黃馳紅

【摘 要】汽車(chē)內(nèi)部的空間狹小、環(huán)境相對(duì)密閉、內(nèi)飾不易清潔等，是導(dǎo)致汽車(chē)內(nèi)部空氣不清新的重要原因。通過(guò)對(duì)汽車(chē)空氣循環(huán)狀況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一款汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口，用以改善車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量。該設(shè)備主要由外框、內(nèi)外兩組相互垂直的葉片、香薰片、紫外消毒機(jī)構(gòu)和降噪機(jī)構(gòu)構(gòu)成。文章介紹了該汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口的主要結(jié)構(gòu)和基本功能，并對(duì)具體應(yīng)用方法和應(yīng)用效果進(jìn)行了論述。所設(shè)計(jì)的汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口可對(duì)空調(diào)系統(tǒng)輸出的氣體進(jìn)行凈化和殺菌，改善空氣質(zhì)量，提高空氣凈化效率，提升乘客乘坐體驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】出風(fēng)口;汽車(chē);空氣凈化;香薰

【中圖分類號(hào)】TP202 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2022）04-0026-03

0 引言

隨著工業(yè)發(fā)展和制造水平的提升，汽車(chē)產(chǎn)量和品質(zhì)逐步提升，許多家庭選擇配置汽車(chē)作為出行、上班的交通工具，因此汽車(chē)已逐步成為人們?nèi)粘３鲂械拇焦ぞ摺Ｍ瑫r(shí)，隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者的健康意識(shí)不斷增強(qiáng)，車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量受到越來(lái)越多駕乘人員的關(guān)注，并且反映人對(duì)氣味接受程度的主觀評(píng)價(jià)體系也開(kāi)始被廣泛應(yīng)用于空氣質(zhì)量評(píng)估中。

汽車(chē)內(nèi)部空間狹小、環(huán)境密閉、車(chē)內(nèi)飾材質(zhì)復(fù)雜且不易清潔等[1-2]，是導(dǎo)致車(chē)內(nèi)空氣不清新、氣味雜亂的重要原因。同時(shí)，空調(diào)內(nèi)部陰暗潮濕，時(shí)間一長(zhǎng)吸附在空調(diào)內(nèi)部的灰塵等污染物就會(huì)發(fā)生霉變并滋生細(xì)菌。對(duì)于汽車(chē)氣體循環(huán)系統(tǒng)，不僅需考慮去除氣體中的雜質(zhì)，還需考慮空氣是否清新。

為了改善車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量，提升駕駛員和乘客的駕乘體驗(yàn)，車(chē)主常使用香薰器改善車(chē)內(nèi)空間空氣質(zhì)量。香薰器主要有擺放式和夾持式兩種，擺放式香薰器的香味擴(kuò)散慢且氣味主要集中在擺放位周?chē)瑲馕哆^(guò)于集中容易引起擺放位附近乘客的不適。并且，在車(chē)內(nèi)安放擺放式香薰器存在一定安全隱患，在高速狀態(tài)下擺放式香薰器有飛出砸傷乘客的風(fēng)險(xiǎn)。夾持式香薰器通常夾持固定于汽車(chē)出風(fēng)口的扇葉上，具有一定的重量，長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)扇葉旋轉(zhuǎn)和定位產(chǎn)生影響。夾持式香薰器的位置也相對(duì)集中，無(wú)法克服局部風(fēng)向香味過(guò)重的問(wèn)題。

本文設(shè)計(jì)的汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口，能較好地滿足汽車(chē)循環(huán)香薰的安裝需求，同時(shí)輔以紫外消毒和降噪功能，可有效地改善汽車(chē)內(nèi)部的空氣循環(huán)質(zhì)量。

1 汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口的總體設(shè)計(jì)

1.1 裝置工作原理

汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口的設(shè)計(jì)主要由外框、內(nèi)外兩組葉片、香薰片、紫外消毒機(jī)構(gòu)和降噪機(jī)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。外葉片組、內(nèi)葉片組、紫外消毒機(jī)構(gòu)、降噪機(jī)構(gòu)從前至后依次排列安裝于外框內(nèi)，外葉片組、內(nèi)葉片組分別由陣列設(shè)置的外葉、內(nèi)葉陣列構(gòu)成，外框內(nèi)設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)外葉片組、內(nèi)葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用常規(guī)結(jié)構(gòu)即可。

本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一在于設(shè)置夾層式香薰片，香薰片設(shè)于外葉的夾層內(nèi)，氣流經(jīng)外葉與香薰片接觸，可帶動(dòng)香味隨氣流均勻地?cái)U(kuò)散進(jìn)入車(chē)內(nèi)，可以克服傳統(tǒng)擺件式香薰器香味過(guò)度集中、夾持式香薰器局部受力過(guò)大的問(wèn)題。同時(shí)，本設(shè)計(jì)于外框內(nèi)安裝紫外消毒機(jī)構(gòu)和降噪機(jī)構(gòu)，于氣流必經(jīng)通道內(nèi)設(shè)置紫外消毒機(jī)構(gòu)和降噪機(jī)構(gòu)，可對(duì)氣流進(jìn)行消毒和降噪處理。

工作時(shí)，空調(diào)輸出的風(fēng)進(jìn)入出風(fēng)口尾部，依次經(jīng)降噪機(jī)構(gòu)消音、紫外消毒機(jī)構(gòu)紫外消毒后，經(jīng)外葉片組、內(nèi)葉片組導(dǎo)向排出。氣流在經(jīng)過(guò)外葉時(shí)，與香薰片接觸，帶動(dòng)香味進(jìn)入車(chē)內(nèi)。

1.2 關(guān)鍵裝置的具體設(shè)計(jì)

1.2.1 香薰片安裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

內(nèi)、外兩組葉片分別由內(nèi)葉、外葉陣列構(gòu)成，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于外框內(nèi)部，葉片角度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)撥鈕。外葉的葉面開(kāi)設(shè)用于固定香薰片的香薰槽，槽口安裝有槽蓋。槽蓋采用翻蓋式，一端鉸接于槽口，另一端卡扣可拆卸連接并設(shè)置便于打開(kāi)卡扣的拉環(huán)。香薰槽和槽蓋開(kāi)設(shè)供香薰片與外界接觸的接觸孔，以便氣流與香薰片接觸傳遞香味。

葉片組安裝結(jié)構(gòu)如圖2所示，香薰片安裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1.2.2 紫外消毒機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)是汽車(chē)生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)施，用以對(duì)車(chē)內(nèi)空氣溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善汽車(chē)駕乘環(huán)境。然而，在汽車(chē)空調(diào)營(yíng)造舒適環(huán)境的同時(shí)，也面臨長(zhǎng)期運(yùn)行、不易清洗、清洗不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻钠?chē)內(nèi)部污染，如微生物污染等。汽車(chē)空調(diào)微生物污染不僅會(huì)導(dǎo)致空調(diào)異味、破壞車(chē)內(nèi)環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危害人體健康。隨著人們生活水平的提高和健康意識(shí)的加強(qiáng)，關(guān)于汽車(chē)空調(diào)異味的報(bào)道和消費(fèi)者的投訴越來(lái)越多，在給制造商帶來(lái)挑戰(zhàn)的同時(shí)，也帶來(lái)技術(shù)和設(shè)備改善和提升的機(jī)遇。

空調(diào)系統(tǒng)中可能產(chǎn)生微生物污染的位置不少，其中蒸發(fā)器是產(chǎn)生微生物的重要部位。蒸發(fā)器是汽車(chē)空調(diào)的重要組成部分，因不易清洗和不易更換等，為微生物的滋生和繁殖提供了適宜環(huán)境[3]?？照{(diào)系統(tǒng)在通過(guò)蒸發(fā)箱制冷時(shí)，會(huì)引起空氣中的水分凝結(jié)，蒸發(fā)箱長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境，空氣中的灰塵、微生物和微生物的“種子”就會(huì)黏在蒸發(fā)箱上繁殖形成真菌。真菌的繁殖能力很強(qiáng)，孢子的寄生欲望也很強(qiáng)，真菌、孢子會(huì)隨著空調(diào)輸出的氣流接觸人體并黏附于其鼻黏膜上，使人聞到臭味并引發(fā)呼吸道疾病。據(jù)檢測(cè)表明，3年不清洗的汽車(chē)空調(diào)蒸發(fā)箱上每平方厘米有1 000～2 000個(gè)真菌，孢子的數(shù)量更為龐大，長(zhǎng)期受到真菌、孢子侵害會(huì)造成駕乘人員神經(jīng)和內(nèi)分泌紊亂、免疫抑制、致癌致畸、肝腎損傷、繁殖障礙等問(wèn)題。

紫外線殺菌消毒是利用適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子結(jié)構(gòu)，造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡和（或）再生性細(xì)胞死亡，達(dá)到殺菌消毒的效果。被上述微生物污染的物質(zhì)，如水和空氣均可采用紫外線消毒[4]。

本設(shè)計(jì)中，紫外消毒機(jī)構(gòu)包括消毒管和紫外消毒燈，消毒管可拆卸安裝于外框內(nèi)壁，紫外消毒燈安裝于消毒管內(nèi)壁。為防止消毒管照射老化，消毒管內(nèi)壁可涂覆抗紫外涂料。消毒管外壁與外框內(nèi)壁設(shè)置對(duì)應(yīng)的滑臺(tái)和滑槽，消毒管可拆卸安裝外框內(nèi)壁。紫外消毒機(jī)構(gòu)如圖4所示。

1.2.3 降噪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

汽車(chē)室內(nèi)噪聲是汽車(chē)NVH（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）的主要內(nèi)容，引起車(chē)內(nèi)噪聲的因素很多，主要有發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲、傳動(dòng)系噪聲及高速行駛時(shí)的風(fēng)噪聲等。汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)在正常工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生非常明顯的噪聲，若噪聲較明顯或乘坐人員對(duì)噪聲較為敏感，則直接影響乘坐者的乘坐體驗(yàn)，讓其產(chǎn)生焦躁情緒。

汽車(chē)空調(diào)產(chǎn)生的噪聲有壓縮機(jī)、冷凝器、風(fēng)扇產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，也有膨脹閥的動(dòng)作聲、制冷劑的流動(dòng)聲、電動(dòng)機(jī)的電刷聲、調(diào)速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)聲及鼓風(fēng)機(jī)、管路、格柵等構(gòu)成的通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的運(yùn)行噪聲。其中，最大的噪聲來(lái)源為通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲。

在通風(fēng)系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機(jī)是不可忽視的噪聲源。風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，氣流從葉輪壓出，蝸殼內(nèi)產(chǎn)生渦流、進(jìn)風(fēng)口出現(xiàn)氣流紊流都會(huì)引起噪聲。同時(shí)，氣流流經(jīng)通風(fēng)管路時(shí)會(huì)遇到隔板、調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、格柵等障礙產(chǎn)生碰撞噪聲，氣流流經(jīng)變化管路產(chǎn)生的空氣紊流也會(huì)發(fā)出氣流噪聲?；谠搯?wèn)題，本方案對(duì)出風(fēng)口降噪進(jìn)行了一定的設(shè)計(jì)，目的在于調(diào)整結(jié)構(gòu)達(dá)到一定的降噪效果。

方案中，于空調(diào)出風(fēng)口增設(shè)降噪機(jī)構(gòu)，降噪機(jī)構(gòu)設(shè)置于紫外消毒機(jī)構(gòu)后方，其主體包括可拆卸安裝于外框內(nèi)壁的降噪框，以及橫向設(shè)于降噪框內(nèi)的蜂窩降噪管。降噪框與外框設(shè)有對(duì)應(yīng)的滑臺(tái)和滑槽，降噪框可拆卸連接于外框內(nèi)壁。蜂窩結(jié)構(gòu)具有一定的降噪作用，當(dāng)聲波進(jìn)入蜂窩后，聲波引起結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，致使聲能衰減[5]。降噪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1.3 裝置的應(yīng)用流程

本裝置應(yīng)用時(shí)，空調(diào)輸出的氣流接入本方案所述的出風(fēng)口尾部，氣流從尾部向前方輸送，依次經(jīng)降噪機(jī)構(gòu)、紫外消毒機(jī)構(gòu)、內(nèi)葉片組、外葉片組。

氣流首先進(jìn)入降噪機(jī)構(gòu)的蜂窩降噪管，引起空氣和材料的振動(dòng)，在管內(nèi)發(fā)生共振消音，由于摩阻力和黏滯阻力，使一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能散失，達(dá)到一定的降噪效果。通過(guò)降噪機(jī)構(gòu)的氣流進(jìn)入紫外消毒機(jī)構(gòu)，進(jìn)入紫外消毒機(jī)構(gòu)的氣流通過(guò)消毒管，消毒管內(nèi)的紫外消毒燈發(fā)出的紫外光能對(duì)氣流中的細(xì)菌進(jìn)行查殺，紫外線能夠破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA或RNA的分子結(jié)構(gòu)，造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡、再生性細(xì)胞死亡，達(dá)到有效殺菌和消毒的效果。

從紫外消毒機(jī)構(gòu)輸出的氣流先通過(guò)內(nèi)葉片組，內(nèi)葉片組調(diào)節(jié)氣流左右流動(dòng)的方向。通過(guò)內(nèi)葉片組的氣流進(jìn)入外葉片組工作區(qū)域，外片組調(diào)節(jié)氣流上下流動(dòng)的方向。

香薰片安裝于外葉片用于固定香薰片的香薰槽內(nèi)，槽蓋采用合頁(yè)結(jié)構(gòu)安裝于香薰槽的槽口，對(duì)槽口進(jìn)行封閉。香薰片放置于香薰槽內(nèi)可以獲得穩(wěn)定的包裹和固定效果。

香薰槽和槽蓋側(cè)面開(kāi)設(shè)供香薰片與外界接觸的接觸孔，方案中接觸孔可采用尺寸稍小于槽蓋的大孔，香薰片與香薰槽尺寸大小匹配，此時(shí)只需要保證香薰片不會(huì)從孔中落出即可。這樣既能保證香薰片與氣流有效接觸提供香薰效果，又能減少外葉的重量，克服重力對(duì)扇葉旋轉(zhuǎn)定位產(chǎn)生的影響。

氣流經(jīng)內(nèi)外葉片組后可向車(chē)內(nèi)吹送，氣流均勻且擴(kuò)散范圍廣。采用本方案設(shè)計(jì)的汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口，可達(dá)到較好的凈化殺菌、降噪靜音效果，有效改善車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量，為乘車(chē)人員提供健康安全的乘車(chē)環(huán)境。

2 汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口的應(yīng)用效果

2.1 裝置設(shè)計(jì)解決的問(wèn)題

克服傳統(tǒng)香薰產(chǎn)品擴(kuò)散不均勻的問(wèn)題。方案將外葉設(shè)置為具有可放置香薰片的夾層結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)外葉的氣流可帶動(dòng)香味均勻擴(kuò)散以中和車(chē)內(nèi)讓人不愉快的氣味，進(jìn)而克服傳統(tǒng)香薰器易使香味過(guò)度集中的問(wèn)題。同時(shí)，方案中香薰片采用內(nèi)置式夾層結(jié)構(gòu)，不影響扇葉的旋轉(zhuǎn)和定位，香薰產(chǎn)品也不會(huì)輕易掉落?？煽朔A持式香薰器局部過(guò)重影響扇葉結(jié)構(gòu)并容易掉落的問(wèn)題。香薰片通過(guò)香薰槽和槽蓋可拆卸式定位，也可局部更換，拆裝方便。

對(duì)空調(diào)輸出氣體進(jìn)一步殺菌。裝置在原有風(fēng)道基礎(chǔ)上設(shè)置紫外消毒機(jī)構(gòu)，紫外消毒機(jī)構(gòu)的紫外線能對(duì)經(jīng)風(fēng)口的氣體進(jìn)一步殺菌消毒，避免密閉空間內(nèi)細(xì)菌持續(xù)滋生，避免因空氣細(xì)菌引起呼吸道相關(guān)疾病。

改善車(chē)內(nèi)噪音問(wèn)題。裝置在原有風(fēng)道基礎(chǔ)上設(shè)置降噪機(jī)構(gòu)，空調(diào)系統(tǒng)在工作過(guò)程中，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生一定噪聲進(jìn)入車(chē)內(nèi)，方案中降噪機(jī)構(gòu)根據(jù)蜂窩降噪原理設(shè)置降噪通道，可吸收一部分噪聲達(dá)到降噪目的。

2.2 裝置應(yīng)用的效果

方案所述的汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口，將香薰裝置、紫外消毒裝置、降噪裝置有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，對(duì)經(jīng)空調(diào)出風(fēng)口的空氣依次進(jìn)行降噪、消毒、凈化處理，可進(jìn)一步凈化輸入車(chē)內(nèi)循環(huán)的氣體，保證車(chē)內(nèi)人員的健康。

紫外消毒機(jī)構(gòu)和降噪機(jī)構(gòu)串聯(lián)設(shè)置，有序工作、互不干擾，能合理有效地集成于空調(diào)出風(fēng)口中，結(jié)構(gòu)緊湊，美觀度高。

香薰采用夾層式設(shè)計(jì)，能有效避免掉落風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，所用的香薰片與氣體接觸面積大，能與氣流充分接觸輸出香味，并使香味隨氣流均勻擴(kuò)散中和車(chē)內(nèi)空氣。當(dāng)然，如果使用者不喜歡香薰味道，可在夾層中放置活性炭吸附層，用以吸附氣流中的異味和濕氣，避免細(xì)菌滋生。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用本文所述汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口，可對(duì)空調(diào)出風(fēng)口空氣進(jìn)行凈化消毒，提高空氣凈化效率。從裝置的應(yīng)用效果分析，汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口可對(duì)空調(diào)系統(tǒng)輸出的氣體進(jìn)行凈化進(jìn)而殺菌，改善了車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量，有效提高空氣凈化效率，使乘坐者身體得到更好的保護(hù)。

參 考 文 獻(xiàn)

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