玻璃除冰設備發展現狀與發展方向研究

孫溪楠 單圣喆 韓川 郭瀚文 郝明月

摘要：冬季雪天環境下幫助車主快速除去車擋風玻璃及車窗玻璃外部冰雪的有效工具成為車主急需的工具，特別是冬天和寒冷天氣條件下。本文通過對我國北方冰雪天氣對車輛帶來的困擾因素，以及對我國目前的除冰器研究現狀和各種除冰方法進行分析，找到目前玻璃除冰器存在的問題，分析出智能除冰器在我國的市場發展趨勢，研究未來的發展方向，對此領域的后續研究提供一定的參考。

關鍵詞：玻璃除冰器;智能除冰器;高效除冰

1引言

玻璃除冰設備是冬季雪天環境下幫助車主快速除去車擋風玻璃及車窗玻璃外部冰雪的有效工具，采用設備通過機械、化學、熱能、風能、波能等方式除雪[1]。本文全面梳理社會各界人士設計發明的有關裝置，研究總結現有玻璃除冰設備的發展現狀與發展方向研究。

2研究背景

每年的冬季，都會迎來一定時間的降雪天氣，北方地區的降雪期大概為3-5個月。此時，停在室外露天的汽車的擋風玻璃及車窗玻璃上往往會被一層較厚的積雪覆蓋，隨著室外溫度的降低以及車內溫度的影響，少部分車窗玻璃上的積雪融化后凝結成冰凍結在玻璃上，導致車主清雪除冰困難，效率大大降低，且車窗上的冰霜增加出行過程的危險性。為此，需要對車窗除冰問題進行研究。

3研究現狀

我國通過近幾年的設備和技術引進，在除雪機械方面取得了迅速發展，而除冰機械的開發和生產比除雪機械的時間還要短，尤其是在玻璃除冰方面。綜合分析，裝置研究雖起步較晚，但類型豐富，具體可細分為以下六大角度∶以預防為主輔助清雪除冰的護罩（防雪篷、清雪毯）;基于擋風玻璃自身被加熱從而融化冰雪;改進雨刮器以增強其清雪除冰功能;在普通清雪鏟基礎上增加更有利于其清雪除冰的機械設計;設計發明非清雪鏟式、依靠車載電源加熱的擋風玻璃清雪除冰裝置;利用除冰劑清除擋風玻璃表面冰雪。

在以預防為主的護罩（防雪篷、清雪毯）設計中，一種簡單思路是如歐陽宇雄、安景誠等人設計的防曬防冰雪兩用篷、防曬防冰雪護罩[2]，操作簡單、收折容易，車主只需在預知天氣的情況下提前做好預防即可。南昌大學熊鵬文等人在此基礎上，考慮到大雪環境下，護罩自身存在被凍住的可能，提出設計除雪防冰凍節能保護罩。該護罩利用內嵌電路，通過壓力傳感器收集積雪量情況，在主體護罩達到臨界壓力條件下觸發加熱開關使外層受熱融化冰雪，并受溫度傳感器調節避免過分加熱。

在雨刮器除冰方面，浙江大學的魏鑫，徐秋月，陳利偉共同研究了“一種汽車雨刮器用智能除冰雪系統”。該裝置通過讓“熱空氣”通過導氣管輸送到雨刮器上，來達到融化冰雪的目的。且發明冬夏均可使用，熱風流量易控制，結構簡單，成本低，穩定性高。

清雪鏟方面，其簡單小巧，容易操作，仍然為絕大多數車主當下首選的清雪除冰工具，改進空間相對有限。普通的玻璃處冰鏟一般為塑料或者硅膠制成。除冰鏟有兩個刮板，一個為軟板，適合與汽車表面鏟雪及清潔玻璃表面積雪及雨水;硬板適合于去除冰塊。缺點是耗時，不能大大提高速率，影響出行。從清雪鏟外在設計角度出發，不足之處在于該裝置依然依賴人力操作，施力不當使得刀片劃傷擋風玻璃的可能性依然存在。

在除冰劑方面，謝偉杰設計了一種除冰劑，可針對不同溫度改變原料比例，配合雨刮器實現強力除冰，此除冰劑對人體無害。但原料難于獲得，缺乏相關播撒裝置。

結合以上來看，相較于人工除冰，機械的效率更高，適用性廣，但還僅僅不能滿足人們的全部需求，存在的問題還比較多。

4存在的問題

我國的除冰設備雖然有了很大的發展，但其總體水平與發達國家相比，產品的品種及性能還有很大差距，滿足不了大眾需求，主要以現在以下幾方面：

（1）技術水平低，除冰設備在結構設計，制造工藝，零部件供應和使用管理等方面都存在技術水平低的問題，致使除冰設備可靠性差，故障多，壽命短。

（2）功能單一，清除冰雪具有典型的季節性，如果功能單一，就會大部分時間處于閑置狀態。

（3）品種類型不全，不能將玻璃上的冰霜使用一個設備完全除凈。有不少類型的除冰設備在市場上還是一片空白，無法滿足更多的需求。

（4）標準化低，目前除冰設備仍沒有統一的標準，大多是企業根據多年積累的經驗，或者客戶方面的需求設計產品，稍具規范的企業會制定自己的企業標準，而缺乏強制性，也缺乏質量管控。

5發展趨勢

2008年-2017年間，各角度設計數目比以前增多，呈現較大突破[3]。其中基于玻璃加熱和雨刮器基礎上的改進設計與創造發明呈現穩健發展趨勢。

截止2020年6月，轎車保有量為2.7億輛，新能源汽車為417萬輛，同比增長9.45%，增幅為36萬輛。今年上半年新登級轎車1042萬輛，隨著汽車數量的增多，市場對于玻璃除冰設備是及其需要的。

市場的需求決定了玻璃除冰器的發展方向向下面幾個方向發展：

（1）高效化、智能化;目前玻璃除冰器普遍具備無智能、低效特點，實現玻璃除冰機械化、高效化、智能化是最重要的發展方向。

（2）小巧化、低成本化;目前玻璃除冰器普遍不具備高效兼小巧的特點，所以，小巧化、低成本化是最重要的發展方向。

（3）一機多能化;目前玻璃除冰器普遍不具備多功能的特點，所以，一機多能化是個發展方向。

（4）安全環保化。玻璃除冰要兼顧對車窗玻璃的保護功能，不能為了除冰破壞車窗玻璃，所以安全環保化也是重要的發展方向。

6總結

目前玻璃除冰器市場前景廣闊，車用除冰產品市場潛力巨大。目前的玻璃除冰器產品技術水平低、不具備機械化、智能化、高效化的特點。對車窗不具備安全環保的特點，高效化、智能化、小巧化、低成本化、一機多能化、安全環保化是重要的發展方向。各生產廠家為了快速進入市場，研發產品以仿制居多，自主研發投入相對較少，除冰設備發展相對落后，應加大人力物力投入，研發出高性能玻璃除冰器。相信隨著技術的進步和投入的增加，未來玻璃除冰設備的研發將走向新的水平。

參考文獻：

[1]碳納米管薄膜電熱特性及其除冰性能[J]. 秦文峰，游文濤，鐘勉，范宇航，韓孝強.宇航材料工藝.2019（01）.

[2]車輛前窗玻璃電加熱裝置及利用電加熱裝置除冰的方法[P]. 楊愛蓮，宋培元，李宏，張方濤，程建峰，丁叁叁，吳冬華，王軍，陶桂東，王姣，白璐.中國專利：CN104144534A，

[3]一種汽車前風窗玻璃快速除冰雪裝置[P].胡興軍，常靜，許欽華，李修城. 中國專利：CN203637774U.