CN109395519B - 车载移动式城市空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种车载移动式城市空气净化装置，外壳安装在车辆上；外壳前端设置有进气口；除尘区一位于进气口的后端；除尘区二、主水箱和循环水箱均位于除尘区一的后端，循环水箱设置在主水箱的底部；除尘区一内部顶端设置有喷淋装置，喷淋装置通过水泵连接主水箱；循环水箱与除尘区一底部相连通；除尘区二内部设置有导风管，导风管与除尘区一相连通；除尘区二采用除尘刷模块或旋风式除尘模块进一步进行高速除尘。本发明充分利用车辆行驶时与空气的相对运动，将含尘气流导入车载式空气净化装置，合理利用除尘技术清除空气中的粉尘污染物，实现对城市空气净化的目的，不仅结构简单，实用性强，且除尘效率高。

Description

车载移动式城市空气净化装置

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，特别涉及一种车载移动式城市空气净化装置。

背景技术

随着我国空气质量的恶化，大气中粉尘含量日益增高，同时阴霾天气现象出现增多，危害加重。尤其是低空环境的大气浮尘给城市居民的健康带来了极大的威胁。根据资料，低空环境的大气浮尘增高与以下因素相关：一是植被遭到破坏，裸露的表土大量增加，沙尘远距离运输到城市；二是城乡结合部继中心城区之后大兴土木；三是工业生产和日常生活的污染物排放，包括燃煤锅炉、机动车尾气、炒菜油烟、加油站和家居装修的挥发物等。

增加植被覆盖率、减少排放是解决粉尘污染的重要手段。然而相对于中国目前的发展阶段而言，不难得出“这些措施短期内难有成效”的结论。目前采用的道路洒水方式虽然可以有效的控制道路扬尘，但在实施过程中对水资源、车辆燃油、人力资源等方面消耗过高，同时还面临着繁重的路面粉尘清除、收集的后续工作。中国目前私家车保有量超过1亿量，再算上运输车辆、公务车辆等等，中国在运行车辆总量应该超过1.2亿辆，这么一个数量的汽车在马路上不间断运行，其排放加上扬尘的危害之大触目惊心。

因此，如何提供一种除尘效率高的车载式城市空气净化装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车载式的城市空气净化装置，充分利用城市每日巨大的车流量和最新的除尘技术，实现以极小的能耗取得最大化的空气净化效果。为实现上述目的其具体方案如下：

本发明公开了一种车载移动式城市空气净化装置，包括外壳，所述外壳安装在车辆上；设置在所述外壳内的除尘区一、除尘区二、主水箱和循环水箱；所述外壳前端设置有进气口；所述除尘区一位于所述进气口的后端；所述除尘区二、所述主水箱和所述循环水箱均位于所述除尘区一的后端，且所述主水箱位于所述除尘区一的后端中部，所述除尘区二设置在所述主水箱的两侧，所述循环水箱设置在所述主水箱的底部；

所述除尘区一内部顶端设置有喷淋装置，所述喷淋装置通过水泵连接所述主水箱；所述循环水箱与所述除尘区一底部相连通；所述除尘区二内部设置有导风管，所述导风管与所述除尘区一相连通，且所述导风管的后端设置有出风口。

本发明充分利用车辆行驶时与空气的相对运动，将含尘气流导入车载式空气净化装置，合理利用除尘技术清除空气中的粉尘污染物，实现对城市空气净化的目的。本项目所设计的设备将能够在轿车、公交车等多种交通工具上安装使用。

优选的，所述进气口为具有倾角的弧面结构，且在所述弧面结构上垂直设置有格栅；所述弧面结构内侧设置有卷帘，所述卷帘安装于所述格栅顶部；所述卷帘末端具有活动挂钩，且所述格栅底部具有和所述活动挂钩相配合的固定挂钩。所述卷帘为不透风帘布，进气口设计为可控关闭/打开的方式，在车辆高速行驶时(如驶入高速公路区域，时速超过60公里/小时)，可以将进气口卷帘拉下，结合弧面结构的流线形设计，不会对车辆稳定性和油耗造成影响。

优选的，所述循环水箱前端与所述除尘区一底部相连通的位置设置有活性炭，且所述活性炭覆盖所述循环水箱前端；所述循环水箱通过水泵与所述主水箱相连通。活性炭有效吸附并过滤含尘水中的尘土颗粒，使过滤后的净水进入循环水箱。

优选的，所述喷淋装置包括输水管、喷淋管和压力雾化喷头；所述输水管与所述主水箱相连通，所述输水管两侧连通有若干喷淋管，若干所述喷淋管沿所述输水管的纵向方向水平排布；所述喷淋管上均布有若干所述压力雾化喷头。

优选的，所述除尘区二还包括设置在所述导风管内部的除尘刷；所述除尘刷包括尘刷主轴和编织在所述尘刷主轴周围的绒毛，所述尘刷主轴和所述绒毛均由吸水棉线编织而成，且所述尘刷主轴通过连接棉线连接至所述主水箱；所述除尘刷的直径等于所述导风管的直径。连接棉线与主水箱连通保持绒毛持续湿润以增加对颗粒的吸附效果，并通过碰撞和拦截的方式对不同粒径颗粒物的收集。

优选的，所述导风管上设置有通水管，所述通水管连通至所述主水箱；所述连接棉线穿过所述通水管进入所述主水箱，并将水导入所述尘刷主轴及所述绒毛。

优选的，所述导风管前端内壁垂直设置有若干扰流板，所述扰流板呈扇形弧状，且交错设置在所述导风管前端内壁上。增设扰流板以增加流入管内的气流脉动。

优选的，所述导风管底部设置有收集盒和除尘旋风筒；

所述收集盒位于所述导风管底部前端；

所述除尘旋风筒包括一体连通的锥体部分和圆筒部分；所述锥体部分与所述收集盒相连通，且所述锥体部分与所述收集盒相连通一端的管径小于所述锥体部分与所述圆筒部分相连通的管径；尘埃颗粒在离心力作用下撞击器壁，逐渐损失动量，速度减慢，最终与气流分离，在重力作用下掉入收集盒。在圆锥体的外形影响下，尘土颗粒向收集盒集中，而气流进而在除尘旋风筒内部产生一个内侧旋涡，并且由下而上的螺旋流动，净化后的气流携带部分未被捕获的颗粒经升气通道排出除尘旋风筒外。

所述圆筒部分的末端顶部通过通风管与所述导风管末端相连通；所述圆筒部分的末端中心位置设置有出风管，所述出风管前端伸入所述圆筒部分的内部，且超过所述通风管口的位置，所述出风管末端为所述出风口。出风管的结构能够防止气流直接从出风口排出，而无法形成外旋气流进行除尘的问题，其具有导流效果。

优选的，所述通风管呈“┓”型，且所述通风管底端与所述圆筒部分的末端顶部偏心连通，即连通至所述圆筒部分偏离中轴的一侧。偏心的结构设置，更有助于外旋气流的形成，并不会妨碍内侧旋涡的上升通道形成。

优选的，所述车载移动式城市空气净化装置安装在车辆顶部。利用车辆行驶过程中设备与空气的相对运动将城市低空气流引入空气净化装置进行除尘处理，从而实现空气净化的目的。

优选的，所述除尘区一的底板和所述循环水箱的底板具有连续过渡的倾角，所述除尘区一的底板前端高度高于所述循环水箱的底板后端高度，能够防止含尘水从进气口逆流而出。

优选的，所述除尘区一的底板后端连接所述循环水箱的底板前端，所述除尘区一的底板倾角为5°，所述循环水箱的底板倾角为1°。双重倾角设计更有助于对含尘水逆流的拦截。

本发明相较现有技术具有以下有益效果：

1)本发明安装于所述车辆顶部，基于目前空气污染问题突出的大型城市庞大的车辆保有情况，此方法具有积少成多的优势，可以实现较为可观的空气净化效果。

2)本发明的设备外观小巧、节约空间，设备外观呈现流线型结构，不会对低速(低于60公里/小时)车辆行驶稳定性造成影响，且不会对车辆稳定性和油耗造成影响。

3)本发明装置进气口设计为自动式可控关闭/打开的方式，在车辆高速行驶时(如驶入高速公路区域，时速超过60公里/小时)装置进气口自动关闭。

4)本发明前后除尘区的结构设计，充分提高了车辆行驶过程中的除尘效率，和空气净化效果。前端喷淋能够有效聚集颗粒，增大颗粒粒径，实现初步过滤；后端导风管的设计，更加便于不同除尘模块的兼容，以适应不同环境和交通工具上的安装需求，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种车载移动式城市空气净化装置的安装示意图；

图2为本发明除尘区一的内部结构示意图；

图3为本发明除尘区一的内部结构原理图；

图4为本发明一种车载移动式城市空气净化装置的整体结构图一；

图5为本发明一种车载移动式城市空气净化装置的整体结构图二；

图6为本发明除尘刷的结构示意图；

图7为本发明实施例一的除尘区二结构示意图；

图8为本发明实施例一的局部剖视图；

图9为本发明实施例一的侧剖结构图；

图10为本发明实施例一的侧剖原理图；

图11为本发明实施例二的结构示意图；

图12为本发明实施例二的除尘区二结构示意图；

图13为本发明实施例二的除尘区二的侧剖原理图；

图14为本发明除尘区一的局部放大图；

图15为本发明除尘区一的底板倾角示意图；

图16为本发明循环水箱的底板倾角示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种车载移动式城市空气净化装置，包括外壳1，外壳1安装在车辆上；设置在外壳1内的除尘区一2、除尘区二3、主水箱4和循环水箱5；外壳1前端设置有进气口6；除尘区一2位于进气口6的后端；除尘区二3、主水箱4和循环水箱5均位于除尘区一2的后端，且主水箱4位于除尘区一2的后端中部，除尘区二3设置在主水箱4的两侧，循环水箱5设置在主水箱4的底部；除尘区一2内部顶端设置有喷淋装置21，喷淋装置21通过水泵连接主水箱4；喷淋装置21包括输水管211、喷淋管212和压力雾化喷头213；输水管211与主水箱4相连通，输水管211两侧连通有若干喷淋管212，若干喷淋管212沿输水管211的纵向方向水平排布；喷淋管212上均布有若干压力雾化喷头213。循环水箱5与除尘区一2底部相连通；循环水箱5前端与除尘区一2底部相连通的位置设置有活性炭，且活性炭覆盖循环水箱5前端；循环水箱5通过水泵与主水箱4相连通。

除尘区二3内部设置有导风管31，导风管31与除尘区一2相连通，且导风管31的后端设置有出风口7。除尘区二3还包括设置在导风管31内部的除尘刷32；除尘刷32包括尘刷主轴321和编织在尘刷主轴321周围的绒毛322，尘刷主轴321和绒毛322均由吸水棉线编织而成，且尘刷主轴321通过连接棉线323连接至主水箱4；除尘刷32的直径等于导风管31的直径。导风管31前端内壁垂直设置有若干扰流板34，扰流板34呈扇形弧状，且交错设置在导风管31前端内壁上。导风管31上设置有通水管33，通水管33连通至主水箱4；连接棉线323穿过通水管33进入水箱，并将水导入尘刷主轴321及绒毛322。

为了进一步优化上述技术方案，除尘区一2底部和循环水箱5的底部具有连续过渡的倾角，除尘区一2底部前端高度高于循环水箱5底部后端高度，能够防止含尘水从进气口逆流而出。

为了进一步优化上述技术方案，除尘区一2的底板后端连接循环水箱5的底板前端，除尘区一2的底板倾角为5°，循环水箱5的底板倾角为1°。双重倾角设计更有助于对含尘水逆流的拦截。

为了进一步优化上述技术方案，进气口6为具有倾角的弧面结构，且在弧面结构上垂直设置有格栅61。弧面结构内侧设置有卷帘，卷帘安装于格栅61顶部；卷帘末端具有活动挂钩62，且格栅61底部具有和活动挂钩62相配合的固定挂钩63。

进气口引入的气流在除尘区一经过喷淋装置的喷淋作用，粒径增大，具体实现过程为：水泵从主水箱中抽出水，通过喷淋管喷出。喷淋管上设置有压力雾化喷头，更小的液滴有助于更好的与尘埃融合，增大颗粒直径，提高除尘效率，减少用水。喷雾除尘在不同流速下均有较好的除尘效率，在流速为11m/s(约40m/s)时除尘效率可达85％以上。含尘液滴在重力作用下掉落，通过循环水箱前的活性炭过滤，流入循环水箱。在主水箱耗尽后，水泵可从循环水箱中抽水继续过滤。较大液滴在重力作用下落入循环水箱，后端主要采用滤网技术被动除尘。

经过除尘区一后进入除尘区二，即高速除尘模块。该模块可使用除尘刷模块或旋风式除尘模块。本实施例具体介绍除尘刷模块。

使用除尘刷模块时，含尘气体经过除尘刷。除尘刷材质可为棉线等吸水材质制成。除尘刷在空气流过后能够带上一定静电，并可吸附灰尘。除尘区一中的水雾也可湿润除尘刷，实现较好的过滤效果。尘刷主轴为吸水棉线，方向与气流平行，尘刷主轴垂直方向分布有与气流方向垂直的细绒毛，尘刷主轴通过连接棉线与主水箱连通保持除尘刷绒毛持续湿润以增加对颗粒的吸附效果，即通过附图4通水管润湿。绒毛有大小两种直径，以实现通过碰撞(针对粒径>10微米的大颗粒)和拦截(针对粒径<10微米的小颗粒)方式对不同粒径颗粒物的收集。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于除尘区二采用旋风式除尘模块。

导风管31底部设置有收集盒35和除尘旋风筒36；收集盒35位于导风管31底部前端；除尘旋风筒36包括一体连通的锥体部分361和圆筒部分362；锥体部分361与收集盒35相连通，且锥体部分361与收集盒35相连通一端的管径小于锥体部分361与圆筒部分362相连通的管径；圆筒部分362的末端顶部通过通风管37与导风管31末端相连通；圆筒部分362的末端中心位置设置有出风管38，出风管38前端伸入圆筒部分362的内部，且超过通风管37口的位置，出风管38末端为出风口7。通风管37呈“┓”型，且通风管37底端与圆筒部分362的末端顶部偏心连通，即连通至圆筒部分362偏离中轴的一侧。

当含尘气体由进气口进入导风管后，由通风管引入除尘旋风筒，在除尘旋风筒器壁的约束作用下，流体的运动状态发生了改变，沿切线方向进入圆筒部分，使得由开始的直线运动变为后来的圆周运动，并且在沿轴向方向上，沿圆筒体及圆锥体做螺旋运动，此时形成的旋转流被称之为外旋涡；在离心力的作用下气体中的夹杂颗粒物被甩向除尘旋风筒器壁方向，进一步与筒体发生碰撞，动量也会在这一过程中逐步损失，最终落入排尘通道即被分离出去，在重力作用下掉入收集盒；外旋气流旋转向下进入锥体部分，在锥体部分的外形影响下，气流向内收缩的同时切向速度随之提高；另外，外侧旋涡气流运动的过程中周边气流压力得到升高，相对压力较低的区域会在锥体中心部分形成。当到达锥体部分下部的某一位置时气流向除尘旋风筒中心集中，进而在除尘旋风筒内部产生一个内侧旋涡，其具有相同旋转方向，并且由下而上的螺旋流动。最终，净化后的气流携带部分未被捕获的颗粒经升气通道排出除尘旋风筒外。

以上对本发明所提供的一种车载移动式城市空气净化装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种车载移动式城市空气净化装置，包括外壳，其特征在于：所述外壳安装在车辆上；设置在所述外壳内的除尘区一、除尘区二、主水箱和循环水箱；所述外壳前端设置有进气口；所述除尘区一位于所述进气口的后端；所述除尘区二、所述主水箱和所述循环水箱均位于所述除尘区一的后端，且所述主水箱位于所述除尘区一的后端中部，所述除尘区二设置在所述主水箱的两侧，所述循环水箱设置在所述主水箱的底部，所述循环水箱通过水泵与所述主水箱相连通；

所述除尘区一内部顶端设置有喷淋装置，所述喷淋装置通过水泵连接所述主水箱；所述循环水箱与所述除尘区一底部相连通；所述除尘区二内部设置有导风管，所述导风管与所述除尘区一相连通，且所述导风管的后端设置有出风口；

所述除尘区二还包括设置在所述导风管内部的除尘刷；所述除尘刷包括尘刷主轴和编织在所述尘刷主轴周围的绒毛，所述尘刷主轴和所述绒毛均由吸水棉线编织而成，且所述尘刷主轴通过连接棉线连接至所述主水箱；所述除尘刷的直径等于所述导风管的直径。

2.根据权利要求1所述的车载移动式城市空气净化装置，其特征在于，所述进气口为具有倾角的弧面结构，且在所述弧面结构上垂直设置有格栅；所述弧面结构内侧设置有卷帘，所述卷帘安装于所述格栅顶部；所述卷帘末端具有活动挂钩，且所述格栅底部具有和所述活动挂钩相配合的固定挂钩。

3.根据权利要求1所述的车载移动式城市空气净化装置，其特征在于，所述循环水箱前端与所述除尘区一底部相连通的位置设置有活性炭，且所述活性炭覆盖所述循环水箱前端。

4.根据权利要求1所述的车载移动式城市空气净化装置，其特征在于，所述喷淋装置包括输水管、喷淋管和压力雾化喷头；所述输水管与所述主水箱相连通，所述输水管两侧连通有若干喷淋管，若干所述喷淋管沿所述输水管的纵向方向水平排布；所述喷淋管上均布有若干所述压力雾化喷头。

5.根据权利要求1所述的车载移动式城市空气净化装置，其特征在于，所述导风管上设置有通水管，所述通水管连通至所述主水箱；所述连接棉线穿过所述通水管进入所述主水箱，并将水导入所述尘刷主轴及所述绒毛。

6.根据权利要求1所述的车载移动式城市空气净化装置，其特征在于，所述导风管前端内壁垂直设置有若干扰流板，所述扰流板呈扇形弧状，且交错设置在所述导风管前端内壁上。

7.根据权利要求1所述的车载移动式城市空气净化装置，其特征在于，所述导风管底部设置有收集盒和除尘旋风筒；

所述收集盒位于所述导风管底部前端；

所述除尘旋风筒包括一体连通的锥体部分和圆筒部分；所述锥体部分与所述收集盒相连通，且所述锥体部分与所述收集盒相连通一端的管径小于所述锥体部分与所述圆筒部分相连通的管径；

所述圆筒部分的末端顶部通过通风管与所述导风管末端相连通；所述圆筒部分的末端中心位置设置有出风管，所述出风管前端伸入所述圆筒部分的内部，且超过所述通风管口的位置，所述出风管末端为所述出风口。

8.根据权利要求7所述的车载移动式城市空气净化装置，其特征在于，所述通风管呈“┓”型，且所述通风管底端与所述圆筒部分的末端顶部偏心连通，即连通至所述圆筒部分偏离中轴的一侧。

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