用於空氣輸送裝置的整體有源噪聲控制系統的製作方法
2023-09-20 05:50:55 2
專利名稱：用於空氣輸送裝置的整體有源噪聲控制系統的製作方法
在多層建築，例如辦公樓、旅館、公寓樓等中，每一樓層設置一機房。由於被機房佔用的這些空間相當於不能出租的空間，這就希望將這樣的空間縮小到最小限度。由於機房通常處於電梯的背後，可將電梯所要求的空間示為機房的尺寸之一，而將在各樓層之間的空間示為第二尺寸。用於使整層樓面空調空氣循環的空氣輸送裝置(AHU)是設置在該層上的機房內。近幾年來，來自空氣輸送裝置的噪聲，尤其是低頻率的噪聲由於影響房間音響質量而已經成為大樓佔用者的主要憂慮。
為了控制來自空氣輸送裝置的噪聲，管道式有源噪聲控制(ANC)系統正開始在空氣分配系統中被採用。一個ANC系統基本要求是檢測與分配空氣的風扇相關的噪聲，產生噪聲抵消信號，以及測定抵消信號的效果以提供給擴音器修正信號。存在有與檢測噪聲和產生抵消信號相關的一時間延遲。為發生抵消所必需的這一時間延遲等同於在系統中所要求的在參考或者輸入噪聲傳感器與擴音器之間的距離。在擴音器和誤差傳感器之間要求有一附加的間隔，該間隔也等同於系統中的一個距離。在目前的建築物中的空間限制嚴重限制了用使用傳統的ANC方法的設備來改型或者更換目前的設備。在新建樓房中為傳統的ANC方法所要求的額外空間會由於使每層樓上可租出的空間減小而導致價格高。
除了與管道式ANC系統有關的額外空間要求外，還存在與風扇相關的傳統設計方法，這些方法妨礙著有效地減小風扇和風扇排出口的尺寸。具體說，在傳統的ANC設計中另一個問題是輸入噪聲檢測話筒不能設置在風扇排出口附近，該處高強度的湍流會妨礙精確的聲音測量，並由此犧牲噪聲抵消。為了彌補這個問題，設計者不得不將噪聲檢測話筒遠離排出口(例如三倍於在下遊的吹風機直徑)置放，這樣離開吹風機排出口的流動可完全佔據管道，因而減小湍流強度。如果排出裝置置於上方，則還要求大的彎管過渡。
在通過切斷形成的吹風機渦形道的出口處設置一個90度的彎管。該彎管是由設置在兩個支管部之間的一個彎曲部分組成並具有一個對應於在切斷處形成的出口的進口，從而構成空氣分配管道的一部分。由於與傳統的設計相比較減小了該排出口流道的橫截面面積，就可能提供一個有助於更緊湊設計的較為緊密的彎管。為了確保來自吹風機的聲音沿著一個合適的傳聲通道前進，進一步減小在彎曲處的橫截面面積，這樣可允許獲得更緊密的彎管和更緊湊的設計。傳統的流動擴張是發生在彎管的彎曲處下遊，即在形如分叉的下遊支管部上。此外，將ANC結構裝入彎管彎曲處的進口內並裝到下遊擴散器端。因此，可以將ANC結構與裝有風扇或者吹風機的空氣輸送裝置(AHU)製成整體。
本發明的一個目的是提供一個低噪聲的空氣輸送裝置。
本發明的另一個目的是將一個有源噪聲抵消系統與一個空氣輸送器結合成一體。
本發明的又一個目的是通過更好地將有源噪聲控制系統與吹風機結合成一體來減小有源噪聲控制系統的尺寸影響。
本發明的再一個目的是利用在一個傳統的AHU內的未被利用的空間，使由於ANC一體化而導致的尺寸增加減小到最小程度。
這些和其它的目的是由本發明實現的，這從下文的說明中將可清楚地看到。
基本上是通過從吹風機的渦形道直接排入一個90度的彎管的方式使AHU的內部風扇或者吹風機的布置改變形狀，而使動壓恢復和擴張發生在彎管的下遊支管內。此外，ANC結構設置在彎管內，從而使ANC支承管包含在AHU內。
圖1是一個已有技術的空氣輸送裝置，帶有一個水平的排出口和一個設置在出口上的傳統的管道式ANC系統；圖2是一個已有技術的氣動操縱器，帶有一個直立的排出口和一個將出口與一傳統的管道式ANC系統連接的90度彎管圖3是本發明的吹風機和ANC彎管與圖2的裝置相比較，以顯示相對緊湊的情況；圖4是本發明的帶有一個從彎管伸出的水平排出口的吹風機和ANC彎管與圖1的裝置相比較，以顯示相對緊湊的情況；圖5是帶有一與ANC控制器連接的直立排出口的本發明的風扇和ANC彎管的側視圖；圖6除了風扇和ANC彎管是設置在AHU殼體內以及整機電路和電動機未圖示外，與圖5相同。
圖7是設置在帶有水平排出口的AHU殼體內的風扇和ANC彎管的側視圖。
在圖1中，標號10表示一個傳統的AHU，它帶有設置在管14內的傳統的管道式ANC結構，該管與風扇12的排出口相連接。該AHU10通常是由多段和／或者包括有混和箱10-1、過濾器10-2、蛇管10-3和風扇殼體10-4的部件組成。風扇12具有一切斷處12-2，它形成渦道12-1的實際出口，但如同傳統的那樣，在該切斷處形成的出口是排入較大的管14。對於最大性能來說，流動的擴張是允許發生在管14內的等於吹風機12-3的直徑三倍的距離上。在該距離內與風扇排量相關的湍流減小，相應地將檢測話筒16設置在存在相當大流動噪聲的區域上的有關困難也減小。通常的管道式ANC系統可能要求10英尺間距以容納輸入噪聲檢測話筒16、噪聲抵消話筒18和誤差檢測話筒20。
在工作時，電動機13驅動吹風機12-3，由此將空氣抽回和通過由加熱或冷卻空氣的蛇管10-3構成的一個熱交換器補充進AHU，並將所產生的經過調節的空氣從渦道12-1供入管14中。話筒16檢測風扇噪聲，而通過整機電路(未圖示)驅動話筒18產生一個抵消風扇噪聲的信號。話筒20檢測由話筒18產生的噪聲抵消結果，以及通過整機電路(未圖示)修正話筒18的輸出量。
如所示，管道式ANC系統給圖1裝置增加了十英尺左右。現參看圖2，將圖1裝置的風扇12重新設置以提供一個頂部排出口，以及將一個90度的彎管22設置在吹風機12和採用一傳統的ANC系統的管14之間。與圖1的實施例相比較，圖2實施例去除了由管14所增加的長度，但要求一個在AHU之上容納彎管22和管14的附加高度間隙。另外，圖2的裝置可如同圖1裝置一樣地工作。
顯然，將傳統的管道式ANC結構添加到一個傳統的AHU裝置上要求有相當大的附加空間。本發明，如圖3至圖7所示，由於在切斷處12-2採用了吹風機排出口以限定90度彎管42的進口支管的橫截面尺寸而降低了附加的空間要求。由於彎管42的進口支管的橫截面小於彎管22的進口橫截面，組合彎曲就較小。此外，本發明減小了彎管42在至少將其擴張至進口支管入口橫截面並通常進一步擴張前引向其下遊支管彎曲處的橫截面。本發明還將ANC系統裝入彎管42內，這要求彎管42的下遊支管比進口支管長，因為要使進口支管保持儘可能短，以使AHU10的附加長度／高度減小到最小程度。現具體看圖3，可清楚看到，將ANC系統裝入在由切斷處12-2形成的出口處與吹風機12連接的彎管42內提供了比採用彎管22和傳統的含有ANC的導管14明顯節省的空間。現參看圖4，由於吹風機12重定方位以提供一個進入ANC彎管42內的垂直排出口，可以看到，一個水平的排出口產生但要求比含有ANC的管14小得多的空間。
將ANC結構設置進彎管42內要隨將檢測話筒16設置在吹風機出口上或其附近而定，在吹風機出口處由於湍流產生的流動噪聲正常狀態會妨礙檢測話筒16的布置。通過採用湍流屏就可將檢測話筒布置在吹風機出口的區域上，所述湍流屏是共同被轉讓的於1996年8月30日提交的第699，674號美國專利申請和於1997年6月6日提交的第871，020號美國專利申請的發明主題。因此，可將ANC彎管42結合進AHU10／風扇12中。
由於採用一個吹風機12，它設置在被安置在AHU10一端上的風扇殼體10-4內，就具有四個可能的風扇排出口，即水平排出口，上下以及直列立排出口朝前和朝後排出口。為了獲得所要求的排出口，使吹風機12按慣常的方法合適地定方位。可將ANC彎管42設置在AHU10的帶有吹風機12的風扇殼體部分10-4內或者可使它處在AHU10的風扇殼體部分10-4的外部而僅僅在由切斷處12-2形成的風扇出口上與之固定。ANC彎管42可使風扇出口的方向改變90度，因此當採用ANC彎管42時可以使吹風機重新定位。
圖5示出一個具有底部的水平排出口的吹風機12。如同常規的，吹風機12具有一個形成渦道12-1的實際出口12-4的切斷處12-2。通常認為風扇12的出口包括有一個與出口12-4一起構成與圖1-4的管14的橫截面區域相對應的橫截面的部分12-5。彎管42的進口42-1與出口12-4對應。彎管42的進口支管42-2非常短並混合成90度的彎曲處42-3。該90度彎曲處42-3在下遊方向收斂成一個喉部42-4，其橫截面面積小於進口42-1的橫截面面積。在喉部42-4的下遊，支管42-5岔開成使彎管42的出口42-6至少與進口42-1一樣大，而通常要更大些。在安裝時，出口42-6可連接於一個導管，該導管的橫截面擴張到對應於圖1-4的管14的橫截面。如通常那樣，將噪聲檢測話筒16、話筒18和誤差檢測話筒20連接於控制器60，控制器根據由話筒16檢測到的風扇噪聲使話筒18被驅動以產生一個噪聲抵消信號。誤差檢測話筒20檢測由話筒18獲得的噪聲抵消的結果，而控制器60根據該結果修正話筒18的驅動。
與通常的管道式ANC系統相比，將ANC結構裝入彎管42進一步降低了尺寸要求。如上所述，根據被援引於此的第699，674和871，020號專利申請的教導，是將檢測話筒16緊接著進口42-1設置，從而基本上避免了湍流有關的噪聲。噪聲抵消話筒18設置在支管42-5內的通常於喉部42-4下遊的整個橫截面面積上。然而，如果支管42-5足夠長，則可將話筒18設置在擴張部分上。誤差話筒20設置在話筒18附近，而較理想是設置在話筒18的對面或者在其下遊不遠處。圖6除了風扇12是在AHU10的風扇殼體10-4內以及省略了電動機13、控制器60和整機電路外是與圖5相同的。如圖所示ANC彎管42是設置在AHU10的風扇殼體10-4內部，但如果必需或者被要求的話，它可整個或部分地設置在AHU10的外部。圖7示出相對於圖6位置重新布置的風扇12和ANC彎管42，以便提供一水平的而不是直立的排出口，而結構和工作與圖6的相同。
雖然已具體說明和圖示了本發明的一些較佳實施例，但熟悉本技術的人還可想到其它的變化。例如，雖然圖示彎管42為一個單獨件，但可製成與彎曲部分分開的一個或一個以上的支管。另外，雖然風扇和ANC彎管如圖所示是作為AHU的一部分，但它們可分開製造，銷售和／或使用。因此本發明的範圍僅由所附權利要求書的範圍限定。
權利要求
1．一種有源噪聲控制系統，它包括一具有第一支管(42-2)和第二支管(42-5)的彎管(42)，所述第一支管具有一進口(42-1)，而所述第二支管具有一個出口(42-6)，進出口之間具有一流道；在所述第一支管內的用於檢測噪聲的裝置(16)；在所述第二支管內用於產生一噪聲抵消信號的裝置(18，60)。
2．如權利要求1所述的噪聲控制系統，其特徵在於，它進一步包括在所述第二支管內用於檢測噪聲的裝置(20)。
3．如權利要求1所述的噪聲控制系統，其特徵在於，所述的第一支管比所述第二支管短得多。
4．如權利要求1所述的噪聲控制系統，其特徵在於，所述彎管還包括一個設置在所述第一和第二支管之間、具有一收斂部分的彎曲部分(42-3)，所述第二支管具有一個岔開部分。
5．如權利要求4所述的噪聲控制系統，其特徵在於，所述出口至少是與所述進口同樣大。
6．如權利要求1所述的噪聲控制系統，其特徵在於，它還包括一個空氣輸送裝置(10)，所述空氣輸送系統包括一個具有渦道(12-1)的風扇(12)，該渦道具有一出口(12-4)，以及所述進口連接於所述渦道的出口。
7．如權利要求1所述的噪聲控制系統，其特徵在於，它還包括一個具有渦道(12-1)的風扇(12)，渦道帶有一出口(12-4)和連接於所述渦道的出口的進口。
8．如權利要求7所述的噪聲控制系統，其特徵在於，它包括在所述第二支管內用於檢測噪聲的裝置(20)。
9．如權利要求7所述的噪聲控制系統，其特徵在於，所述的第一支管比所述第二支管短得多。
10．如權利要求7所述的噪聲控制系統，其特徵在於，所述彎管還包括一個設置在所述第一支管和具有一收斂部分的第二支管之間的彎曲部分(42-3)，所述第二支管具有一個岔開部分。
11．如權利要求10所述的噪聲控制系統，其特徵在於，所述的出口至少與所述的進口同樣大。
12．如權利要求7所述的噪聲控制系統，其特徵在於，它還包括一個空氣輸送裝置(10)，空氣輸送裝置包括一個風扇，該風扇包括具有一出口的渦道，所述的進口連接於所述渦道的出口。
全文摘要
一個AHU(10)的內部風扇布置是通過將渦道(12－1)直接排入一90度的彎管(42)而構成的。彎管的彎曲部分(42－3)限定一在一引向一岔開部分的喉部(42－4)上終止的收斂部分。另外,ANC結構設置在所述彎管內,而噪聲檢測話筒(16)設置在風扇出口上或者其附近。
文檔編號G10K11/178GK1204017SQ98115008
公開日1999年1月6日 申請日期1998年6月18日 優先權日1997年6月27日
發明者肖－塔克R·喬, 馬克A·丹尼爾斯, 杜安C·麥克, 考密克 申請人:運載器有限公司