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您当前的位置： 降噪装置及燃气热水器的制作方法
2021-01-28 12:01:29|
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本发明属于消声降噪技术领域，具体地说，涉及一种降噪装置及采用该降噪燃气热水器。
背景技术：
目前较多电器产品为了实现其功能，需要配置压缩机、风机等装置，该类装置的动力机构工作时会产生振动噪声，尤其对于装配在室内的电器产品而言，振动噪声将会影响人们的正常生活和学习，降低使用体验。目前降噪主要采用设置消音棉的方式，而设置消音棉会增加风机的风阻，影响气流的流通，进而影响电器性能。
以燃气热水器为例，由于燃气热水器使用鼓风机和强化燃烧技术，因而在使用时不可避免地会发出噪声。按照gb6932-2015的要求，整机噪声在65db以下(含65db)为合格产品，在满足其他指标的情况下，噪声越低的产品，越具有市场竟争力。风机是噪声的主要来源，目前的降噪装置主要集中在对风机进行局部降噪，通过在风机周围设置消音棉等结构，对于燃气热水器而言，其还包括燃烧噪声、气流噪声和水流噪声等，如何对所有噪声源的噪声能够有效降噪处理，降低整体噪声，函待解决。
此外，目前针对风机噪声的解决方案大多集中在使用大风机，通过降低转速来实现降噪，或使用小风机，降低气动噪声来实现，但受限于空间及风压要求，降噪效果非常有限。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中对电器降噪主要采用消音棉进行降噪吸声，其对于气流的影响较大，存在影响电器性能的技术问题，提出了一种降噪装置，可以解决上述问题。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种降噪装置，包括：
本体；
消音空间，其位于所述本体内，所述本体上开设有与所述消音空间连通的消音孔。
进一步的，所述本体为板状结构，其具有第一面板和第二面板，所述消音空间位于所述第一面板和第二面板之间，所述消音孔开设在所述第一面板上。
进一步的，所述消音空间内设置有若干个隔挡条，将所述消音空间隔挡成若干个消音腔，所述消音腔具有与所述消音孔连通的消音进口。
进一步的，所述消音腔的深度为（2n-1）λ/4，其中，λ为待消除噪声的波长，n为正整数，所述消音腔的深度为自所述消音进口到所述消音腔的腔底的长度，λ的取值范围为（a,b）,o＜a＜b。
进一步的，所述隔挡条绕着所述消音孔呈环状布设，位于同一环的不同消音腔之间设置有挡板。
进一步的，位于内环的一个或者多个隔挡条围成u字形结构，该u字形结构的底部宽度大于其口部宽度。
进一步的，所述第一面板为弧面板，其朝向消音空间的外侧方向凸出。
进一步的，所述消音腔的内壁上形成有若干个凹坑和/或凸起。
进一步的，所述隔挡条上靠近所述挡板的位置处开设有通孔。
一种燃气热水器，包括机壳，所述机壳的内壁上固定有前面任一条所记载的降噪装置。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的降噪装置通过设置消音空间，噪声进入消音空间传递衰减实现降噪，本体可以随着机壳的结构相适应变化，不会造成风阻、影响气流流通，且消音空间能够对进入其内任意频段的噪声进行消耗衰减，对能够消除噪声的频率不做限制，可消除200hz-2000hz的宽频噪声，可以包括压缩机、电机振动产生的噪声，也可以包括如燃气热水器的燃烧噪声、气流噪声和水流噪声等。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的降噪装置的一种实施例结构示意图；
图2是图1的纵向剖视图；
图3是本发明所提出的降噪装置的一种优选方案结构示意图；
图4是图3中的a部放大图；
图5本降噪装置的消音腔的一种实施例结构降噪原理图；
图6是本降噪装置的消音腔的立体状态示意图；
图7是本降噪装置的隔挡条的局部结构示意图；
图8是图7的侧面结构示意图；
图9是图3中的b部放大图；
图10是本发明所提出的燃气热水器的一种实施例结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一，为了消除电器工作时产生的噪声，提升用户使用体验，本实施例提出了一种降噪装置，该降噪装置可以应用于但不限于空调、冰箱、燃气热水器、洗衣机、油烟机等家用电器上，如图1、图2所示，该降噪装置包括本体11和消音空间12，消音空间12位于本体11内，本体11上开设有与消音空间12连通的消音孔121，待消除的噪声经过消音孔121进入消音空间12中，噪声在消音空间12中传播以及反射，传播过程中声波能量进行衰减，而且部分入射的声波与反射的声波还会产生抵消，将会消耗掉大部分能量，达到降噪的目的，本方案的降噪装置，通过设置消音空间，噪声进入消音空间传递衰减实现降噪，本体可以随着机壳的结构相适应变化，不会造成风阻、影响气流流通，且消音空间能够对进入其内任意频段的噪声进行消耗衰减，对能够消除噪声的频率不做限制，可消除200hz-2000hz的宽频噪声，可以包括压缩机、电机振动产生的噪声，也可以包括如燃气热水器的燃烧噪声、气流噪声和水流噪声等。
本降噪装置主要用于消除电器的工作噪声，一般情况下，电器的噪声源位于电器机壳的内部，噪声通过机壳传递至外部空间，而机壳往往由若干面壳板所围成，作为一个优选的实施例，为了方便本降噪装置方便装配在机壳内，在噪声通过外壳传递出之前就能够将噪声消耗掉，降噪装置优选固定在机壳的内壁上，且本体11为板状结构，更加方便本体11与机壳的壳板贴合，减小本体11与机壳之间的缝隙，防止噪声从缝隙中穿过继续向外部空间传递，本体11内具有第一面板111和第二面板112，消音空间12位于第一面板111和第二面板112之间，其中，降噪装置设置在机壳中时，第二面板112位于靠近机壳一侧，第一面板111朝向机壳的内部空间设置，消音孔121开设在第一面板111上，噪声源产生的噪声经消音孔121进入到消音空间12中进行消耗和抵消。
由于若单设置一个大的消音空间12的话，噪声从消音孔121发散的进入消音空间12中，部分噪声可能会很快传递到消音空间12的内壁被反射出去，继续经过机壳向外部空间传递，降噪效果稍弱，如图3所示，本实施例中优选在消音空间12内设置有若干个隔挡条13，隔档条13的一条边与第一面板111固定连接，另外一条边与第二面板112固定连接，隔挡条13能够将消音空间12隔挡成若干个消音腔122，各消音腔122均具有与消音孔121连通的消音进口123，进入消音孔121的噪声根据其传播方向分别通过消音进口123进入所对应的消音腔122中，通过将消音空间12隔断形成多个消音腔122，强制使得噪声沿着各消音腔122所围成的传播路径传递，增加其能量衰减速度。
声音在腔体中传递衰减与传递的路径（对应腔体的深度）、腔体内壁的材质、厚度等有关系，声音传递的路径越长，衰减越多，降噪效果好，但是受电器外壳尺寸的限制，降噪装置及其内部的消音空间12的尺寸受限制，为了充分合理利用消音空间12内的空间，本方案中优选隔挡条13绕着消音孔121呈环状布设，可以最大化的增加所能够隔断形成的消音腔122的数量，而且可以最大程度的延长声音传递路径的长度，通过增加声音传递路径的长度，可以最大化的消耗任意频段的噪声。通过增加消音腔122的数量，且设置不同消音腔122的深度不相同，使得各消音腔122的深度能够满足降低不同频率的噪声的同时，使消音空间12内部的每一部分都不会浪费，消音腔122可以根据消音空间12的内部形状被隔断为直筒形、l形和u形的任意形状。
位于同一环的不同消音腔122之间设置有挡板124，当噪声传递至挡板124时，能够被挡板124止挡折返。噪声在空间中以正弦波的形式传递，当噪声经过消音进口123进入消音腔122中时，如图5所示，进入消音腔122的噪声沿着消音腔12的深度方向传递，遇到消音腔122的腔底也即挡板124时，被反射回来，入射噪声的声压
反射噪声的声压为：
入射噪声和反射噪声叠加后的声压和为：
公式中
由于本实施例中可以隔挡出来多个消音腔122，通过设定不同消音腔的深度满足不同波长噪声的四分之一奇数倍，进而达到消除不同频率噪声的目的。也即，消音腔122的深度为（2n-1）λ/4，消音腔122的深度为自消音进口123到挡板124的长度，λ的取值范围为（a,b）,o＜a＜b。例如，另a=200hz，b=2000hz，可以消除200hz-2000hz的宽频噪声。
降噪的另外一种方式是设置吸声材料将噪声吸收，本方案中优选围成消音腔122的结构采用吸声型声学超材料，也即本体11和/或隔挡条13采用吸声型声学超材料制作，可以吸收部分噪声的能量，提高噪声的衰减速度。吸声体的材料选择上多种多样，考虑到成本，可以优选采用成本低的pp材料。
如图1所示，在消音进口123处还设置有丝网14，可以防止噪声在消音进口123处产生共振导致二次噪声，丝网14可以采用目数为200-400的不锈钢丝网实现，将其固定在消音进口123处即可，达到防止噪声在消音进口123处产生共振导致二次噪声的技术效果。
降噪的再一种方式是基于局域共振原理，噪声在消音腔122中传递时，会带动围成消音腔122的内壁振动，当噪声的频率与振动体的固有频率一致时，两者会发生共振，达到进一步消耗噪声能量的目的，本方案中利用共振体的最重要两个参数共振频率和共振强度设计消音腔122，实现理论最优声谱的结构，本方案中要实现200hz以上的全频段宽频吸收结构，它的声阻抗在200hz以上都接近空气阻抗，实现阻抗匹配，这意味着没有反射，没有透射，接近全吸收。而这个结构的总声阻抗，是其中各个单元声阻抗的叠加，通过一定的算法调节这一系列单元，实现各个独立单元的组合搭配，使上述设计的消声蜗壳可实现200-2000hz的宽频消声。
根据局域共振原理，共振频率f’和共振强度可由弹性系数n和表面结构的质量m来决定，不同的表面结构对应了不同的n和m，因此可以实现不同的共振频率和共振强度。计算公式如下：
共振频率f’在数值上等于共振体的固有频率，其中n为消音腔122内壁的弹性系数，m为围成消音腔122内壁的质量。通过调整消音腔122内壁的弹性系数n和质量m，即可改变共振体的共振频率，使得其与待消除噪声的频率一致，可以进一步衰减噪声的能量。比如，改变共振体的共振频率的方法如：调整本体11或者隔档条13的厚度，或者增加非关键部位的质量，以使得消音腔122的共振频率与待消除噪声的频率一致，产生共振。本实施例中根据现有空间设计本体11或者隔档条13的厚度为30mm时效果最佳。
所谓共振强度是指共振幅值的大小，主要由公式中的弹性系数n决定，n值越大，共振强度越大，所能够消耗掉的能量越大，可以根据实际需要选择合适弹性系数n的材料。
除了前述的调整弹性系数n和表面结构的质量m调节共振频率的方式外，还可以调整消音腔122形状的方式，实现消音腔122容积的变化，从而实现共振频率的改变。其中，两者的关系式如下：
式中：c为声速；v为消音腔122的容积，x为消音腔122的深度，s为消音腔122的内表面的面积。由上式可知，通过调整s、x或者v，改变共振体的共振频率，使得其与待消除噪声的频率一致，达到衰减噪声的能量的目的。
如图4、图6所示，位于内环的一个或者多个隔挡条13围成u字形，该u字形的底部宽度大于其口部宽度，该u字形的开口也即消音进口123，该u字形的两侧壁131自消音进口123分别向两侧倾斜延伸，与u字形的底部132之间的夹角为锐角，所围成的消音腔为口小腔大的结构，噪声从消音进口123进入消音腔后向u字形的底部132传递，到达底部132后，被底部132反射，由于两侧壁131倾斜设置，达到易进难出的效果，大部分声波被反射到侧壁131上，发生再次反射，如此，经过多次反射后噪声能量基本被消耗，只有少部分的噪声经消音进口123反射出，对于用户造成的影响已经微乎其微，可忽略不计。
本方案的降噪装置主要用于吸收、消除机壳内的任意频段的噪声，因此其需要贴合着机壳的内壁设置，而不同种类、不同型号的电器机壳相差较大，因此，为了适应不同面积的机壳，消音空间12优选具有多个，各个消音空间12可以连通也可以相互隔断，各个消音空间12按照实际需要设置其内部的消音腔，各消音空间12的消音孔121可以分别独立设置，也可以多个消音空间12共用一个消音孔。
第一面板111为弧面板，其消音空间12的外侧方向凸出，该第一面板111与第二面板112围挡成消音空间12，由于第一面板111为弧面板，消音空间12不位置处的空气层厚度不同，根据赫姆霍兹共振原理，空气层厚度不同，其产生的空腔振动频率也不同，从而可实现宽频带降噪，且形成空气层厚度可通过改变第一面板111的弧度而改变，易于控制。
消音腔122的内壁上形成有若干个凹坑和/或凸起，以隔档条13为例，如图7、图8所示，其外表面形成有若干个凹坑125和/或凸起126，增加了噪声声波的反射面积，并实现声波的漫反射，从而进一步消耗声波的能力，达到降噪的目的。围成消音腔122的内壁的还有第一面板111和第二面板112，其内壁上同样可以设置凹坑和/或凸起的任意组合，凹坑和凸起的数量、间距等不做具体限制。
对于深度已经确定的消音腔122，深度满足（2n-1）λ/4的波长，在被挡板124反射后，会与其同样波长、相位相反的入射声波叠加，能量抵消，而另外一部分无法抵消的噪声会沿着隔挡条13继续朝向消音进口123的方向传递，为了防止其传递至机壳的外部，导致噪音泄漏，如图3、图9所示，隔挡条13上靠近挡板124的位置处开设有通孔133，在当前消音腔内无法抵消的噪声经通孔133进入与其相邻的消音腔中，由于相邻消音腔的深度和传递方向都发生改变，噪声在传递过程中进一步衰减，直至全部衰减完。通孔133优选采用锥形孔的形式，且朝向位于内环消音腔的口径小于朝向位于外环消音腔的口径，使得内环消音腔中的噪音向外环消音腔中单向传递，避免噪音的逆向传递。
实施例二，本实施例提出了一种燃气热水器，如图10所示，包括机壳21，机壳21的内壁上固定有降噪装置1，如图1-图3所示，该降噪装置1包括本体11和消音空间12，消音空间12位于本体11内，本体11上开设有与消音空间12连通的消音孔121，待消除的噪声经过消音孔121进入消音空间12中，噪声在消音空间12中传播以及反射，传播过程中声波能量进行衰减，而且部分入射的声波与反射的声波还会产生抵消，将会消耗掉大部分能量，达到降噪的目的，本方案的降噪装置对噪声的频率不做限制，既可以消除200hz-2000hz的宽频噪声，可以包括压缩机、电机振动产生的噪声，也可以包括如燃气热水器的燃烧噪声、气流噪声和水流噪声等。
降噪装置1优选固定在机壳21的内壁上，且本体11为板状结构，更加方便本体11与机壳21的壳板贴合设置，本体11与机壳21的固定方式可以采用胶粘固定或通过卡扣固定或通过螺钉固定等，降噪装置1的其他结构可参见实施例一及图1-图9中所记载，在此不做赘述。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
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