一种车顶空气净化装置的制作方法

本发明涉及空气净化领域，更具体地说，它涉及一种车顶空气净化装置。

背景技术：

随着社会的发展，人们的日常工作和生活越来越离不开汽车，汽车给出行带来了极大的便利，但现有汽车一般没有设置专门的车内空气净化器，汽车长时间使用后内部空气污浊，对车内人员健康非常不利；开窗的话，由于汽车行驶的道路上还有其余很多车辆，而每个车辆排放的尾气中均含有污染物，带有污染物的空气同样会影响车内人员的身体健康。空气中的污染物主要有：二氧化硫、粉尘、烟雾、氮氧化物、碳氢化合物、pm2.5等，即具有气液固三种形态的污染物，急需被处理。

公开号为cn202389153u的中国专利公开了一种车载空气净化器，包括主体，主体含有外壳，在外壳的前侧面设有进风口，与进风口相连接的过滤膜组件，在过滤膜组件的正下方设置有清灰盒，与过滤膜组件的另一侧相连接的过滤后通风道，在过滤后通风道的另一端连接有空气压缩机，空气压缩机的送风口连接有送风道，设置在外壳的后侧面的出风口，设置在外壳的左右两个侧面和后侧面的散热孔，底座板，该实用新型能够将空气中的粉尘分离出来，从而净化空气，但是也存在以下缺点：

1）空气中不仅仅只包含粉尘等固体颗粒，该空气净化器不能够很好的净化气体和液体污染物；

2）该空气净化器有动力装置，属于主动净化装置，需要额外的能源；

3）该空气净化器只能净化车内空气，但没有办法处理空气中的污染物。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种车顶空气净化装置，能够将净化后的空气通入车内或者排至空气中，且不需额外的动力源。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种车顶空气净化装置，包括设置于车顶上方的第一面板，所述第一面板上沿着车头至车尾方向开设有通道，所述通道上设置有气液固分离组件，所述气液固分离组件沿着车头至车尾方向依次包括用于分离空气中液体和固体的第一分离器件、用于分离空气中污染性气体的第二分离器件，所述通道靠近车尾的一端通过开关组件连通车体内部和外界环境；所述第一面板和车顶之间设置有第二面板，所述第二面板上开设有排水通道，所述排水通道一端连通所述通道，另一端连通外界环境。

通过采用上述技术方案，通道内沿着车头至车尾方向依次设置有第一分离器件、第二分离器件，能够依次分离出空气中的固体污染物和液体污染物，以及空气中的气体污染物，之后将净化后的空气选择型通入车体内或者排出至外界环境中，一来能够提供给车内的人员清洁的空气，二来也可以净化城市空气，为环境建设做贡献；另外，当车在行驶时，与车速相当的风才能从通道的入口进入通道内进行净化，即该车顶净化装置实行被动净化，不需要额外的能源，有效节约了资源；净化分离出的固体和液体能够沿着第二面板内的排水通道排出至外界环境中，可防止通道被堵塞，且容易清洗通道，只需将水从通道入口通入通道内，水流会带着堆积在通道下端的固体颗粒从排水通道中冲出，操作简单方便。

进一步的，所述第一分离器件包括沿着车头至车尾方向设置于通道内的散流盘、旋风分离器、pm2.5过滤网，其中，所述散流盘的边缘与通道内壁固定连接，所述旋风分离器的进气口与出气口连通所述通道，出尘口与排水通道连通，所述pm2.5过滤网与通道可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，散流盘一来可均匀通入通道内的气流，二来由于气流中的固体颗粒和液体具有一定的惯性，体积较大的固体颗粒和液体在散流盘的阻挡作用以及自身重力的作用下被分离出来；散流盘的设置减小了气流在通道内通过的横截面积，由于风量=风速*通风面积，当通风面积减小时，风速会相应提高，当该气流通入旋风分离器的进气口后，较重的粒子在重力作用下下落至旋风分离器的出尘口并送至排水通道上，质量较轻的气流通过出气口送至pm2.5过滤网中，对pm2.5进行过滤，且由于需要经常更换pm2.5过滤网，将pm2.5过滤网与通道可拆卸设置。

进一步的，所述散流盘呈锥形设置，且其尖端朝向车头，所述散流盘的下方开设有与所述排水通道连通的开口。

通过采用上述技术方案，气流在该散流盘的作用下沿着其表面均匀通入旋风分离器中，而气流中夹杂的直径较大的固体颗粒和液体在惯性和自身重力作用下，沿着散流盘表面下落，并通过开口送入排水通道中。

进一步的，所述第一面板上沿着垂直于通道轴向开设有第一插口，所述pm2.5过滤网通过所述第一插口与第一面板密封连接。

通过采用上述技术方案，pm2.5过滤网通过第一插口与第一面板密封连接后，与气流的流通方向垂直设置，可以更大面积的与气流接触，增大气流的接触面积，提高过滤pm2.5的效率；且易更换pm2.5过滤网。

进一步的，所述第二分离器件包括活性炭过滤网，所述活性炭过滤网通过设置在第一面板上的第二插口与第一面板密封连接，所述第二插口沿着垂直于通道轴向设置于第一面板上。

通过采用上述技术方案，活性炭过滤网通过第二插口与第二面板密封连接后，与气流的流通方向垂直设置，可以更大面积的与气流接触，增大气流的接触面积，提高过滤有害气体的效率；且易更换活性炭过滤网。

进一步的，所述通道靠近车头的一端设置有进风口组件，所述进风口组件包括设置有若干开口的进风板，所述开口呈扩口状，且面积较大的一端朝向车头。

通过采用上述技术方案，扩口状的开口能够提高进入通道内的风速，从而提高分离效率；且在气流中直径较大的颗粒会先在开口内壁的作用下进行粗分离，如下雨天的雨水大部分会被阻挡在进风板外。

进一步的，所述进风板上设置有用于改变所述开口通风横截面积的调节机构。

通过采用上述技术方案，由于气体、液体和固体的分离与风速相关，为了使每个阶段分离的污染物大致相同，且使每个过滤器件的使用强度大致相同，从而延长各个器件的使用寿命。

进一步的，所述调节机构包括设置于所述开口内壁上的条形孔，所述条形孔沿着开口大面积朝着小面积方向设置，所述进风板远离车头的一侧设置有若干与开口内壁贴合的延伸板，所述延伸板上设置有与所述条形孔滑移连接的滑块，所述延伸板与进风板之间设置有第一弹性复位件。

通过采用上述技术方案，当风速变大时，作用在开口内壁上的压力增大，此时作用在滑块上的力变大，当该力大于弹性复位件的弹性作用力时，延伸板沿着条形孔方向滑移，从而减小风进入通道内的通风面积，当该通风面积减小，通入通孔内的风量大致相同，而通道内的横截面积是不变的，从而使得进入通道内的风速大致相同。

进一步的，所述开口远离车头的一端铰接设置有转动板，所述转动板自然状态下于开口小面积一侧的正投影与开口小面积一侧的一边重合，且所述重合边为铰接轴所在边，所述转动板朝向开口大面积一侧设置，且所述转动板与开口内壁之间设置有弹性复位件。

通过采用上述技术方案，当风速变大时，作用在转动板和开口内壁处的力变大，从而推动转动板转动，减小风进入通道内的通风面积，当该通风面积减小，通入通孔内的风量大致相同，而通道内的横截面积是不变的，从而使得进入通道内的风速大致相同；当风速变小时，转动板在弹性复位件的作用下复位。

进一步的，所述开关组件包括连通所述通道、汽车内部、外界环境的电磁三通阀，所述电磁三通阀的控制器设置于车体内。

通过采用上述技术方案，车内的人可控制电磁三通阀的通向，从而控制净化气体的流向，也即可自由选择提供给车内洁净的空气还是仅净化城市空气。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、空气依次设有呈扩口状开口的进风口、设置于通道内的散流盘、设置于通道内的旋风分离器对空气中的液体和固体颗粒进行三级分离，再通过设置于通道内的pm2.5过滤网过滤粒径较小的pm2.5，活性炭过滤网过滤污染性气体，提高分离效率，从而净化进入通道内的空气；

2、当环境中有风或者汽车开动时，该装置才能开始工作，不需额外的动力源，节约了资源；

3、该装置的出风口连通车体内部，可提供给车内净化后的空气，有益于车内人员的身体健康；

4、该装置的出风口与外界环境连通，可净化城市空气；

5、进风口的大小随着外界风速的提高而减小，使得进入通道内的风量相差不大，从而使得通道内部的器件使用强度不会有太大变化，从而提高使用寿命

6、在通道内设置了吸音层，可降低风进入通道后的噪声，降低噪声污染。

附图说明

图1为本发明的安装示意图；

图2为该空气净化装置的内部结构示意图；

图3为图2中将第二面板剖开的平面示意图；

图4为实施例一中进风板的正面平面示意图；

图5为实施例一中进风板的反面立体结构图；

图6为实施例二中进风板的正面立体结构图；

图7为图6中a-a的剖面示意图；

图8为图7中b部的放大图。

附图标记：1、第一面板；11、通道；12、第一分离器件；13、挡块；14、散流盘；15、旋风分离器；151、进气口；152、出气口；153、出尘口；16、pm2.5过滤网；17、第一插口；18、活性炭过滤网；19、第二插口；120、凹槽；121、连板；122、第一开口；123、把手；124、吸音层；2、第二面板；21、排水通道；22、第二开口；3、进风板；31、开口；311、条形孔；32、延伸板；321、滑块；33、第一弹性复位件；34、转动板；35、第二弹性复位件；36、铰接轴；37、毛刷；4、电磁三通阀；5、车顶；6、集水槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一

一种车顶空气净化装置，参照图1，由上至下依次包括设置于车顶5上方的第一面板1和第二面板2，其中，第一面板1中间设置的凹槽120中用于放置车衣收纳装置，第二面板2通过固定设置于其底面四周的吸盘与车顶5固定连接。第一面板1上位于凹槽120两侧沿着车头至车尾方向对称开设有截面呈圆形的通道11，可参照图2。通道11的进风通口上设置有进风板3，且其内部依次设置有用于分离通入通道11内空气中液体和固体的第一分离器件12、用于分离空气中污染性气体的第二分离器件，以及连通车体内部和外界环境的开关组件。

第一分离器件12包括沿着车头至车尾方向设置的散流盘14、旋风分离器15和pm2.5过滤网16，其中，散流盘14呈圆锥形设置，且其尖端朝向车头，并通过设置在其边缘处靠近车顶5方向一侧的连板121与通道11内壁连接，该散流盘14能够均匀刚通入通道11内的气流，并且当气流中存在直径较大的液体和固体颗粒时，在惯性的作用下，这些质量较大的粒子被散流盘14阻挡后在自身重力作用下下落至通道11朝向车顶5的一端，而气流通过散流盘14与通道11之间的缝隙继续向内通入。此处，由于风量=风速*通风面积，所以在散流盘14的设置下，减小了通风面积，从而使得通过散流盘14之后的气流一定程度上加快了流速。且本实施例中，散流盘14尖端的夹角为115度。

通过散流盘14粗分离后的气流通过一逐渐减小的扩口从旋风分离器15的进气口151进入旋风分离器15的腔室中，其中，气流从进气口151切向进入腔室中并绕着腔室的内壁做旋转运动，使具有较大惯性离心力的液体和固体颗粒能够甩向腔室内壁并从出尘口153排出，而质量较轻的气体通过设置在上方的出气口152继续流通。现有技术中，通入进气口151的气流速度在15～25m/s时分离速度较佳,而在无风的情况下，通入通道11内的气流初始速度与汽车的行驶速度相同，根据一般省级道路限速60km/h(16.66m/s)，国道限速80km/h(22.22m/s)，高速公路限速120km/h(33.33m/s)计算，通入进气口151的速度能够满足气流的分离需求。旋风分离器15能够分离大于5微米的粒子，所以对于进入旋风分离器15的气流中的固体颗粒和液体能够进行较细的分离。

气流从旋风分离器15的出气口152中出来后，通过pm2.5过滤网16过滤气流中的pm2.5，进一步净化空气。在第一面板1上沿着垂直于通道11轴向开设了第一插口17，pm2.5过滤网16插设于第一插口17中，且pm2.5过滤网16的上端与第一插口17过盈配合。

第二分离器件包括与pm2.5过滤网16平行设置的活性炭过滤网18，第一面板1上位于第一插口17靠近车尾的一侧开设了与第一插口17平行设置的第二插口19，活性炭过滤网18的上端与第二插口19过盈配合。活性炭过滤网18能够吸附二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等空气污染物，进一步净化了空气。

其中，在pm2.5过滤网16和活性炭过滤网18的上端均设置有把手123，方便对pm2.5过滤网16和活性炭过滤网18进行更换。

开关组件包括设置在通道11出口处的电磁三通阀4，该电磁三通阀4为分流阀，有一进口两出口，其中一进口和一出口连通通道11和外界环境，另一出口连通车体内部，为车体内部提供清洁的空气。且控制电磁三通阀4连通方向的控制器设置在车体内，方便车内人员选择净化的空气最终的去向。

值得注意的是，散流盘14的下方、旋风分离器15的下端均开设有第一开口122，能够将分离出的固体颗粒和液体从第一开口122排出，可结合图3。在第二面板2上与第一开口122相对的位置处开设有与第一开口122相匹配的第二开口22，第二开口22与设置在第二面板2内的排水通道21连通，从第一开口122中流出的污染物通过第二开口22进入排水通道21中。排水通道21远离车头的一端连通外界环境，并在第二通道11的尾端可拆卸设置了集水槽6，能够收集排水管道中流出的污染物。另外，排水通道21的下端呈倾斜设置，更加有利于排出污染物。另外，电磁三通阀4与车体内部连通的出口需要通过第二面板2，所以在第二面板2上设置的连通电磁三通阀4出口和车体的部分避开排水通道21。

此处，第一面板1和第二面板2可一体设置。

通道11内位于散流盘14下方的第一开口122靠近进风口的一侧设置有上端呈弧面的挡块13，可防止掉入该第一开口122处的固体颗粒和液体被后来进入的气流卷起。

另外，在通道11的进风口处设置有一进风口组件，进风口组件包括与通道11进风口过盈连接的进风板3，参照图4，进风板3上开设有若干呈扩口状的开口31，且开口31面积较大的一端朝向车头，这样形状设置的开口31能够提高空气流入通道11内的流速。参照图5，每个开口31对应的两内壁上沿着开口31大面积朝着小面积方开设了条形孔311，在进风板3的反面设置了与开口31内壁贴合的延伸板32，延伸板32靠近开口31小面积一侧于开口31小面积上的正投影与开口31小面积一侧的一边重合。并在延伸板32靠近条形孔311的一侧设置了滑块321，该滑块321能够通过条形孔311伸出开口31内壁，能够与从开口31进入的气流接触，并带着延伸板32沿着条形孔311方向移动。在延伸板32与进风板3之间设置了第一弹性复位件33，本实施例中采用了弹簧。当气流的流速增加时，作用在滑块321上的力增加，于是推动滑块321带着延伸板32朝开口31小面积一侧移动，从而减小气流的通风面积，保持单位时间内通入通道11内的风量基本不变，从而使得通入通道11内的各处的风速变化不大，即各个器件上受到的作用力变化不大，可延长各个器件的使用寿命；当风速减弱时，延伸板32在弹簧的作用下复位。

另外，回到图3，在通道11内壁设置了吸音层124，能够在风吹进通道11时降低噪音，减少噪声污染。同时，回到图2，在进风板3的迎风面一侧设置有毛刷37，可阻挡少部分灰尘或飞虫进入通道11内，并降低噪声。

该实施例的工作原理：

汽车在行驶时，会产生与车速相当的气流，该气流通过进风板3的开口31进入通道11内，依次经过散流盘14的粗分离、旋风分离器15的细分离、pm2.5过滤网16的进一步细分离、活性炭过滤网18对污染性气体的吸收，输出洁净的空气；车内人员可控制电磁三通阀4的输出口，选择洁净的空气通入车体内还是输入外界环境中；在通道11中产生的污染物通过第二面板2中的排水通道21排出至集水槽6中。

实施例二

一种车顶空气净化装置，与实施例一的区别在于，参照图6，进风板3的开口31远离车头的一端铰接设置了转动板34，转动板34的活动端朝向开口31大面积一侧。参照图7和图8，转动板34在初始状态下于开口31小面积一侧的正投影与开口31小面积一侧的一边重合，且重合边为铰接轴36所在边，铰接轴36上设置了第二弹性复位件35，本实施例中，第二弹性复位件35采用扭簧，扭簧的转动角度为90度，即转动板34在受力越来越大的过程中转动时，开口31的通风面积会越来越小；气流减弱时，转动板34在扭簧的作用下复位。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。