技术领域
[0001] 本实用新型涉及消声器设备技术领域，尤其涉及一种扩张室消声器及热水器。
相关背景技术
[0002] 零冷水型热水器内部设置水泵使管道内部的水流可以被循环加热。现市场上的零冷水型热水器均采用体积小转速高的直流水泵，直流水泵体积小，工作转速高，其产生的流
体动力性噪音十分明显，尤其是经过整机其他零部件腔体时发生共振，噪声被放大，声音尖
锐刺耳，大大降低产品的使用舒适性。目前市场上的直流水泵技术十分成熟，电机运行平
稳，水泵蜗壳设计合理，该噪音问题是流体机械原理上无从避免的。在工业设备领域，通常
在水泵之后加装消声器以消除水泵产生的流体噪声。但是水泵的流体噪声分布在中低频
(2000Hz以内)，理论计算所得单节扩张室消音器尺寸较大，受限于家电机器内部空间小，零
件成本高，其应用范围受限。
实用新型内容
[0003] 针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种降噪效果良好、体积小、降低零件成本的扩张室消声器。
[0004] 本实用新型的另一目的是提供一种具有该扩张室消声器的热水器。
[0005] 为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案。
[0006] 一种扩张室消声器，包括若干个单节扩张室消声器，其特征在于，所述单节扩张室消声器为圆柱型内插管式扩张室消声器、其包括：进水管，与所述进水管连接的扩张室，以
及与所述扩张室连接的出水管；所述进水管和所述出水管均为内插管，所述进水管和所述
出水管相互断开设置。
[0007] 更为优选的是，所述内插管的内径为10±3mm；所述扩张室的内径为30±3～40±3mm。
[0008] 更为优选的是，所述扩张室的长度为L，两所述内插管的长度分别为L/2和L/4。
[0009] 更为优选的是，所述进水管和所述出水管均为直管、且同轴设置。
[0010] 更为优选的是，所述扩张室消声器包括两个或两个以上的单节扩张室消声器，所述单节扩张室消声器依次串联设置。
[0011] 更为优选的是，所述单节扩张室消声器依次直接连接，无需经过连接管。
[0012] 更为优选的是，所述单节扩张室消声器依次通过连接管连接；所述单节扩张室消声器位于另一所述单节扩张室消声器的上方或下方、所述单节扩张室消声器通过弯管连
接。
[0013] 更为优选的是，所述单节扩张室消声器的扩张室长度相同或不同；所述单节扩张室消声器的内径相同或不同。
[0014] 更为优选的是，在所述扩张室消音器的两端分别设有第一接头和第二接头，在所述第一接头内设有与所述进水管连接的进水口，在所述第二接头内设有与所述出水管连接
的出水口。
[0015] 一种热水器，包括：热交换器，与所述热交换器连接的进冷水管和出热水管，在所述进冷水管或所述出热水管上设有水泵；其特征在于，在所述水泵的后端设有如上任意一
项所述的扩张室消声器。
[0016] 本实用新型的有益效果是：（1）大幅削弱水泵运行过程中产生的尖锐刺耳的噪声，提升水泵的使用舒适性及用户体验，同时具有更小巧的体积，零件成本更低，安装灵活程度
更高。（2）单节扩张室消声器可以单独适用或进行串联组合使用，如串联两个不同长度和直
径的单节扩张室消声器，或串联两个完全相同的扩张室消声器，兼顾零件成本和消声效果，
同时可以适应不同的实际安装空间。
具体实施方式
[0025] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向” 、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位
置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件
必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范
围。
[0026] 此外，如有术语“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或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括
一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明
确具体的限定。
[0027] 在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机
械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于
本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含
义。
[0028] 在实用新型中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征
在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一
特征在第二特征 “之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅
仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0029] 下面结合说明书的附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的描述，使本实用新型的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性
的，旨在解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0030] 实施例1。
[0031] 一种扩张室消声器的设计方法，如图1所示，进水管的截面积为S1，扩张室的截面积S2，所述扩张室的长度l。
[0032] 抗性消声器是通过控制声抗大小来消声的，其利用管道中的截面突变之类的声阻抗变化，产生反射、干涉等，从而达到消声目的。单节扩张室消声器的消声量 的计算公
式为：
[0033] （1）；
[0034] 其中，m为扩张比， 为扩张前进水管的截面积，S2为扩张后扩张室的2 ‑1
截面积，单位为m；l为扩张室消声器的长度，单位为m；k为波数，k=2π/λ=2πf/c，单位为m 。
[0035] 由上述表达式（1）可知，扩张室消声器的消声量△L随kl作周期性的变化，当sinkl=±1时，消声量达到最大，即kl=(2n+1)π/2。由此可得最大消声频率和扩张室长度l之间的
关系：
[0036] （2），
[0037] 其中，c为声速，单位为m/s；l为扩张室长度，单位为m；n=0,1,2,…。
[0038] 当n=0时，得到第一个最大消声频率，将其改写为有关扩张室长度l的表达式为：
[0039] （3）。
[0040] 给表达式（3）添加系数N， （x=0,1,2,3,…），得到最终的扩张室长度的表达式为： （4）。
[0041] 在实际应用中，根据零件的目标成本和安装空间灵活选用以上系数N，其中，x数值越大，所得零件的长度越小，降噪效果与其成正相关。x=0时所得消声器消声效果最好，随着
x的增大，消声效果减弱。对零件的成本和性能做差异化区分，取以下几种方案：x=1，x=2，x=
3，……。同时，可将多个单节扩张室消声器串联组合使用。
[0042] 在本实施例中，所述单节扩张室消声器为圆柱型内插管式扩张室消声器、其包括进水管，与所述进水管连接的扩张室，以及与所述扩张室连接的出水管；所述进水管和所述
出水管都为内插管、其位于所述扩张室内。以某型号水泵为例，其叶片通过频率的基频及二
三次谐波分别为：659.18Hz，1318.36Hz，1977.54Hz，以接近三次谐波频率的2000Hz作为目
标消声频率，根据表达式（3）可得，扩张室长度最小值为187.5mm。根据表达式（4），扩张室的
长度L的值可以为187.5mm，93.8mm，46.9mm，23.4mm等，所述内插管内径取10±3mm，所述扩
张管内径为30 40mm（允许存在误差±3mm）。上述数值是示例性的，本领域的技术人员可以
~
根据实际使用情况采用不同的内插管、扩张室内径，不限于本实施例。
[0043] 实施例2。
[0044] 结合图2所示，一种采用如实施例1所述的设计方法设计的扩张室消声器，所述扩张室消声器包括若干个单节扩张室消声器，所述单节扩张室消声器为圆柱型内插管式扩张
室消声器、其包括进水管，与所述进水管连接的扩张室，以及与所述扩张室连接的出水管；
所述进水管和所述出水管都为内插管，所述进水管和所述出水管相互断开设置。所述单节
扩张室消声器为圆柱体，所述扩张室内壁光滑。
[0045] 需要说明的是，所述扩张室的长度为L，两所述内插管的长度分别为L/2和L/4。实际应用时，选择两个内插管中的一个作为进水管，另一个作为出水管。
[0046] 在本实施例中，所述扩张室消声器为单节扩张室消声器。
[0047] 在一些实施方式中，结合图3所示，为了获得更好的降噪效果，将两个单节扩张室消音器串联设置成双节扩张室消音器。同时为了兼顾实际安装空间，将两所述单节扩张室
消音器直接串联设置，中间无需经过连接管连接。在其它实施方式中，两所述单节扩张室消
音器可以通过连接管串联。如图4所示，两所述单节扩张室消音器通过连接管串联，一单节
扩张室消音器设在另一单节扩张室消音器的上方或下方，两所述单节扩张室消音器通过弯
管连接。显然，单节扩张室消音器的数量是根据实际需要进行选择的，比如3个单节扩张室
消音器甚至更多均可。这样设置的好处是，可以根据实际降噪需求量及产品成本选择单节
扩张室消声器的数量，减少单节扩张室消声器的体积，安装灵活程度更高。
[0048] 具体的，串联设置的各单节扩张室消声器的扩张室长度不同或相同；串联设置的各单节扩张室消声器的扩张室的内径相同或不同。对于单节扩张室消声器的尺寸由实施例
1的设计方法计算而得，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整，如将具有不同长度和
内径的扩张室的单节扩张室消声器串联设置，或将完全相同的单节扩张室消音器串联设
置。
[0049] 在实际应用中，扩张室的长度L或H由实施例1所述的设计方法计算得到。所述进水管和所述出水管均为直管、且同轴设置。所述进水管和所述出水管的内径Φ0为10±3mm，所
述扩张室的内径Φ1或Φ2为30±3～40±3mm。
[0050] 更为具体的，所述扩张室消声器的材质不限，可以为不锈钢件、铜件、尼龙玻纤件等。
[0051] 另外需要说明的是，在所述扩张室消音器的两端都设置有接头，所述接头用于与其他零件配合连接。具体的，在所述扩张室消音器的两端分别设有第一接头和第二接头，在
所述第一接头内设有与所述进水管连接的进水口，在所述第二接头内设有与所述出水管连
接的出水口。所述进水口与所述进水管同轴同内径设置，所述出水口的内径大于所述出水
口的内径。
[0052] 实施例3。
[0053] 结合图5、图6所示，一种热水器，包括：热交换器1，与所述热交换器1连接的进冷水管2和出热水管3，在所述进冷水管2或所述出热水管3上设有水泵4；其特征在于，在所述水
泵4的后端设有如实施例2所述的扩张室消声器5。
[0054] 需要说明的是，在本实施例中，所述水泵设在所述进冷水管上，所述扩张室消声器5设在所述水泵4和所述热交换器1之间。当水泵直接连接热交换器时，水泵的流体动力性噪
声会通过水流传递到热交换器，热交换器的腔体将该部分尖锐刺耳的噪声放大。将扩张室
消声器安装在水泵与热交换器之间，水泵不工作时，水流可畅通无阻的通过水泵及扩张室
消声器；在水泵运行时，扩张室消声器可将水泵的流体动力性噪声消除，大幅削弱水泵运行
过程中产生的尖锐刺耳的噪声。可采用如实施例1所述的设计方法，根据实际使用情况的消
声频率范围及消音量调整扩张室消声器的尺寸。
[0055] 不同规格的水泵噪声大小不同，可以根据实际降噪需求量及产品成本选择单节扩张室或组合成双节扩张室消声器使用。
[0056] 至于热水器的具体结构可以采用现有的或将来有的结构，在这里不再赘述。
[0057] 通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本实用新型不局限于上述的具体实施方式，在本实用新型基础上采用本领域公知技术的改进和替代均
落在本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定
之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。
