CN102472264B - 用于压缩机雾化器系统中的具有可调频率特性的低约束谐振器 - Google Patents

Abstract

一种压缩机系统和一种用于减小压缩机系统中的噪声的方法。所述压缩机系统包括：入口端口，配置为接收气体；出口端口，配置为输出压缩气体；压缩机泵，连接至所述出口端口并经由气动管线连接至所述入口端口。所述压缩机泵配置为对通过所述入口端口输入的气体进行增压并通过所述输出端口输出压缩气体。所述压缩机泵在所述压缩机泵的操作期间生成噪声。所述压缩机系统还包括侧枝谐振器，所述侧枝谐振器具有形成腔的外壳和连接至所述外壳的细长的部件。所述细长的部件气动地连接至所述入口端口和所述压缩机泵之间的所述气动管线。所述侧枝谐振器配置为基本上减小所述压缩机泵生成的噪声和/或监视所述压缩机泵的操作。

Description

用于压缩机雾化器系统中的具有可调频率特性的低约束谐振器

技术领域

本发明涉及用于减小压缩机系统中的噪声的方法和设备。

背景技术

雾化器是用于以雾的形式施用药物的装置，该雾被吸入患者肺中。通常，雾化器利用压缩空气来使药物汽化。使用压缩机系统来生成压缩空气。在操作期间，压缩机系统也生成不期望的噪声。一些常规压缩机系统使用内嵌(in-line)消音器来减小噪声。

图1是使用常规内嵌消音器的常规压缩机系统的气动(pneumatic)示意性框图。压缩机系统10包括压缩机泵11，压缩机泵11具有入口或吸入端口12和出口或输出端口14。吸入端口12连接至吸入过滤器(例如POREX过滤器)16。在通过过滤器16后，空气被引入通过吸入端口12以去除存在于空气中的诸如微粒的杂质。输出端口14能够连接至各种类型的雾化器(未示出)，诸如话筒型雾化器、面罩型雾化器等。输出端口14输出由压缩机泵11压缩的压缩或增压空气形式的空气。压缩空气用于使雾化器(未示出)中的药物汽化。常规类型的内嵌消音器18安置于压缩机泵和过滤器16之间。常规消音器18具有外壳19。外壳19具有设置在消音器18的外壳19中的入口18A和出口18B。空气通过入口18A进入消音器外壳19并通过出口18B离开消音器外壳19。消音器18通过入口18A使用管道或气动管线13A连接至吸入端口12并通过出口18B使用管道或气动管线13B连接至泵11。消音器18位于泵11的吸入侧上。这是因为正常使用的压缩机系统10生成的大多数噪声从入口侧逃逸。

常规内嵌消音器18具有重新引导声音以及主空气流的一系列内部隔板18C，使得空气能够逃逸，但是噪声耗散在消音器外壳19内。在常规消音器18中，空气通过入口18A进入一侧，反转方向两次，然后最终通过出口18离开相对侧。应当注意，泵噪声沿与空气流相对的方向传播，进入消音器18的泵侧，即通过出口18B进入并在过滤器侧上离开，即通过入口18A离开。虽然通过消除从消音器18的一端(即出口18B)至消音器18的另一端(即入口18A)的直的路径，隔板18C干扰了声音的传播，但是当使用次类型的消音器时，观察到了空气流有时减小了。在该消音器中，隔板18C能够呈现对空气流的约束，或者在某些环境中能够产生湍流(turbulence)，其对总的压缩机性能具有影响。此外，常规内嵌消音器18经常设计为用于特定压缩机泵11并可以影响压缩机性能，并且甚至可以在其它压缩机上或甚至是使用不同听筒(handset)或雾化器的相同压缩机上不能良好工作。

发明内容

本发明处理与上述相关的各种问题，除其它事情外，包括基本上衰减、减小或消除在压缩机系统中生成的不期望的噪声，而基本上不会阻挡空气流并从而影响压缩机性能。

本发明的一方面，提供了一种压缩机系统，包括配置为接收气体的入口端口、配置为输出压缩气体的出口端口、以及经由气动管线连接至入口端口并连接至出口端口的压缩机泵。压缩机泵配置为对通过入口端口输入的气体进行增压并通过出口端口输出压缩气体。压缩机泵在压缩机泵的操作期间生成噪声。压缩机系统还包括侧枝谐振器，侧枝谐振器具有形成腔的外壳和连接至外壳的细长的部件。细长的部件气动连接至入口端口和压缩机泵之间的气动管线。侧枝谐振器配置为基本上减小压缩机泵生成的噪声。

本发明的另一方面，提供了一种通过如下操作来减小压缩机系统中的噪声的方法：在压缩机系统中安置侧枝谐振器，所述侧枝谐振器具有形成腔的外壳和连接至外壳的细长的部件；将细长的部件气动地连接至链接于压缩机系统的入口端口和压缩机系统的压缩机泵之间的气动管线；以及对侧枝谐振器的频率范围进行调谐以便基本上减小压缩机泵生成的噪声。

在参照附图考虑以下描述和所附权利要求时，本发明的这些和其它目的、特征、和特性，以及结构的相关元件的操作方法和功能以及制造的部件和体系的组合将变得明显，所有附图形成此说明书的一部分，其中，类似的参考数字表示各附图中对应的部件。然而，应当清楚地理解，附图是仅用于示例和描述目的，并且不是意在对本发明进行限制。如说明书和权利要求中所使用的，单数形式的“一”以及“所述”包括多个指示物，除非上下文清楚地另外规定。

附图说明

图1是使用常规内嵌消音器的常规压缩机系统的气动示意性框图；

图2A是根据本发明的实施例的使用侧枝消音器(谐振器)的压缩机系统的气动示意性框图；

图2B描绘用于形成图2A中描绘的谐振器的腔的PZT圆柱的示意性描述；

图3是安装在图2A中描绘的使用放置在排出侧上的一种类型的雾化器的压缩机系统的吸入侧上时，PZT声谐振器的电信号响应的图示；

图4是安装在图2A中描绘的压缩系统的吸入侧上时，PZT声谐振器的电信号响应的图示；

图5是安装在图2A中描绘的使用节流孔来在排出侧上建立约10psi的操作压力的压缩机系统的吸入侧上时，PZT声谐振器的电信号响应的图示；

图6是安装在图2A中描绘的使用节流孔来在排出侧上建立约10psi的操作压力的压缩机系统的排出侧上时，PZT声谐振器的电信号响应的图示；

图7示出了在约10psi的排出压力，压缩机泵的操作循环期间，吸入和排放阀的各开启和关闭阶段；

图8示出了在约4psi的排出压力，压缩机泵的操作循环期间，吸入和排放阀的各开启和关闭阶段；

图9A是根据本发明的另一实施例的使用侧枝消音器(谐振器)的压缩机系统的气动示意性框图；

图9B是根据本发明的再一实施例的使用侧枝消音器(谐振器)的压缩机系统的气动示意性框图；

图10是根据本发明的另一实施例的使用多个侧枝消音器(谐振器)的压缩机系统的气动示意性框图；以及

图11是根据本发明的再一实施例的使用侧枝谐振器的压缩机系统的气动示意性框图。

具体实施方式

图2A是根据本发明的实施例的压缩机系统20的气动示意性框图。压缩机系统20包括压缩机泵21，压缩机泵21具有入口或吸入端口22和出口或输出端口24。吸入端口22连接至吸入过滤器(例如，POREX过滤器)26。空气或其它气体在通过过滤器26以去除存在于空气或气体中的诸如微粒的可能的杂质后被引入通过吸入端口22。输出端口24能够连接至各种类型的雾化器(未示出)，诸如话筒型雾化器、面罩型雾化器等。输出端口24输出由压缩机泵21压缩的压缩空气形式的空气。压缩空气用于使雾化器(未示出)中的药物汽化。消音器(或谐振器)28安置于压缩机泵21和吸入端口22之间。泵21通过管道或气动管线23A、23B连接至入口端口22。泵21通过吸入端口22经由管道23A、23B引入空气或气体并通过输出端口24输出压缩空气或压缩气体。

消音器28具有限定腔30的外壳29。消音器28还包括细长部件或颈部31。颈部31的一端31A连接至设置在外壳30中的开口30A。另一端31B经由连接器连接至管道23A、23B，连接器诸如是例如T连接器。在此实施例中，消音器28作为侧枝谐振器连接。噪声由腔30的存在而被堵住，而通过管道23A、23B的空气流相对地未受阻碍。

消音器28能够视为亥姆霍兹谐振器，其是气动调谐电路，该调谐电路对颈部31与主流动通道23A、23B相接处的点的频率范围作出反应。当迫使空气或气体进入腔30中时，腔30里面的压力增大。一旦迫使空气/气体进入腔30中的外力消失，则腔里面的较高压力的空气或气体将流出。由于颈部31中的空气或气体的惯性，流出腔30的空气或气体的波动将往往过度补偿。结果，腔30中的内部压力将稍微低于外部压力，使得空气被引回来。此过程重复，压力变化的幅度每次降低。

操作类似于弹簧质量系统的操作，腔30内的压缩的气体提供弹簧，而颈部31内的空气的体积提供质量。较长的颈部将有助于较大的质量，并且反之亦然。在谐振频率，颈部内的空气的质量以最大幅度移动到腔中和从腔移动出，交替地压缩腔内的空气/气体和使其变稀薄。根据谐振器理论，并忽略粘度损耗，谐振器在循环的某部分期间吸收的所有能量在循环的其它部分返回到主通道，大多数声能被朝向其源(在此情况下为泵)重新引导回。得到的效果是堵住一频率范围中的噪声传播通过谐振器连接至主通道的点。大大高于或低于谐振器频率的频率不受影响。例如，证明了调谐到粗略地6.5kHz的谐振器对减小与泵关联的可听噪声有效。此类型的谐振器的谐振频率主要取决于腔的体积和颈部的长度和宽度(例如横截面积)。能够使用以下公式计算谐振频率f。

$f=\frac{v}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{A}{V\·L}}---\left(1\right),$

其中，ν是空气或气体中的声速，A是颈部的横截面积，V是腔的体积，以及L是颈部的长度。

根据以上公式，能够看到能够通过改变腔的体积V、颈部的横截面积A(例如颈部的内径)或颈部的长度L来选择谐振频率f。例如，在一个实施例中，通过将颈部部分地构造出管道，通过使用该管道的不同长度，简单地调节谐振器频率是可能的。替代地或附加地，在另一实施例中，通过插入或去除同心布置的管子，能够增大或减小管道的横截面尺寸(例如直径)。这些设计明显地比用于常规压缩机系统中的常规固定的内嵌消音器设计更适合于被频率调谐。

除通过调节任何上述标识的参数来将谐振频率调谐到一频率范围的能力外，通过将诸如声过滤介质的声吸收材料安置到腔30中，能够增加此装置工作的频率范围。增加频率的带宽或范围的一个益处是适应各种压缩机发出的声频率的整个范围的能力。例如，一个谐振器消音器可以在一个泵速度工作良好，而能够在另一泵速度效率较低。因为泵速度能够在压缩机单元至压缩机单元之间发生变化并且也能够取决于使用的雾化器的类型而变化，所以噪声电平的频率可以取决于泵速度而不同。结果，使用宽带宽消音器谐振器能够在各种泵速度提供噪声衰减。压缩机单元于是能够听起来基本上相同，而不管使用的压缩机类型和/或使用的雾化器。

此外，通过在侧枝配置中安置消音器(谐振器)28，如图2A中所示，通过管道23A、23B的空气的流动未被阻碍或未被阻挡。结果，与使用常规内嵌消音器的常规压缩机系统相比，增强了空气或气体的流动，如图1中所示。通过改善空气流，这能够导致例如使用较低功率的泵，该较低功率的泵比常规压缩机系统中使用的泵提供更低的空气或气体通量，该常规压缩机系统中使用的泵需要较高的空气通量来克服内嵌消音器对空气流的阻挡。通过使用较低功率的泵，能够减小整个压缩机系统的成本和压缩机系统的操作期间的能耗。

上以上段落中将消音器28描述为使用于压缩机雾化器系统中以减小不期望的压缩机泵噪声，同时最小化对总的空气流的影响。然而，如能够理解的，消音器28也能够用于任何类型的压缩机装置中，包括但不限于用于氧浓缩器中的压缩机中、连续气道正压通气(ContinuousPositiveAirwayPressure，CPAP)装置中、通风器中，或用于任何压缩空气/气体器具中，该器具中的主噪声源生成于该装置的吸入(吸气)侧上。

在一个实施例中，诸如锆钛酸铅(PZT)或基于PZT的化合物的圆柱压电材料用于形成消音器或谐振器28的腔30。图2B描绘用于形成谐振器28的腔30的PZT圆柱。PZT圆柱29具有安置于同心圆柱电极29A和29B之间的PZT材料33。PZT圆柱的范例的详细描述能够在名称为“CylindricalAcousticLevitator/ConcentratorHavingNon-CircularCross-Section”的U.S.专利No.6644118中找到，于此通过引用该专利整体而并入了其内容。通过使用PZT圆柱29，导线能够联接至圆柱29的电极(例如银电极)29A和29B，以使用电压测量装置100来观察操作期间PZT圆柱29输出的电压，电压测量装置100诸如是例如示波器。这容许监视消音器28的操作期间的谐振性能。如将在以下段落中更详细描述的，也能够使用PZT谐振器29来监视压缩机泵21中的吸入阀21A和排出阀21B的开通和/或关闭。实际上，通过使用PZT谐振器，识别压缩机泵21中的吸入和排出阀的开通和/或关闭并监视排出压力或负载对吸入和排出阀的影响，是可能的。这能够给泵21的制造商提供诊断工具，该诊断工具在监视泵21内的各种磨损机制也是有用的，该磨损机制诸如是但不限于马达21C的磨损、吸入阀21A以及排出阀21B的磨损等。

图3是安装在使用放置在排出侧20B上的一种类型的雾化器的压缩机系统20(如图2A中描绘的)的吸入侧20A上时，PZT声谐振器28的电信号响应的图示。纵坐标轴表示PZT谐振器28的电极29A和29B两端的电压U(mV)，并且横坐标轴表示时间t(ms)。图示示出了表示泵21的吸入和压缩行程的一系列峰和谷。负冲程对应于压缩机泵21的吸入(真空)行程，而正冲程(压力)对应于压缩行程。如由图3中的两个虚竖直线和双箭头所示，两个相邻的峰间隔开约17.64ms。这对应于约56.69Hz的泵的主频率。在压缩行程期间(正冲程)，在吸入端口22内存在不变的压力。这暗示随着泵21中的活塞在气缸内升起，一定量的空气/气体反转通过吸入阀21A。在一些点，吸入阀21A关闭，从而捕获吸入侧20A内的压缩空气。这暗示吸入路径23C提供一定量的约束来反转流，因为否则，预期将不能以此方式累积压力。还有，吸入侧20A上压力的累积暗示其可以有助于吸入阀21A开通随后的吸入行程。即，通过在压缩行程期间对吸入进行增压，并在随后的吸入行程期间释放该压力，有助于吸入阀21A的操作是可能的。这在用于压缩机系统中的类型的泵中可以是有帮助的，因为泵21中的阀21A和21B响应于阀两端空气的移动开通和关闭，而不归因于直接的机械链接。

图4是安装在压缩机系统20(如图2A中描绘的)的吸入侧20A上时，PZT声谐振器的电信号响应的图示。纵坐标轴表示PZT谐振器的电极两端的电压U(mV)，且横坐标轴表示时间t(ms)。此图示示例了简短的(小于约1秒)加电循环期间，吸入系统20A内的压力的累积。实际上，如图4中所示，吸入压力(其表示PZT谐振器的电极两端的压力)从零上升且在加电后在第一10个泵循环内(约0.3秒)变平(如图4中的虚线所示)。

图5是安装在压缩机系统20(如图2A中描绘的)的吸入侧20A上时，PZT声谐振器28的电信号响应的图示，该系统使用孔口25来在排出侧20B上，即压缩机系统20的输出端口24，建立约10psi的操作压力。纵坐标轴表示PZT谐振器28的电极29A和29B两端的电压U(mV)，且横坐标轴表示时间t(ms)。图示示出了表示泵21的吸入和压缩行程的一系列峰和谷。图5中指示了吸入和排出的各个阶段。负冲程对应于压缩机泵21的吸入(真空)行程，而正冲程(压力)对应于压缩行程。具体地，正移位指示吸入压力增高，而负移位指示吸入压力降低或真空，因为压力看似变为负的。因为谐振器28安置于吸入侧20A上，所以能够在此图示中标识泵21中的吸入阀21A的操作(即开通和/或关闭)。吸入阀21A的开通示为峰的最大上升点(累积的压力)，且吸入阀21A的关闭示为发生压力突然下降的点。一旦吸入阀21A关闭，则排出阀21B不再与谐振器28直接相通。结果，排出阀21B的操作点变得较无区别。实际上，排出的开通和排出的关闭之间的压力的变化是较不显著的。

图6是安装在图2A中所示的压缩机系统20的排出侧20B上时，PZT声谐振器28的电信号响应的图示，该系统使用孔口25来在排出侧20B上，即压缩机系统20的输出端口24，建立约10psi的操作压力。纵坐标轴表示PZT谐振器28的电极29A和29B两端的电压U(mV)，且横坐标轴表示时间t(ms)。图示示出了表示排出阀21B的开通、排出阀21B的关闭以及吸入阀21A的关闭的一系列峰和谷。在此情况下，正移位指示排出压力增高，而负移位指示排出压力降低。因为谐振器现在在排出侧20B上，所以能够标识排出阀21B的操作，如所指示的。然而，一旦排出阀21B关闭，则吸入阀21A不再与谐振器28直接连通。结果，吸入阀21A的开通在排出侧20B上看似不可见的。

值得注意的是，PZT谐振器28放置在压缩机系统20的排出侧上时，用于形成PZT谐振器28的陶瓷材料33或电极29A、29B的加强可以是期望的。例如，诸如橡胶的合适的背衬材料能够用于保护谐振器28。

通过在不同排出压力捕获数个该图示，则在泵21的操作循环内产生吸入阀21A和排出阀21B的操作的图是可能的。图7示出了在约10psi的排出压力，泵21的操作循环期间吸入阀21A和排气(exhaust)或排出阀21B的各个开通和关闭阶段。图8示出了在约4psi的排出压力，泵21的操作循环期间吸入和排气阀21A、21B的各个开通和关闭阶段。

如从图7和8能够观察到的，吸入和排出阀的关闭点看似不受压力的影响。实际上，吸入阀21A和排气或排出阀21B在泵循环的大致相同的点(分别)均关闭，而不管排放操作压力如何。相反，操作排放压力对这两个阀21A和21B(即吸入阀和排出阀)的开通点具有显著影响。通常，根据图7和8，看似较高的压力使两个阀21A、21B的开通延迟，而较低的压力使它们的开通加速。因为，吸入和排出阀21A、21B的关闭点看似不受压力的影响，这意指两个阀在较高压力均开通较少的时间。此信息在某些情形下是可以是有用的。例如，如果雾化器操作是使得操作压力变化，如使用对患者呼吸作出反应的“加阀”的雾化器时可以发生的，在雾化器管道的相对端，例如在泵外壳自身内，探测该呼吸可以是可能的。加阀的雾化器的范例的详细描述能够在名称为“NebulizerwithValved“T”Assembly”的U.S.专利No.5062419中找到，于此通过引用该专利的整体并入了其内容。此外，如果提供了用于控制压缩机的合适的控制器，则与患者的呼吸循环一致地对投递至雾化器(或患者)的空气进行节流(throttle)是可能的。用于控制压缩机的合适的控制器的范例能够在名称为“MethodandDeviceforDeliveringAerosolizedMedicaments”的U.S.专利6681767中找到，于此通过引用该专利的整体并入了其内容。于是，监视患者的呼吸速率、标识管道扭折(kink)、并提供溅射探测是可能的，它们均通过该远程监视实现。

能够进行的另一观察是吸入阀随活塞接近下死点而开通并且在接近返回到上死点的路径的3/4时保持开通。这看似确证了较早的观察结果：通过吸入阀21A进入气缸的一些空气或气体以相同方式离开，直至吸入阀21A关闭。在该点，即当吸入阀21A关闭时，一定量的增压的空气变为捕获于吸入系统20A内并且对下一个吸入循环可用。

虽然以上实施例中描述了将PZT类型的谐振器用作用于减小或消除压缩机系统中的噪声的消音器，但是代替由PZT材料制成的谐振器，能够提供由塑料、金属或各种复合材料制造的谐振器并将它们用于衰减或消除噪声。另外，谐振器28的不同部分能够由不同材料制成。例如，外壳29能够由金属制成，而颈部31能够由塑料制成，或者外壳29能够由一种类型的塑料(例如聚碳酸酯、丙烯酸等)制成，而颈部由另一类型的塑料(例如聚丙烯、聚乙烯等)制成。例如，PZT谐振器类型的尺寸能够用作制造塑料消音器的蓝图。在一个实施例中，谐振器28具有以下尺寸：圆柱腔30的内径约为24mm，圆柱腔30的高度约为14mm，圆柱颈部31的直径为约4.4mm，且圆柱颈部31的长度为约8mm。然而，如能够理解的，谐振器能够具有其它形状和/或尺寸。使用由塑料制成的消音器能够观察到与PZT谐振器28类似的噪声衰减和/或噪声消除特性。

图9A是根据本发明的另一实施例的使用侧枝消音器40的压缩机系统20’的气动示意性框图。压缩机系统20’在许多方面类似于压缩机系统20。因此，将不重复类似部件的描述。压缩机系统20和压缩机系统20’之间的主要差异是并入有可听报警装置(例如哨子)41的侧枝谐振器或消音器40的使用。侧枝谐振器40具有限定腔43的外壳42。类似于消音器28，消音器40也包括细长的部件或颈部44。腔43与可听报警器(例如哨子)41连通。可听报警器41能够在谐振器外壳42外部或与该谐振器外壳成整体。提供阀41A以将哨子41与腔43隔离。阀41A安置于外壳42中的开口41B中。阀41A是单向阀(例如片状阀)，其配置为仅在空气通过哨子41引入到腔43中时开通，即当腔43里面的压力小于腔43外的压力时开通。当腔43里面的压力等于或大于腔43外面的压力时，阀41A不开通，以使腔43中的气体和/或空气逃逸到腔43的外部。

如果过滤器26被阻塞，则压缩机泵21从腔43引入空气，这使得空气通过哨子41进入并从而开通阀41A，从而提供过滤器26被阻塞的可听指示，警告用户更换过滤器26。在一些实例中，用户将不更换它们的过滤器，或者是因为不方便，或者是用户不知道何时需要这么做。通过提供告诉操作者何时更换过滤器26的可听警报，这将保持压缩机系统20’的正确操作。阀41A仅在过滤器26被充分堵塞时才开通，从而防止哨子41在过滤器良好时激活。在一个实施例中，类似于警笛中使用的软木塞(或其它材料)的一片材料能够插入到哨子41中作为调制器来调制哨子41。这能够给予哨子区别的“震颤”音调。在另一实施例中，用于调制哨子41的声音的另一途径是利用在较早的示例中看到的近似60Hz的压力脉冲。在片状阀41A将要开通，从而使得哨子41激活的那些压力，近似60Hz的压力脉冲将交替地开通和关闭单向阀41A，从而给声音施与60Hz的调制。

在另一实施例中，代替使用哨子41，能够使用谐振器40的外壳42来形成哨子或可听指示器。以此方式，谐振器40能够用作噪声减小器和噪声发生器，取决于单向阀41A的状态。当过滤器26未被堵住或阻挡(阻塞)时，腔43里面的压力大于或等于腔43外面的压力。结果，单向阀41A关闭，且谐振器40操作以减小或消除压缩机泵21生成的噪声。当过滤器26在一定程度上变得阻塞时，腔43里面的压力变得比腔43外面的压力小。结果，单向阀41A开通以使空气/气体透入到腔43中，因此绕过谐振器40。结果，谐振器40不操作以减小能够由用户听见的噪声，从而警告用户过滤器26的堵住或阻塞状态。此实施的益处是设计简单，无需增加哨子，从而最小化了压缩机系统20’的总的成本。

图9B是根据本发明的另一实施例的使用侧枝消音器40’的压缩机系统20”的气动示意性框图。压缩机系统20”在许多方面类似于压缩机系统20’。在此实施例中，开关45(例如，压力开关或机械开关)能够用于控制主动警报器46，该警报器是可听的和/或视觉的(例如LED)。例如，当腔43里面的压力下降至某一阈值压力以下时，开关45激活可听警报器46发出声音和/或激活视觉警报器46发出光，以警告用户过滤器26被“堵住”。然而，在此实施例中，主动警报器46可以需要功率源47来给警报器46通电。例如，在DC压缩机中，通过使用用于给压缩机供电的DC电源，能够实现这个。替代地，诸如硬币形状的单元电池的小电池能够并入谐振器外壳内，该小电池能够给听觉和/或视觉警报器46供电。硬币形状的单元电池(例如锂)或锂离子电池能够提供数年的服务，特别是在电池的功率仅不频繁地使用的应用中。

上述实施例的附加变形能够利用从外面流入腔中的空气，并且可以包括生成噪声的诸如旋转轮、风扇和止回阀(clapper)的概念。当然，不考虑选择的实施，利用关闭位置的阀，侧枝谐振器将以对空气流的最小影响来执行减小可听泵噪声的其主要目的。

图10是根据本发明的另一实施例的使用多个侧枝消音器(谐振器)的压缩机系统50的气动示意性框图。压缩机系统50在许多方面类似于压缩机系统20、20’。因此，将不重复类似部件的描述。压缩机系统20、20’和压缩机系统50之间的主要差异是使用多个侧枝谐振器或消音器52A、52B。消音器52A和52B能够与消音器28或消音器40具有相同构造。在一个实施例中，谐振器52A能够配置为消除某一频率范围中的噪声，而谐振器52B能够用于消除另一频率范围中的噪声。调谐到不同频率范围的多个谐振器52A和52B的使用容许制作(tailor)谐振器52A和52B，使得频率范围的和基本上涵盖压缩机21生成的噪声的频谱以基本上减小或消除压缩机泵21生成的噪声。虽然两个谐振器52A和52B在图10中描绘为连接至管线23A、23B，但是如能够理解的，任何数量的谐振器能够连接至管线23A、23B。

图11是根据本发明的另一实施例的使用侧枝谐振器61的压缩机系统60的气动示意性框图。压缩机系统60在许多方面类似于压缩机系统20、20’。因此，将不重复类似部件的描述。压缩机系统20、20’和压缩机系统60之间的主要差异是使用不同的侧枝谐振器61。侧枝谐振器61具有限定腔63的外壳62。谐振器61也包括细长的部件或颈部64。在一个实施例中，谐振器61连接至气动管线23A、23B，气动管线23A、23B将压缩机泵21连接至入口端口22，如以上关于谐振器28详细描述的。因此，谐振器61具有以上在谐振器28中描述的许多特征。在一个实施例中，谐振器61的外壳62由诸如塑料的材料构造。谐振器61还包括诸如PZT材料的压电材料65。PZT材料65安置或夹置于两个电极板66A和66B之间。导线67能够联接至电极(例如银电极)66A和66B以经由诸如例如示波器的电压测量装置V来观察PZT材料65输出的电压。这容许监视压缩机泵21中的吸入阀21A和排出阀21B的开通和/或关闭，如以上段落中详细描述的。在一个实施例中，谐振器能够安置于腔63中，倚着外壳62的壁，例如联接至外壳62的壁。谐振器61的此配置能够用于减小压缩机泵21生成的噪声和/或监视压缩机泵21的操作(例如，监视阀21A、21B的开通和/或关闭)。

如图11中描绘的，谐振器61连接在压缩机系统60的吸入侧60A上。然而，如能够理解的，谐振器61能够连接在压缩机系统60的排出侧60B上。实际上，谐振器61的配置良好适合于连接在排出侧60B上，无需保护压电材料65和/或电极66A、66B以免受到排出侧20B处的相对较高的压力的影响。外壳62的壁能够提供支撑，并且从而保护压电材料65和/或电极66A和66B以免受可能的损坏。

虽然已经为示例目的基于当前被视为最实际和优选的实施例详细描述了本发明，但是应当理解，该细节仅为该目的，并且本发明不限于公开的实施例，而是相反，其意在涵盖所附权利要求的精神和范围内的修改和等同布置。例如，应当理解，本发明预期，在可能的程度上，任何实施例的一个或多个特征能够与任何其它实施例的一个或多个特征组合。

Claims (31)

1.一种压缩机系统，包括：

入口端口，配置为接收气体；

出口端口，配置为输出压缩气体；

压缩机泵，连接至所述出口端口并经由气动管线连接至所述入口端口，所述压缩机泵配置为对通过所述入口端口输入的气体进行增压并通过所述出口端口输出压缩气体，所述压缩机泵在所述压缩机泵的操作期间生成噪声；以及

侧枝谐振器，具有形成腔的外壳和连接至所述外壳的细长的部件，所述细长的部件气动地连接至所述入口端口和所述压缩机泵之间的所述气动管线，

其中，所述侧枝谐振器配置为减小所述压缩机泵生成的噪声，

其中，所述侧枝谐振器的所述外壳包括压电材料。

2.如权利要求1所述的压缩机系统，还包括连接至所述入口端口的过滤器。

3.如权利要求2所述的压缩机系统，其中，所述侧枝谐振器配置为在所述过滤器被阻塞时向用户发出警告。

4.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，选择所述腔的体积、所述细长的部件的长度、所述细长的部件的横截面尺寸、或前述各项中的两项或更多项的任意组合，以减小所述压缩机泵生成的所述噪声。

5.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述侧枝谐振器还包括声吸收材料，其中，所述声吸收材料安置于所述侧枝谐振器的所述腔里面。

6.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，连接所述压缩机泵和所述入口端口的所述气动管线内的气体的流动基本上不受所述侧枝谐振器的阻碍。

7.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述侧枝谐振器由选自以下材料构成的组的材料制造：陶瓷、塑料、以及金属。

8.如权利要求7所述的压缩机系统，其中，侧枝谐振器的所述外壳由一种材料制成并且所述侧枝谐振器的所述细长的部件由另一种材料制成。

9.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述压电材料包括锆钛酸铅。

10.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述压电材料倚着所述侧枝谐振器的所述外壳的壁安置于所述腔里面。

11.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述侧枝谐振器配置为还监视所述压缩机系统的操作。

12.如权利要求11所述的压缩机系统，其中，所述压缩机泵包括吸入阀和排出阀，其中，所述侧枝谐振器配置为在所述压缩机泵的操作循环内探测所述吸入阀和/或所述排出阀的开通和/或关闭。

13.如权利要求12所述的压缩机系统，其中，所述吸入阀和所述排出阀基本上在所述循环中的相同点关闭，而不考虑排出操作压力。

14.如权利要求12所述的压缩机系统，其中，所述吸入阀和所述排出阀在所述循环中的开通点取决于排出操作压力。

15.如权利要求14所述的压缩机系统，其中，在所述压缩机泵的操作循环中，第一排出操作压力使所述吸入阀和所述排出阀的所述开通点延迟，低于所述第一排出操作压力的第二排出操作压力使所述吸入阀和所述排出阀的所述开通点加速。

16.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述侧枝谐振器被调谐以衰减所述压缩机泵发出的频率范围中的噪声。

17.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述侧枝谐振器包括第一侧枝谐振器和第二侧枝谐振器，其中，所述第一侧枝谐振器被调谐到第一频率范围，且所述第二侧枝谐振器被调谐到不同于所述第一频率范围的第二频率范围，使得所述第一频率范围与所述第二频率范围之和基本上涵盖所述压缩机泵生成的噪声的频谱。

18.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述侧枝谐振器配置为在所述入口端口被阻挡时向用户发出警告。

19.如权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述侧枝谐振器还包括单向阀，所述单向阀安置在所述侧枝谐振器的所述外壳的开口中。

20.如权利要求19所述的压缩机系统，其中，所述单向阀在所述腔里面的压力大于或等于所述腔外面的压力时关闭，并且在所述腔里面的压力小于所述腔外面的压力时开通。

21.如权利要求20所述的压缩机系统，其中，在通过所述入口端口的气体流基本上未被阻挡时，所述腔里面的所述压力大于或等于所述腔外面的所述压力，并且在通过所述入口端口的所述气体流基本上被阻挡时，所述腔里面的所述压力小于所述腔外面的所述压力。

22.如权利要求21所述的压缩机系统，其中，在所述单向阀关闭时，所述侧枝谐振器作为噪声消音器操作以减小所述压缩机泵发出的所述噪声，并且在所述单向阀开通时，所述侧枝谐振器停止作为噪声消音器操作，警告所述压缩机系统的用户所述入口端口基本上被阻挡。

23.如权利要求19所述的压缩机系统，还包括可听警报装置，所述可听警报装置安置为与所述腔中的所述开口相通并通过所述单向阀与所述腔隔离。

24.如权利要求23所述的压缩机系统，其中，所述单向阀在所述腔里面的压力大于或等于所述腔外面的压力时关闭，并且在所述腔里面的压力小于所述腔外面的压力时开通。

25.如权利要求24所述的压缩机系统，其中，在通过所述入口端口的气体流基本上未被阻挡时，所述腔里面的所述压力大于或等于所述腔外面的所述压力，并且在通过所述入口端口的所述气体流基本上被阻挡时，所述腔里面的所述压力小于所述腔外面的所述压力。

26.如权利要求25所述的压缩机系统，其中，在所述单向阀关闭时，所述侧枝谐振器作为噪声消音器操作以减小所述压缩机泵发出的所述噪声，并且在所述单向阀开通时，所述侧枝谐振器停止作为噪声消音器操作并且气体通过可听警报装置透入到所述腔中，所述可听警报装置发出警报声音以警告用户所述入口端口基本上被阻挡。

27.一种减小压缩机系统中的噪声的方法，包括：

在所述压缩机系统中安置侧枝谐振器，所述侧枝谐振器具有形成腔的外壳和连接至所述外壳的细长的部件；

将所述细长的部件气动地连接至气动管线，所述气动管线连接在所述压缩机系统的入口端口和所述压缩机系统的压缩机泵之间；以及

对所述侧枝谐振器的频率范围进行调谐，以便减小所述压缩机泵生成的噪声，

其中，所述侧枝谐振器的所述外壳包括压电材料。

28.如权利要求27所述的方法，其中，调谐包括选择所述腔的体积、选择所述细长的部件的长度、选择所述细长的部件的横截面尺寸、或前述各项中的两项或更多项的任意组合。

29.一种监视压缩机系统中的压缩机泵的操作的方法，所述方法包括：

在所述压缩机系统中安置侧枝谐振器，所述侧枝谐振器具有形成腔的外壳和连接至所述外壳的细长的部件；

将所述细长的部件气动地连接至气动管线，所述气动管线连接在所述压缩机系统的入口端口和所述压缩机系统的所述压缩机泵之间；以及

使用侧枝谐振器来监视所述压缩机泵的操作，

其中，所述侧枝谐振器的所述外壳包括压电材料。

30.如权利要求29所述的方法，其中，监视所述压缩机泵的所述操作包括监视所述压缩机泵的操作循环期间所述压缩机泵中的吸入阀和/或排出阀的开通和/或关闭。

31.如权利要求29所述的方法，其中，所述压电材料包括锆钛酸铅。