基于熱敏電阻恒溫控制技術的車用通風恒溫器設計

張吉康Zhang Jikang

（武漢科技大學，湖北 武漢 430081）

0 引 言

汽車通風對于車內人員健康十分重要，在公交車上表現得尤為明顯。汽車空調能夠很好地調節車內的溫度、濕度等，但其功耗較大，成本較高，更關鍵的是汽車空調在工作過程中產生的某些氣體對人體有害。更新車內空氣最好的方式還是通過通風窗口自然通風。而在寒冷冬季，車內外溫差較大，通風窗口通風會使車內溫度急劇下降，給室內人員帶來陣陣寒意。由此可見，開發一款與通風窗口配套的通風恒溫器很有必要，對于提高人民生活質量也是十分有意義的。

1 擬開發的通風恒溫器

由于汽車空調的長時間使用對人體健康會產生不利影響，尤其對于孕婦、嬰幼兒、老年人等的不利影響非常大。考慮到汽車通風的重要性，特設計一款能夠與汽車通風窗配套使用的通風恒溫器。

其設計意義在于保證即使在寒冷的冬季用通風窗通風也能基本保證車內溫度相對恒定，不會造成溫度急劇下降，使汽車通風窗能夠有其用武之地。

設計該通風恒溫器的目的是，用通風窗通風不受季節和外界溫度的影響；使車內人員盡可能地呼吸最自然的空氣；也使汽車通風的成本大大降低，為節能環保貢獻綿薄之力。

該通風恒溫器能夠與汽車的通風窗口配套使用；安裝和拆卸方便簡捷；占用空間盡可能小，不能影響車內人員的正常活動；能夠保證通風窗順暢地通風，在冬季可以快速地對通入車內的空氣進行加熱，以保證通入車內的空氣是溫暖的，從而保證車內溫度的相對恒定。

2 通風恒溫器的構成與技術關鍵

2.1 通風恒溫器的構成

如圖1所示，車用通風恒溫器可以由溫度控制模塊、執行機構即加熱部分構成。其中，溫度控制模塊主要包括電源連接線路、保護電路、穩壓電路、感溫電路、開關電路等部分，執行機構主要由電熱線和導氣管組成。

2.2 通風恒溫器的技術關鍵

車用通風恒溫器的設計開發是為了保證在利用汽車通風窗口通風時保持車內溫度的相對恒定。為了能夠實現車用恒溫器的預期功能，必須解決好如下問題。

2.2.1 如何提高加熱速度

一般汽車行駛速度較高，使得通風窗口的通風速度比較高，通風量比較大，因此能夠用于加熱的時間是很短暫的，只有足夠高的加熱速度才能保證在較短時間內對通入的空氣充分加熱。比較常見的空氣加熱方式是，空氣在管內流動，在管外進行加熱，這種方法在短時間內只能加熱靠近管壁的部分空氣，導致通過管道的空氣加熱不充分，無法保證通入的空氣溫度。

如圖2和圖3 所示，恒溫器的導氣管可由多根細管密集排列組成，這些細管可用導熱良好的材料制成。這許許多多的細管緊密排列在一起就使得導氣管成為一種蜂窩狀的管道，可將電熱線貫穿于細管之間的縫隙之中，這樣既可以保證通風順暢，又可大大增加接觸面積，以利于空氣在短時間內得到充分加熱，也為加熱溫度的控制提供了方便。電熱線由電熱絲和外敷絕緣層組成。

2.2.2 恒溫器溫度控制電路設計

圖4所示為恒溫器溫度控制電路。RT1、RT2、RT3…RTn表示n個熱敏電阻并聯連接，構成感溫電路。其中RT1、RT2、RT3…RTn都是負溫度系數的熱敏電阻，其對溫度變化非常敏感，阻值隨溫度上升而減小。RP2是可調繼電器，通過調節其接入電路的阻值大小來設置合適的溫度。

整個溫控電路的工作原理是，將 RT1、RT2、RT3…RTn分散安置于通風器導管口，這些熱敏電阻感知通過通風器導管的空氣溫度，電阻值發生變化。溫控電路中 b點的電位高低隨熱敏電阻阻值的變化而變化。當通入的空氣溫度升高時，熱敏電阻的阻值減小，使得 b點電位降低，當通風器導氣管口處溫度高于設定溫度時，b點電位低于T3的導通電壓，T3截止，T4導通，繼電器W的線圈通電而吸開觸點，使得加熱電路斷開電源，電熱線停止加熱；當電熱線停止加熱，通入的空氣溫度開始下降，熱敏電阻的阻值逐漸增大，b點的電位隨之升高，當 b點電位升高至T3的導通電壓時，T3導通，T4截止，繼電器W接合，電熱線開始加熱。如此反復，以起到恒溫作用。

2.2.3 裝配方法及安全措施

車用通風恒溫器主要用于中大型汽車，特別是公交車。汽車上的人和部件的使用都與乘車人員的生命安全息息相關，所以通風預熱器的安全性非常重要。另外，只有在寒冷的冬季通風時才需要用到通風恒溫器，而在炎熱季節需要將其拆卸下來，這就要求通風恒溫器方便拆裝。

因為當通風恒溫器工作時，導氣管會發熱，有燙傷乘車人員的風險。針對這個問題，可在導氣管體外圍再安裝一個護欄，這樣可以使燙傷人員的風險大大降低，足以保證使用安全。

安裝和拆卸可以采用很多種方法，其中比較方便而且比較容易實現的方法是在汽車通風窗口安裝掛鉤套，在通風恒溫器相應位置設置掛鉤，線路采用可拔除式連接。當需要使用時通過掛鉤將其安裝于汽車通風窗口處，并將線路連接；不需要使用時，又可很方便地將其拆下，毫不影響車內空間。

3 結束語

車用恒溫器的導氣管采用獨特的蜂窩狀設計，導氣管由良好導熱材料制成，電熱線貫穿于各細管縫隙之間，這種特殊的結構安排可以很快地提高加熱空氣的速度；采用基于熱敏電阻的恒溫電路自動控制加熱空氣，使得通入車內的空氣溫度恒定適宜。

總而言之，車用通風恒溫器制造簡單，成本低，使汽車通風更加安全，也順應了節能與環保的呼聲；充分考慮了自然的新鮮空氣對孕婦、嬰幼兒、老年人等健康的重要性，使交通更加健康，更加人性化。

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