CN112177982A - 降噪风道及燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降噪风道及燃气热水器，所述降噪风道包括：外壳，其内部具有腔体，所述外壳上具有分别与所述腔体连通的进风口和出风口；隔挡结构，其设置在所述外壳的腔体中，将所述腔体隔挡成多段风道腔，位于最两端的风道腔其中一个与所述进风口连通，另外一个与所述出风口连通。本发明的降噪风道，通过将腔体隔挡成多段风道腔，延长了进风路径，当噪声进入风道腔向外传递时，同时延长了噪声的传递路径，噪声在传递过程中得到有效衰减，可以极大降低传递至风道外部的噪声量。

Description

降噪风道及燃气热水器

技术领域

本发明属于消声降噪技术领域，具体地说，涉及一种降噪风道及采用该降噪风道的燃气热水器。

背景技术

目前较多电器产品为了实现其功能，需要配置压缩机或者风机等装置，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。

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。风机工作的气动噪声和燃烧时的燃烧噪声是燃气热水器的两个主要噪声源，且均位于机壳内部，现有的燃气热水器消音措施一般为增设诸如消音棉等隔音或吸音材料，其成本较高，且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。

其他的降噪方式还包括：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。

发明内容

本发明针对现有技术的风机降噪方式主要采用消音棉进行降噪，其对于气流的影响较大，存在影响电器性能的技术问题，提出了一种降噪风道，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：

一种降噪风道，包括：

外壳，其内部具有腔体，所述外壳上具有分别与所述腔体连通的进风口和出风口；

隔挡结构，其设置在所述外壳的腔体中，将所述腔体隔挡成相连通的多段风道腔，位于端部的两个的风道腔其中一个与所述进风口连通，另外一个与所述出风口连通。

进一步的，该多段风道腔连接成U形或者S形，相邻两段风道腔的连接处设置有导风结构。

进一步的，所述导风结构包括：

消音盒，其固定在所述外壳上，为一端开口的盒状结构；

导风面板，其为内凹的弧面板，且其内凹面朝向所述腔体，所述导风面板固定在所述消音盒的开口处，与所述消音盒围成封闭的消音腔，所述导风面板上开设有若干个与所述消音腔连通的消音孔。

进一步的，所述隔挡结构为板状结构，所述隔挡结构的外表面和/或所述外壳的内表面固定有若干个降噪体，所述降噪体交错布设。

进一步的，所述降噪体包括：

本体，其内部具有反射空间；

反射板，其具有多个，将所述反射空间隔挡成若干个反射腔，所述反射腔具有反射进口，所述反射进口位于所述本体的迎风面上。

进一步的，所述反射腔的深度为（2n-1）λ/4，其中，λ为待消除噪声的波长，n为正整数，所述反射腔的深度为自所述反射进口到所述反射腔的腔底的长度，λ的取值范围为（A,B）,O＜A＜B。

进一步的，所述反射腔的形状为直筒形、L形、T形以及U形的任意组合。

进一步的，所述本体的背风面上开设有若干透气孔。

进一步的，所述出风口处设置有减振网。

本发明同时提出了一种燃气热水器，包括机壳和设置在所述机壳内的风机，其特征在于，所述机壳内固定有前面任一项所记载的降噪风道，所述风机靠近所述出风口设置。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的降噪风道，通过将腔体隔挡成多段风道腔，延长了进风路径，当噪声进入风道腔向外传递时，同时延长了噪声的传递路径，噪声在传递过程中得到有效衰减，可以极大降低传递至风道外部的噪声量。

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 是本发明提出的降噪装置的一种实施例装配在机壳状态结构示意图；

图2是本发明提出的降噪装置的一种实施例外形图；

图3是图2的侧向剖视图；

图4是图3中的局部结构示意图；

图5是图2中的内部结构示意图；

图6是图5的A部放大图；

图7是图5中的局部结构示意图；

图8是图7的分体图；

图9是图8的侧向剖视图；

图10是发明提出的降噪装置的一种实施例降噪原理示意图。

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，为了解决电器中的噪声问题，通过声学照相机等测试设备测试发现，电器的底壳进风口，顶部工艺孔（有少量进风）均存在很大程度的漏声问题，因此，本实施例提出了一种降噪风道，通过对进风通道进行声学处理，可以有效降低噪声。

本实施例的降噪风道可以应用于但不限于空调、冰箱、燃气热水器、洗衣机、油烟机等家用电器中，其装配在家电的机壳上，可以固定于机壳内侧也可以固定在外侧，为了防止积灰不易清洁，优选设置在机壳的内侧，如图1-图3所示，该降噪风道包括外壳11和隔挡结构12，外壳11其内部具有腔体110，外壳11上具有分别与腔体110连通的进风口111和出风口112；进风口111连通到电器机壳21的外部，出风口112连通到电器机壳21的内部，隔挡结构12设置在外壳的腔体110中，隔挡结构12至少具有1个，用于将腔体110隔挡成多段风道腔，且该多段风道腔首尾顺次连通，图1中以具有一个隔挡结构12为例进行说明，该隔挡结构12将腔体110隔挡成两段风道腔，分别为第一风道腔1101和第二风道腔1102，其中，第一风道腔1101与进风口111连通，第二风道腔1102与出风口112连通，出风口112侧设置有引流风机22，引流风机22工作时，在出风口112侧产生负压，外部的空气从进风口111依次进入第一风道腔1101和第二风道腔1102，最后从出风口112进入到机壳内部，而此时机壳内部的噪声会从出风口112进入到腔体110中，由于隔挡结构12将腔体110隔挡成多段风道腔，延长了噪声的传递路径，噪声在风道中传递时能量得到有效衰减，可以极大降低传递至风道外部的噪声量。当设置两个或以上隔挡结构12时，其能够将腔体110隔挡成三段或以上风道腔，可进一步延长风道的长度，降噪效果更好，隔挡结构12的具体设置数量可以根据实际需要设置，在此不做限制，需要说明的是，当具有三段或以上的风道腔时，则位于端部的两个的风道腔的两个风道腔其中一个与进风口111连通，另外一个与出风口112连通。

优选当具有两段风道腔时，该两段风道腔首尾连接形成U形，当具有三段或以上风道腔时，该多段风道腔连接成S形，这样有利于减小风道的厚度，节约占用空间。当空气在风道腔中流通时，从一段风道腔流至另外一段风道腔时，需要进行180度换向，为了减小换向部位处风道腔的内壁对空气产生的阻力，本实施例中优选相邻两段风道腔的连接处设置有导风结构13，导风结构13位于外壳11的腔体110中，与外壳11固定连接。该导风结构13朝向风道腔的一面至少具有平滑的弧面结构，气流冲击到该导风结构13时，顺着其平滑的弧面结构进行换向，顺利进入到下一段风道腔中，减小了风道腔内壁的对风的阻力，经仿真验证，风道阻力可以降低50%以上。

为了方便装配，如图1所示，外壳11包括前壳11a和后壳11b，前壳11a和后壳11b可拆卸式固定连接，后壳11b优选采用吸声材料制作，可防止风道腔壁的振动带动电器机壳的振动，进而防止噪声通过振动的方式直接向外传递造成漏音。

为了防止气流在换向时与风道腔壁引入新的振动噪声而直接通过外壳11向外传递，如图3、图4所示，导风结构13包括导风面板131和消音盒132，导风面板131为内凹的弧面板，且导风面板131内凹面朝向腔体110，优选朝向相邻两段风道腔的连接处；导风面板131固定在消音盒132上，消音盒132固定在外壳11上，为一端开口的盒状结构；消音盒132与导风面板131围成封闭的消音腔133，消音腔133可以缓冲导风结构13的振动能量，防止其直接传递给外壳11而继续传递至电器外部。

为了进一步吸收从出风口112进入风道腔中的噪声，消音盒132优选采用吸声材料制作，导风面板131上开设有若干个与消音腔133连通的消音孔134，当噪声沿着风道腔向外传递时，声波入射到导风面板131，并穿过消音孔134进入到消音腔133中，在消音腔133中能量被消音盒132吸收，只有少部分的能量从消音孔134中反射出继续在风道腔中传递。

消音腔133中还可以填充吸音材料，吸声材料可以是玻璃纤维、无纺布等传统吸声材料，也可以是泡沫金属等新型吸声材料。

本实施例中优选隔挡结构12为板状结构，隔挡结构的外表面和/或外壳11的内表面固定有若干个降噪体，如图5所示，以外壳的内表面为例，其内壁上固定若干个降噪体14，为了减小降噪体14对气流的阻力，优选降噪体14交错布设，降噪体14利用反射原理进一步降低噪声。

如图5、图7-图9所示，降噪体14包括本体141和反射板142，本体141内部具有反射空间，本体141的迎风面上具有与反射空间连通的开口143；反射板142具有多个，用于将反射空间隔挡成若干个反射腔144，反射腔144具有反射进口145，有图可知，反射进口145由反射板142隔挡开口143所形成。噪声经过降噪体14时，根据其传播方向分别通过反射进口145进入所对应的反射腔144中，通过将反射空间隔断形成多个反射腔144，强制使得噪声沿着各反射腔144所围成的传播路径传递，并在传递过程中遇到反射腔144的腔底进行反射，增加其能量衰减速度。

降噪体14的迎风面为波浪型，以增大其与声音的接触面积，充分消耗掉噪声能量。

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反射空间的尺寸受限制，为了充分合理利用反射空间的空间，反射腔144的形状可以为直筒形、L形、T形以及U形的任意组合，可以最大化的增加所能够隔断形成的反射腔144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。通过增加反射腔144的数量，且设置不同反射腔144的深度不相同，使得各反射腔144的深度能够满足降低不同频率的噪声的同时，使反射空间内部的每一部分都不会浪费。

如图10所示，每一个反射腔144都有腔底145，当噪声传递至腔底145时，能够被腔底145止挡折返。噪声在空间中以正弦波的形式传递，当噪声经过反射进口145进入反射腔144中时，进入反射腔144的噪声沿着反射腔144的深度方向传递，遇到腔底145时，被反射回来，入射噪声的声压

为：

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

为反射腔144的深度，当

时，此时叠加后的声压和P最小，也即噪声的能量最小。因此，本实施例中设定反射腔144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，也即反射腔144的深度为四分之一待消除噪声波长的奇数倍时，噪声传递至腔底被反射将会与入射的噪声声波进行叠加，能量能够被抵消达到最大，达到消最大化除噪声的目的。

通过设定不同反射腔144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，反射腔144的深度为（2n-1）λ/4，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。

本方案中优选围成反射腔144的结构采用吸声型声学超材料，也即本体141和/或反射板142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。

为了减小降噪体14的风阻，如图8所示，本体141的背风面上开设有若干透气孔146，进入反射腔144中的气流可以穿过透气孔146继续向前流动。透气孔146采用锥形孔，增加消声面积。

降噪的再一种方式是基于局域共振原理，噪声在反射腔144中传递时，会带动围成反射腔144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反射腔144，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200Hz-2000Hz的宽频消声，可消除的噪声类型包括风机气动噪声、水流噪声和燃烧噪声等。

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为反射腔144内壁的弹性系数，m为围成反射腔144内壁的质量。通过调整反射腔144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141或者反射板142的厚度，或者增加非关键部位的质量，以使得反射腔144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141或者反射板142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，还可以调整反射腔144形状的方式，实现反射腔144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为反射腔144的容积，x为反射腔144的有效长度，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。

本实施例中的降噪体14可以吸收、消除机壳内的任意频段的噪声。

如图5、图6所示，出风口112处设置有减振网15，可以防止噪声在进入出风口112时产生共振导致二次噪声，减振网15固定在进入出风口112处即可，达到防止噪声在进入出风口112处产生共振导致二次噪声的技术效果。

外壳11的外壁上形成有卡爪16，用于与机壳21固定。

实施例二，本实施例提出了一种燃气热水器，如图1-图3所示，包括机壳21和设置在机壳21内的风机22，机壳21内固定有降噪风道，风机22靠近出风口122设置。降噪风道其他结构可参见实施例一及图1-图10所示，在此不再赘述，需要说明的是，本燃气热水器通过设置降噪风道，通过将腔体隔挡成多段风道腔，延长了进风路径，当噪声进入风道腔向外传递时，同时延长了噪声的传递路径，噪声在传递过程中得到有效衰减，可以极大降低传递至风道外部的噪声量。所消除的噪声包括风机气动噪声、水流噪声和燃烧噪声等。

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。

Claims (10)

1.一种降噪风道，其特征在于，包括：

外壳，其内部具有腔体，所述外壳上具有分别与所述腔体连通的进风口和出风口；

隔挡结构，其设置在所述外壳的腔体中，将所述腔体隔挡成相连通的多段风道腔，位于端部的两个的风道腔其中一个与所述进风口连通，另外一个与所述出风口连通。

2.根据权利要求1所述的降噪风道，其特征在于，该多段风道腔连接成U形或者S形，相邻两段风道腔的连接处设置有导风结构。

3.根据权利要求2所述的降噪风道，其特征在于，所述导风结构包括：

消音盒，其固定在所述外壳上，为一端开口的盒状结构；

导风面板，其为内凹的弧面板，且其内凹面朝向所述腔体，所述导风面板固定在所述消音盒的开口处，与所述消音盒围成封闭的消音腔，所述导风面板上开设有若干个与所述消音腔连通的消音孔。

4.根据权利要求1所述的降噪风道，其特征在于，所述隔挡结构为板状结构，所述隔挡结构的外表面和/或所述外壳的内表面固定有若干个降噪体，所述降噪体交错布设。

5.根据权利要求4所述的降噪风道，其特征在于，所述降噪体包括：

本体，其内部具有反射空间；

反射板，其具有多个，将所述反射空间隔挡成若干个反射腔，所述反射腔具有反射进口，所述反射进口位于所述本体的迎风面上。

6.根据权利要求5所述的降噪风道，其特征在于，所述反射腔的深度为（2n-1）λ/4，其中，λ为待消除噪声的波长，n为正整数，所述反射腔的深度为自所述反射进口到所述反射腔的腔底的长度，λ的取值范围为（A,B）,0＜A＜B。

7.根据权利要求6所述的降噪风道，其特征在于，所述反射腔的形状为直筒形、L形、T形以及U形的任意组合。

8.根据权利要求5所述的降噪风道，其特征在于，所述本体的背风面上开设有若干透气孔。

9.根据权利要求1-8任一项所述的降噪风道，其特征在于，所述出风口处设置有减振网。

10.一种燃气热水器，包括机壳和设置在所述机壳内的风机，其特征在于，所述机壳内固定有权利要求1-9任一项所述的降噪风道，所述风机靠近所述出风口设置。

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