därför kan konvektorsystemets rörddragning ändras vilket bidrar till en effektivare värmeavgivning och en jämnare temperatur.

Kort ritningsbeskrivning Figur 1 är ett schematiskt blockschema som visar ett konvektorsystem enligt föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar en schematisk bild av en ventilenhet enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 3 visar grafer som illustrerar olika aspekter av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Konvektorsystemet kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till i figurerna 1 och 2. I figurerna har samma eller likartade detaljer genomgående erhållit samma hänvisningsbeteckning.

I figur 1 visas ett schematiskt blockschema av ett konvektorsystem 2 för ett fordon, till exempel en buss, en lastbil, eller en personbil.

Konvektorsystemet innefattar en rörledning 4 med ett inlopp 6 och ett utlopp 8. Konvektorsystemet 2 är konfigurerat att matas via en matningsrörledning 12 ansluten till inloppet 6 av konvektorsystemet, och att rörledningens utlopp 8 är anslutet till en returledning 14. Matningsrörledningen 12 är på konventionellt sätt kopplad till fordonets förbränningsmotor för uppvärmning av en värmebärande vätska från den alstrade värmen från motorn eller någon annan värmekälla 13. En cirkulationspump 15 är anordnad på matningsrörledningen 12. Flödet för vätskan i rörledningen 4 är som mest i storleksordningen 10-20 liter/minut, exempelvis 15 l/min.

Rörledningen 4 är konfigurerad att leda den värmebärande vätskan så att den avger värme via värmeavgivande enheter 10 i fordonet. De värmeavgivande enheterna 10 utgörs exempelvis av radiatorer, konvektorer, fläktar, etc. och är anordnade i fordonet till exempel längs väggarna vid passagerarsätena och i anslutning till dörrarna.

Vidare innefattar konvektorsystemet en ventilenhet 16 inkopplad på rörledningen 4 och en styrenhet 18 konfigurerad att generera en ventilstyrsignal 20 för reglering av ventilenheten 16.

Styrenheten 18 är konfigurerad att ta emot åtminstone en insignal 22 innefattande information om begärd värme i fordonet, och att regleringen utförs i beroende av insignalen 22 och en uppsättning regleringskriterier. Den begärda värmen bestäms till exempel baserat på temperaturmätningar i och/eller utanför fordonet.

Nämnda ventilenhet 16 innefattar åtminstone två on/off-ventiler 24,26 och är styrd av ventilstyrsignalen 20 så att inget flöde, ett mindre flöde eller ett större flöde av den värmebärande vätskan flyter genom ventilenheten 16.

Regleringskriterierna uppvisar åtminstone två tröskelvärden för begärd värme, ett första tröskelvärde T1 större än noll, och ett andra tröskelvärde T2 som är högre än det första tröskelvärdet T1 , och regleringskriterierna innefattar att: - om den begärda värmen överstiger nämnda första tröskelvärde T1 men understiger nämnda andra tröskelvärde T2 är styrenheten 18 konfigurerad att generera en ventilstyrsignal 20 sådan att ett mindre flöde flyter genom ventilenheten 16, och - om den begärda värmen överstiger nämnda andra tröskelvärde T2 är styrenheten 18 konfigurerad att generera en ventilstyrsignal (20) sådan att ett större flöde flyter genom ventilenheten 16.

Enligt en utföringsform innefattar ventilenheten 16 en första on/off-ventil 24 och en andra on/off-ventil 26 (se figur 2). Rörledningsdelen där den andra on/off-ventilen är inkopplad är inkopplad parallellt med rörledningen där den första on/off-ventilen är inkopplad. Rörledningsdelen med den andra on/off-ventilen 26 utgör således en koppling förbi den första on/off-ventilen 24.

Den andra on/off-ventilen 26 medger ett flöde då den är öppen som utgör en förutbestämd mindre del av det flöde som är möjligt genom den första on/offventilen 24 då den är öppen. Vidare medger den första on/off-ventilen 24 nämnda större flöde då den är öppen och nämnda andra on/off-ventil 26 medger nämnda mindre flöde då den är öppen och den första on/off-ventilen 24 är stängd.

Företrädesvis är det mindre flödet mindre än 25% av det större flödet, och mest föredraget är det mindre flödet i intervallet 5-15% av det större flödet. Enligt en utföringsform ligger det större flödet inom intervallet 10-20 liter/minut, exempelvis 15 l/min.

Ventilstyrsignalen 20 är konfigurerad att reglera den första on/off-ventilen 24 på sådant sätt att den första on/off-ventilen är öppen under en varierbar del av en upprepande aktiveringsperiod A med en förutbestämd varaktighet, exempelvis 10 sekunder. Tidslängden för den varierbara delen är direkt beroende av den begärda värmen. I grafen i figur 3 som illustrerar läget för den första on/offventilen 24 visas drygt tre aktiveringsperioder A1, A2och A3.

Enligt en utföringsform är inloppet 6 och utloppet 8 närbelägna, vilket innebär att de till exempel kan vara anordnade i en kopplingsenhet för anslutning till matningsrörledningen och returledningen. Vidare bildar rörledningen från inloppet till utloppet en slinga sådan att inflödesdelen av rörledningen, dvs. delen av rörledningen från inloppet 6 till en vändpunkt 28, löper parallellt med frånflödesdelen av rörledningen, dvs. delen av rörledningen från vändpunkten till utloppet 8.

Tack vare att inloppet och utloppet är närbelägna förenklas inkopplingen och en mera effektiv värmeavgivning kan åstadkommas jämfört med tidigare system där returledningen var inkopplad till rörledningen närmare ändpunkten för att undvika att cirkulationspumpen pumpade ut varmt vatten.

Med hänvisning till graferna i figur 3 kommer nu regleringen att beskrivas i detalj. Den översta grafen visar begärd värme H. Temperaturen T anges på Y-axeln och tiden t på X-axeln. Tröskelvärdena T1och T2, och ett antal tidpunkter t1-t4är markerade i graferna. Grafen under visar läget för den första on/off-ventilen 24 och grafen längst ner läget för den andra on/off-ventilen 26, O betecknar öppen ventil och C betecknar stängd ventil.

Den begärda värmen H ligger inledningsvis under det första tröskelvärdet T1och då är båda ventilerna stängda, dvs. i läge C. Vid tidpunkten t1blir den begärda värmen H större än T1 , och den andra on/off-ventilen 26 öppnas, dvs. det föreligger ett visst värmebehov som kan tillgodoses med det begränsade flöde som den andra on/off-ventilen 26 medger.

Den begärda värmen H ökar och i tidpunkten t2klarar inte flödet av värmebärande vätska att leverera önskad värme, dvs. H överstiger T2, så även den första on/offventilen 24 öppnas. Beroende på nivån på den begärda värmen H så kommer den varierbara delen av aktiveringsperioden A att anpassas. I grafen framgår att den varierbara delens andel av A ökar för A1, A2och A3.

I tidpunkten t3är åter den begärda värmen H lägre än T2 och den första on/offventilen 24 stängs. I tidpunkten t4stängs även den andra on/off-ventilen 26 eftersom värmebehovet är lågt.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsformer. Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Utföringsformerna ovan skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (9)

Patentkrav

1. Ett konvektorsystem (2) för ett fordon, innefattande en rörledning (4) med ett inlopp (6) och ett utlopp (8), rörledningen (4) är konfigurerad att leda en värmebärande vätska som avger värme via värmeavgivande enheter (10) i fordonet, konvektorsystemet innefattar en ventilenhet (16) inkopplad på rörledningen (4),kännetecknad av att konvektorsystemet (2) innefattar en styrenhet (18) konfigurerad att generera en ventilstyrsignal (20) för reglering av nämnda ventilenhet (16), nämnda styrenhet (18) är konfigurerad att ta emot åtminstone en insignal (22) innefattande information om begärd värme i fordonet, och att regleringen utförs i beroende av nämnda insignal (22) och en uppsättning regleringskriterier, och att nämnda ventilenhet (16) innefattar åtminstone två on/off-ventiler (24,26) och är styrd av nämnda ventilstyrsignal (20) så att inget flöde, ett mindre flöde eller ett större flöde av den värmebärande vätskan flyter genom ventilenheten (16), varvid nämnda regleringskriterier uppvisar åtminstone två tröskelvärden för begärd värme, ett första tröskelvärde T1 större än noll, och ett andra tröskelvärde T2 som är högre än det första tröskelvärdet T1, och regleringskriterierna innefattar att: - om den begärda värmen överstiger nämnda första tröskelvärde T1 men understiger nämnda andra tröskelvärde T2 är styrenheten (18) konfigurerad att generera en ventilstyrsignal (20) sådan att ett mindre flöde flyter genom ventilenheten (16), och - om den begärda värmen överstiger nämnda andra tröskelvärde T2 är styrenheten (18) konfigurerad att generera en ventilstyrsignal (20) sådan att ett större flöde flyter genom ventilenheten (16).

2. Konvektorsystemet enligt krav 1 , varvid nämnda ventilenhet (16) innefattar en första on/off-ventil (24) och en andra on/off-ventil (26), varvid den andra on/off-ventilen (26) medger ett flöde då den är öppen som utgör en förutbestämd mindre del av det flöde som är möjligt genom den första on/offventilen (24) då den är öppen.

3. Konvektorsystemet enligt krav 1 , varvid nämnda ventilenhet (16) innefattar en första on/off-ventil (24) och en andra on/off-ventil (26), varvid den första on/off-ventilen (24) medger nämnda större flöde då den är öppen och nämnda andra on/off-ventil (26) är stängd, vidare medger nämnda andra on/offventil (26) nämnda mindre flöde då den är öppen och den första on/off-ventilen (24) är stängd.

4. Konvektorsystemet enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda mindre flöde är mindre än 25% av nämnda större flöde.

5. Konvektorsystemet enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda mindre flöde är 5-15% av nämnda större flöde.

6. Konvektorsystemet enligt något av kraven 2-5, varvid ventilstyrsignalen (20) är konfigurerad att reglera den första on/off-ventilen på sådant sätt att den första on/off-ventilen är öppen under en varierbar del av en upprepande aktiveringsperiod med en förutbestämd varaktighet, exempelvis 10 sekunder.

7. Konvektorsystemet enligt krav 6, varvid tidslängden för den varierbara delen är direkt beroende av den begärda värmen.

8. Konvektorsystemet enligt något av föregående krav, varvid nämnda större flöde ligger inom intervallet 10-20 liter/minut, exempelvis 15 l/min.

9. Konvektorsystemet enligt något av föregående krav, varvid konvektorsystemet (2) är konfigurerat att matas via en matningsrörledning (12) ansluten till inloppet (6) av konvektorsystemet, och att rörledningens utlopp (8) är anslutet till en returledning (14) och att nämnda inlopp (6) och utlopp (8) är närbelägna och att rörledningen från inloppet till utloppet bildar en slinga sådan att inflödesdelen av rörledningen löper parallellt med frånflödesdelen av rörledningen.