一种汽车空调系统进气设备的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车空调系统进气设备。

背景技术：

汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置，它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。现有的汽车空调系统都是通过设置滤芯来对气流进行过滤净化，随着过滤时间的增加，滤芯会被杂质逐渐堵塞，进气速度逐渐降低，需要周期性清洗或更换滤芯，给用户带来额外的负担。此外，如果用户长时间忘记清洗滤芯，空调系统进气通道堵塞，外部新鲜空气无法进入车内，导致车内二氧化碳含量增加并引发疲劳驾驶，危及行车安全，一些情况下还可能导致车内成员窒息，存在较大的安全隐患。

技术实现要素：

基于上述现有技术的上述不足，有必要提供一种汽车空调系统进气设备，以除尘装置代替滤芯对进入汽车空调系统的气流进行净化除尘，杜绝使用滤芯净化空气带来的安全隐患。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种汽车空调系统进气设备，包括外壳体、内壳体、出气管、除尘装置和进气机构；所述外壳体和所述内壳体均为箱体结构，所述外壳体的一端设有设有进气口，所述内壳体部分伸入所述外壳体远离所述进气口的一端，所述内壳体的周壁与所述外壳体的周壁之间设有进气槽，所述内壳体内设有集尘腔，所述内壳体的底部设有与所述集尘腔连通的排尘管，所述内壳体靠近所述进气口的一端设有导流尖锥，所述出气管的进气端贯穿所述内壳体并伸入所述集尘腔内；

所述导流尖锥内设有直流通道、气室和多个直流气孔，所述气室位于所述直流通道与所述直流气孔之间，所述集尘腔通过所述直流气孔与所述气室连通，所述直流通道的一端与所述气室连通，所述直流通道的另一端贯穿所述导流尖锥的锥面，所述导流尖锥上设有用于开启或封闭所述直流通道的阀门；

所述除尘装置设于所述外壳体内，多个所述除尘装置环设于所述内壳体的四周，所述除尘装置与所述内壳体固定连接，所述除尘装置的进气端伸入所述进气槽内，所述除尘装置的出气端与所述出气管的进气端连通，所述除尘装置的中部位于所述集尘腔内；

所述除尘装置包括进气头和多个首尾顺次连通的除尘单体，靠近所述进气头的除尘单体进气端与所述进气头的出气端连通；所述进气头为一端开口的管状结构，所述进气头的周壁设有沿切向的进气通道；所述除尘单体包括上游管和下游管，所述下游管与所述上游管固定连接，所述下游管的进气端伸入所述上游管的出气端内，所述下游管的周壁与所述上游管的周壁之间设有排尘通道；

所述进气机构设于所述外壳体内，所述进气机构用于驱动外界的气流从所述进气口流入所述外壳体内。

进一步地，所述外壳体周壁的截面为锯齿形。

进一步地，所述外壳体周壁的内侧贴附有多孔的复合吸声材料，所述复合吸声材料包括埃洛石纳米管和plga多孔微球，所述plga多孔微球与所述埃洛石纳米管的重量比为1:3-4。

进一步地，所述外壳体内设有安装架和支撑杆，所述安装架靠近所述进气口，所述支撑杆沿所述外壳体的轴向设置，所述支撑杆的一端与所述安装架固定连接，所述支撑杆的另一端与所述导流尖锥的尖端部固定连接，所述进气机构安装于所述支撑杆。

进一步地，所述进气机构包括多个进气风扇，沿气流流动方向排列的各个所述进气风扇的扇叶长度逐渐增大。

进一步地，所述进气口处盖设有防护机构，所述防护机构包括进气管和安装座，所述安装座与所述外壳体固定连接，多个所述进气管固定设于所述安装座，所述进气管为s形，所述进气管的进气端贯穿所述安装座远离所述内壳体的一侧，所述进气管的出气端贯穿所述安装座靠近所述内壳体的一侧，所述进气管的进气端低于所述进气管的出气端。

进一步地，所述安装座内设有空腔，所述安装座靠近所述内壳体的一侧设有传声通孔，所述空腔内填充有降噪材料。

进一步地，所述排尘通道内设有防堵降噪机构，所述防堵降噪机构包括安装环和挡流片，所述安装环的外周壁与所述上游管可旋转连接，所述安装环在外力作用下能够绕自身的中心轴线转动，所述挡流片固定设于所述安装环的内周壁，所述挡流片的自由端靠近所述下游管的外周壁，所述挡流片朝着气流流动方向倾斜设置。

进一步地，所述上游管靠近所述下游管的一端设有容置腔，所述容置腔内设有轴承，所述安装环通过所述轴承与所述上游管可旋转连接。

进一步地，同一个所述除尘装置内，沿气流流动方向排列的各个所述除尘单体内径逐渐减小。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)风扇转动推动气流进入外壳体，在进气槽内形成一定的高压，接着气流从进气头的进气通道进入除尘装置，气流在上游管内高速螺旋运动，质量较大的灰尘等杂质会集中在上游管的内壁，然后从排尘通道排入集尘腔内，最后经排尘管排出，质量相对较小的干净空气则进入下游管内，通过多个除尘单体对气流进行除尘净化，设备即使长时间运行仍然具有良好的除尘效果，不会堵塞，降低了用户使用的负担，彻底杜绝了采用滤芯净化方式存在的各种安全隐患；

(2)设备通常安装在驾驶舱前方需要防撞吸能的位置，进气口朝向车体的正前方，外壳体的轴向水平设置，外壳体的周壁截面呈锯齿形，外壳体周壁外侧凹陷的环形槽作为溃缩引导槽，当车体发生碰撞并挤压外壳体时，外壳体会沿着凹槽溃缩并吸收碰撞的能量，降低外部碰撞物施加在驾驶舱的作用力，保护车内成员安全；

(3)实际测试样品发现，从除尘装置排入集尘腔内的气体中含尘量较高，时间长了杂质会附着在除尘装置之间结块，阻碍气流和杂质从除尘腔流出，所以在导流尖锥内设置直流通道、气室和多个直流气孔，阀门开启后，部分气流直接经直流通道、气室和直流气孔进入集尘腔，这部分气流进入集尘室后流速快，具有较大的冲击力，可以把附着的杂质吹落排出，设备可靠性强，维护成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的除尘装置的结构示意图；

图3为本发明的进气机构内部结构示意图；

图4为本发明的除尘单体结构示意图；

图5为本发明的防堵降噪机构安装位置示意图；

图6为本发明挡流片与上游管轴向平行时的防堵降噪结构示意图；

图7为本发明挡流片朝着气流流动方向倾斜设置时的防堵降噪结构示意图；

图8为本发明防护机构的内部结构示意图；

图9为本发明防护机构的背面正视图；

附图标记：

1-外壳体，11-进气口，12-复合吸声材料，13-进气槽，14-安装架，15-支撑杆，16-进气涵道，2-内壳体，21-集尘腔，22-排尘管，3-出气管，4-除尘装置，41-进气头，42-进气通道，43-除尘单体，44-上游管，45-下游管，46-排尘通道，47-容置腔，48-轴承，49-固定杆，5-进气风扇，6-导流尖锥，61-直流通道，62-气室，63-直流气孔，64-阀门，7-防堵降噪机构，71-安装环，72-挡流片，8-防护机构，81-进气管，82-安装座，83-空腔，84-降噪材料，85-传声通孔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直”、“水平”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例：

一种汽车空调系统进气设备，如图1所示，包括外壳体1、内壳体2、出气管3、除尘装置4和进气机构；外壳体1和内壳体2均为箱体结构，外壳体1为长方体形，内壳体2为圆柱体形，外壳体1的一端设有设有进气口11，外壳体1周壁的内侧贴附多孔的复合吸声材料12。外壳体1周壁的截面为锯齿形，外壳体1受到外力冲击挤压时具有吸能的作用。

内壳体2部分伸入外壳体1远离进气口11的一端，内壳体2的周壁与外壳体1的周壁之间设有进气槽13，内壳体2内设有集尘腔21，内壳体2的底部设有与集尘腔21连通的排尘管22，出气管3的进气端贯穿内壳体2并伸入集尘腔21内，出气管3进气端的端部密封设置。

为了使气流流动更顺畅，降低气流与部件表面碰撞产生的噪音，内壳体2靠近进气口11的一端设有导流尖锥6，导流尖锥6的尖端部朝着进气口11方向。此外，导流尖锥6内设有直流通道61、气室62和多个直流气孔63，气室62位于两个直流通道61与直流气孔63之间，集尘腔21通过直流气孔63与气室62连通，直流通道61的一端与气室62连通，直流通道61的另一端贯穿导流尖锥6的锥面，导流尖锥6上设有用于开启或封闭直流通道61的阀门64，阀门64与直流通道61对应设置。阀门64可以采用电磁阀实现，驾驶员可以通过车载控制设备控制电磁阀开启进行清洗作业，或者车载软件每隔固定的一段时间自动开启电磁阀清洗集尘腔21，通常为5-10分钟，然后自动控制关闭电磁阀。

除尘装置4设于外壳体1内，多个除尘装置4环设于内壳体2的四周，除尘装置4与内壳体2固定连接，除尘装置4的进气端伸入进气槽13内，除尘装置4的出气端与出气管3的进气端(也就是出气管3的周壁)连通，除尘装置4的中部位于集尘腔21内。设备结构紧凑，占用车内空间小，运行时，气流同时经多个除尘装置4进入出气管3，保证除尘效果的同时，进气量和进气速度也完全符合要求。

请参考图1，多个除尘装置4环设在内壳体2和外壳体1的四周，除尘装置4还沿着出气管3的轴向排列，对于内壳体2和出气管3而言，左右相邻除尘装置4之间部分也具有溃缩引导槽的作用，碰撞发生并挤压内壳体2、出气管3和除尘装置4时，内壳体2和出气管3溃缩吸收部分能量，除尘装置4本身为管状结构，受到外力挤压变形也能吸收部分能量，内壳体2、出气管3和除尘装置4均具有吸能的作用，能降低外部碰撞物作用在驾驶舱的作用力，保护车内成员安全。

请参考图2，除尘装置4包括进气头41和三个首尾顺次连通的除尘单体43，上一级净化后的空气流入下一极除尘单体43再次净化，靠近进气头41的除尘单体43进气端与进气头41的出气端连通。如图2和图3所示，进气头41位于进气槽13内，进气头41为一端开口的管状结构，进气头41的周壁设有沿切向的进气通道42，进气通道42均正对着进气口11方向，通过进气头41使气流进入除尘装置4后做高速螺旋运动。如图4和图5所示，除尘单体43包括上游管44和下游管45，上游管44和下游管45的内外径大小根据实际需要设置，下游管45与上游管44通过四根固定杆49固定连接，下游管45的进气端伸入上游管44的出气端内，下游管45的周壁与上游管44的周壁之间设有排尘通道46。

同一个除尘装置4内，沿气流流动方向排列的各个除尘单体43内径逐渐减小，也就是说，靠近除尘装置4进气端的上游管44内径比靠近除尘装置4出气端的上游管44内径大。圆周运动半径越小，杂质颗粒受到的离心力越大，便于将质量更小的杂质离心分离出去。通过多个除尘单体43分批多次进行除尘，这样不仅提高了除尘效果，而且排尘通道46不易堵塞。

在对样品进行测试验证过程中，研究人员发现，设备运行时总会发出尖锐的噪声。经过深入地研究发现，尖锐的噪音是螺旋运动的气流在排尘通道46内共振产生的，穿过内壳体2尾部扩散到外界环境中。

在其他一些实施例中，排尘通道46内设有防堵降噪机构7，请参考图4和图5，防堵降噪机构7包括安装环71和两块挡流片72，安装环71的外周壁与上游管44可旋转连接，安装环71在外力作用下能够绕自身的中心轴线转动，挡流片72对称固定设于安装环71的内周壁，挡流片72的自由端靠近下游管45的外周壁。具体地，上游管44靠近下游管45的一端设有容置腔47，容置腔47内设有轴承48。轴承48的座圈与上游管44连接，轴承48的轴圈与安装环71连接，安装环71通过轴承48与上游管44可旋转连接，安装环71的内周壁与上游管44的内周壁齐平。

通过挡流片72对排尘通道46内螺旋运动的气流进行分割，阻止了高速螺旋运动的气流在排尘通道46内引起共振发出尖锐噪声。另一方面，汽车所处环境多样，空气中的灰尘经常会混合水汽凝结成块，堵塞排尘通道46。设备运行时，气流推动挡流片72在排尘通道46内转动，挡流片72还可以实时破碎清除排尘通道46内的杂物，保证排尘通道46畅通，提高设备的可靠性，降低故障率。

进一步测试研究发现，若挡流片72与上游管44轴向平行设置(即附图6中挡流片72水平设置)，挡流片72会在排尘通道46内引起大量涡流，不利于杂质快速穿过排尘通道46，降低了除尘效果。实验过程中，研究人员创造性地发现，将挡流片72朝着气流流动方向倾斜设置(即附图7中挡流片72相对水平方向倾斜一定角度)，既可以分割气流避免产生尖锐噪音，又不会在排尘通道46内产生大量涡流阻碍杂质流出。测试表明，挡流片72与上游管44轴向夹角(即附图7中挡流片72与水平方向所夹锐角)在25-45度范围内效果最好。

实验表明，若外壳体1内壁贴附常见的矿棉、玻璃棉或毛毡等材料也能达到一定的吸声降噪效果，但是由于外壳体1内部长期存在高速运动的气流，在气流作用下，这些材料会逐渐从外壳体1上脱落，使用寿命短，而且掉落的碎片还会堵塞除尘装置4的进气通道42，导致设备损坏。本实施例中，复合吸声材料12包括埃洛石纳米管和plga多孔微球(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)，plga多孔微球与埃洛石纳米管的重量比为1:3-4，埃洛石纳米管和plga多孔微球对不同频率的噪音具有不同的吸收能力，两者形成互补关系。制备时，先将埃洛石纳米管与plga多孔微球按质量比倒入二次发泡后的聚氨酯泡沫中充分搅拌混合，过滤得到附着有聚氨酯泡沫的埃洛石纳米管和plga多孔微球。将过滤得到聚氨酯泡沫、埃洛石纳米管和plga多孔微球混合物倒入模具中夹紧，待聚氨酯泡沫充分膨胀凝固后即得复合吸声材料12。复合吸声材料12分四块生产，制得的复合吸声材料12的形状和尺寸与外壳体1相匹配，把复合吸声材料12用胶水贴附在外壳体1内即可。聚氨酯泡沫在粘结埃洛石纳米管和plga多孔微球的同时不会堵塞它们表面的孔洞，不会影响埃洛石纳米管和plga多孔微球的吸声降噪效果。而且聚氨酯泡沫本身略微膨胀后内部也是多孔结构，与埃洛石纳米管和plga多孔微球配合，吸收消耗不同频率、不同响度的噪音。实际测试表明，复合吸声材料12与常规多孔材料相比，在气流的作用下不易脱落，吸声效果更好。复合吸声材料12内侧平整，由于外壳体1为锯齿形，复合吸声材料12靠近外壳体1一侧的横截面也为锯齿形，这样复合吸声材料12靠近外壳体1的一侧形成了很多吸声尖劈，进一步提升了降噪效果，设备运行噪音低，符合各项相关规定和行业指标。

请参考图1和图8，进气口11处盖设有防护机构8，防护机构8包括进气管81和安装座82，安装座82为长方体形，安装座82与外壳体1固定连接，多个进气管81固定设于安装座82，进气管81的进气端贯穿安装座82远离内壳体2的一侧，进气管81的出气端贯穿安装座82靠近内壳体2的一侧。足量的外界空气经进气管81进入外壳体1内，通过设置防护机构8可以阻挡体积较大的杂质被气流推动进入外壳体1。

实际使用时，路面上的小颗粒经常会从间隙进入汽车空调系统进气口处，所以将进气管81设置为s形，三个进气管81为一组，进气管81的进气端低于进气管81的出气端，进气管81中部设有一段竖直向上的气路，这样即使一些比进气管81直径略小的固体小颗粒被气流推动滚进进气管81内，它们在自身的重力作用下也无法穿过进气管81，进气风扇5停止转动时会自动从进气管81中滚落出来。而能够随气流穿过进气管81的固体颗粒都是直径比进气管81和排尘通道46宽度小得多的尘埃杂质。与设置致密的拦阻网相比，s形进气管81的进气速度要高很多，外壳体1内部产生的噪音也更少经进气管81扩撒到外界。

如图1、图8和图9所示，安装座82内设有空腔83，安装座82靠近内壳体2的一侧设有传声通孔85，空腔83通过传声通孔85与外壳体1内的空间连通，空腔83内填充有降噪材料84，降噪材料84位于进气管81之间。降噪材料84可以通过喷涂聚氨酯泡沫或降噪纤维等物质实现，多孔的降噪材料84可以吸收朝着进气口11方向传播的噪音，进一步减小设备发出噪音的大小，提升用户使用体验。而且填充的降噪材料84有助于提升防护机构8的结构强度。

外壳体1内设有安装架14和支撑杆15，安装架14为十字形的连杆且靠近防护机构8，安装架14与进气管81出气端对应的位置开设有让位通孔，避免对进气管81造成遮挡。支撑杆15沿外壳体1的轴向设置，支撑杆15的一端与安装架14固定连接，支撑杆15的另一端与导流尖锥6的尖端部固定连接，进气机构安装于支撑杆15，进气机构用于驱动外界的气流从进气口11流入外壳体1内，然后经进气槽13流入除尘装置4。本实施例中，进气机构包括三个进气风扇5，沿气流流动方向排列的各个进气风扇5的扇叶长度逐渐增大，进气风扇5与外壳体1之间形成进气涵道16，通过进气涵道16可以为后面靠近内壳体2的风扇提供足够的空气来源。多个进气风扇5配合驱动气流朝着进气槽13流动，多级进气风扇5不但能吸入空气，还能对空气进行压缩，使进气槽13内的气压高于外部大气压，这样气流夹杂着灰尘等杂质进入除尘单体43后做高速螺旋运动，即使质量很小的杂质在离心力作用下也会贴近上游管44内壁，进而从排尘通道46进入集尘腔21，除尘效果好。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。