本發(fā)明是屬于降噪降溫技術領域有，具體涉及一種以壓電效應和半導體制冷原理為核心的減噪降溫裝置。

背景技術：

噪聲對人體的危害是全身性的，既可以引起聽覺系統(tǒng)的變化，也可以對非聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生影響。這些影響的早期主要是生理性改變，長期接觸比較強烈的噪聲，可以引起病理性改變。此外，作業(yè)場所中的噪聲還可以干擾語言交流，影響工作效率，甚至引起意外事故。

本專利選取船舶為例，船舶機艙內(nèi)部旋轉機械數(shù)量多，產(chǎn)生大量噪聲的同時，還產(chǎn)生很多的熱能，使得機艙內(nèi)噪聲大溫度高。人長期處于這種情況下，會對人體產(chǎn)生危害。船舶噪聲的噪聲源,主要來自機艙,有時通風系統(tǒng)、甲板機械和推進系統(tǒng)所發(fā)出的嗓聲也影響船舶各艙室的噪聲級大小。主要決定于距離噪聲源的遠近和嗓聲傳遞過程中衰減程度。機艙噪聲主要來自主機和輔機(柴油發(fā)電機組、空壓機組和冷凍機等),聲壓級在95db一110db左右。而機艙內(nèi)主機等旋轉機器在工作時產(chǎn)生大量的熱能，使得機艙溫度升高。

基于機艙的現(xiàn)狀，本項目著力研究關于機艙的降噪降溫。機艙安裝有上萬千瓦的柴油機(主機)、柴油發(fā)電機組、增壓器等，這些設備的持續(xù)運行其產(chǎn)生的噪聲和釋放的熱能是很大的，如果能把噪聲能量進行有效收集然后使其用于設備的降溫，降低噪聲的同時改善了機艙設備的運行環(huán)境。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種基于壓電效應和半導體制冷的降噪降溫裝置，利用壓電轉換裝置收集旋轉機械噪聲轉換為電能輸出，然后驅動半導體制冷裝置降低旋轉機械周圍的溫度。

本發(fā)明提供的基于壓電效應和半導體制冷的降噪降溫裝置，包括：機架、設置于機架頂部的頂板和設置于機架側面的側板，側板上設有發(fā)電模塊，頂板上設有發(fā)電制冷一體模塊；側板和頂板上均設有連接于發(fā)電模塊和/或發(fā)電制冷一體模塊的匯流排，以及連接于匯流排的穩(wěn)壓蓄能模塊，發(fā)電模塊包括壓電陶瓷片，發(fā)電制冷一體模塊包括一體化設置的發(fā)電單元和制冷單元，發(fā)電單元包括壓電陶瓷片，制冷單元包括半導體片；發(fā)電模塊、發(fā)電制冷一體模塊的控制端均連接于控制器，控制器的信號輸入端連接有噪聲測量傳感器、溫度測量傳感器。

較佳地，側板設置于機架兩個相對的側面。

較佳地，發(fā)電制冷一體模塊包括壓電陶瓷片和半導體片間隔均布設置形成的表面。

較佳地，壓電陶瓷片和半導體片均設置為方形，各個壓電陶瓷片和半導體片縱橫間隔均布設置。

較佳地，發(fā)電模塊包括壓電陶瓷片。

較佳地，側板上設有發(fā)電模塊安裝槽，頂板上設有發(fā)電制冷一體模塊安裝槽。

較佳地，機架包括位于頂部的方形框架，方形框架包括四根水平管，方形框架的四個頂角分別設有垂直向下伸出的豎直管。

較佳地，機架至少在兩個相對的側面設有加強結構，加強結構包括兩個交叉設置在兩個相鄰豎直管之間的加強管，加強管的一端連接一個豎直管的頂端，加強管的另一端連接另一個豎直管的底端。

較佳地，噪聲測量傳感器和溫度測量傳感器設置于機架。

較佳地，機架上還設有鎖緊裝置。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明在機架上設置了側板和頂板，側板和頂板上均設有帶有壓電陶瓷片的發(fā)電模塊和發(fā)電制冷一體化模塊，可以將旋轉機械發(fā)出的噪聲轉化為電能，一方面降低了旋轉機械所產(chǎn)生的噪聲，另一方面對這部分能源進行儲存和利用；利用壓電陶瓷片進行聲電換能所產(chǎn)生的電能驅動半導體制冷裝置，達到對機架內(nèi)部的旋轉機械等進行降溫的效果；同時通過溫度測量裝置和噪聲測量裝置實時采集機架內(nèi)部旋轉機械附近的噪聲和溫度，并將噪聲值和溫度值輸入到控制器，由控制器依據(jù)噪聲值和溫度值輸出對發(fā)電模塊和發(fā)電制冷一體化模塊的控制信號。制冷模塊是采用半導體制冷，可根據(jù)不同場合及不同需要自行調(diào)節(jié)溫度，不需要任何制冷劑。利用特種半導體材料組成pn結進行制冷，還具有體積小、重量輕、壽命長、無噪音等特點。這套以壓電效應和半導體制冷原理為核心的減噪降溫裝置有效地利用了旋轉機械工作時所產(chǎn)生的噪聲并用于降低其周邊的環(huán)境溫度，改善了工作人員的工作環(huán)境。發(fā)電制冷一體化模塊上壓電陶瓷片和半導體的間隔均布設置方法使得發(fā)電和制冷的配比更合理化，效率更高。本發(fā)明利用旋轉機械工作時所產(chǎn)生的噪聲并用于降低其周邊的環(huán)境溫度，既實現(xiàn)了能源的二次利用又改善了工作環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一的整體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一的機架結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例一的側板結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例一的頂板結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例一的快插接頭結構示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例一的發(fā)電制冷一體化模塊結構示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例二依據(jù)實時噪聲值啟動或關閉發(fā)電模塊和發(fā)電單元的流程圖；

圖8為本發(fā)明實施例二依據(jù)實時溫度值啟動或關閉制冷模塊的流程圖。

1-機架，2-水平管，3-豎直管，4-加強結構，5-快速接頭，6-鎖緊機構，7-噪聲測量傳感器，8-溫度測量傳感器，9-側板，10-發(fā)電模塊安裝槽，11-穩(wěn)壓蓄能模塊，12-匯流排，13-發(fā)電模塊，14-頂板，15-發(fā)電制冷一體化模塊，15.1-發(fā)電單元，15.2-制冷單元，16-旋轉機械。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發(fā)明的限制。

實施例一

本發(fā)明提供的基于壓電效應和半導體制冷的旋轉機械16降噪降溫裝置，如圖1至圖6所示，包括：機架1、設置于機架1頂部的頂板14和設置于機架1側面的側板9，側板9上設有發(fā)電模塊13，頂板14上設有發(fā)電制冷一體模塊；側板9和頂板14上均設有連接于發(fā)電模塊13和/或發(fā)電制冷一體模塊的匯流排12，以及連接于匯流排12的穩(wěn)壓蓄能模塊11，發(fā)電模塊13包括壓電陶瓷片，發(fā)電制冷一體模塊包括一體化設置的發(fā)電單元15.1和制冷單元15.2，發(fā)電單元15.1包括壓電陶瓷片，制冷單元15.2包括半導體片；發(fā)電模塊13、發(fā)電制冷一體模塊的控制端均連接于控制器，控制器的信號輸入端連接有噪聲測量傳感器7、溫度測量傳感器8。側板9設置于機架1兩個相對的側面。

發(fā)電制冷一體模塊包括壓電陶瓷片和半導體片間隔均布設置形成的表面。

壓電陶瓷片和半導體片均設置為方形，各個壓電陶瓷片和半導體片縱橫間隔均布設置。

發(fā)電模塊13包括壓電陶瓷片。

側板9上設有發(fā)電模塊安裝槽10，頂板14上設有發(fā)電制冷一體模塊安裝槽。

機架1包括位于頂部的方形框架，方形框架包括四根水平管2，方形框架的四個頂角分別設有垂直向下伸出的豎直管3。所述的水平管2和樹脂罐均為鋁合金空心管。

機架1至少在兩個相對的側面設有加強結構4，加強結構4為加強筋4，包括兩個交叉設置在兩個相鄰豎直管3之間的加強管，加強管的一端連接一個豎直管3的頂端，加強管的另一端連接另一個豎直管3的底端。加強筋4用工字型鋼分別位于前后倆個面上各有倆根交叉用螺絲安裝在對應面的倆個豎直空心管上

噪聲測量傳感器7和溫度測量傳感器8設置于機架1。

機架1上還設有鎖緊裝置。

本發(fā)明的目的在于設計一套以壓電效應和半導體制冷原理為核心的減噪降溫裝置，使其有效地利用了旋轉機械16工作時所產(chǎn)生的噪聲并用于降低其周邊的環(huán)境溫度。

本發(fā)明采用以下技術措施來實現(xiàn)：

本發(fā)明是針對旋轉機械16噪聲及發(fā)熱問題，設計的一種降噪降溫裝置。本裝置由壓電式發(fā)電模塊13、穩(wěn)壓蓄能模塊11和制冷模塊三部分構成，通過布置在“工作罩式”收集噪聲發(fā)電內(nèi)側的壓電陶瓷片，使壓電陶瓷在上下表面形成壓差，利用壓差輸出電能，通過穩(wěn)壓蓄能電路，將產(chǎn)生的電能用于輔助旋轉機械16降溫，一定程度上降低機械的環(huán)境溫度和噪聲。

本裝置所采用的發(fā)電模塊13采用的是壓電陶瓷片，屬于聲電換能器，其工作原理是利用極化材料的壓電效應使聲能轉化為電能，這無需額外供電也無需音圈等附屬結構；穩(wěn)壓蓄能模塊11是采用穩(wěn)壓蓄能電路將不同工況下由發(fā)電模塊13產(chǎn)生的電能轉化為穩(wěn)壓電源；制冷模塊是采用半導體制冷，可根據(jù)不同場合及不同需要自行調(diào)節(jié)溫度，不需要任何制冷劑。利用特種半導體材料組成pn結進行制冷，還具有體積小、重量輕、壽命長、無噪音等特點。這套以壓電效應和半導體制冷原理為核心的減噪降溫裝置有效地利用了旋轉機械16工作時所產(chǎn)生的噪聲并用于降低其周邊的環(huán)境溫度，改善了工作人員的工作環(huán)境。

上述各個結構包括了發(fā)電模塊13、穩(wěn)壓蓄能模塊11和制冷模塊三部分，側板9為壓電陶瓷片的安裝面，側板9上設有并排的多通道發(fā)電模塊安裝槽10，在發(fā)電模塊安裝槽10的頭部留有一定的矩形空間用來放置匯流排12和穩(wěn)壓蓄能模塊11；發(fā)電模塊13是指附有發(fā)電陶瓷和相關線路的整體結構，發(fā)電模塊13的發(fā)出的電流經(jīng)穩(wěn)壓蓄能模塊11電路，經(jīng)過處理的電穩(wěn)定在需要的電壓并輸出。并且可以直接安裝在發(fā)電模塊安裝槽10上方便拆卸、更換和維修壓電陶瓷，當其中發(fā)電模塊13出現(xiàn)故障時，plc控制器切斷其電能輸出，而不影響其他的單元的持續(xù)正常工作，實現(xiàn)了不停機維修；匯流排12是指經(jīng)過每個發(fā)電模塊13發(fā)出的電都匯集在此處用來集中處理，當單個發(fā)電模塊13不發(fā)電時也能夠保證整個裝置的電壓基本穩(wěn)定，實現(xiàn)了一定的自我穩(wěn)壓；穩(wěn)壓蓄能模塊11是指經(jīng)過匯流排12的電流匯集在一起，由于發(fā)電的頻率和電壓大小的不同，為使得制冷裝置能夠正常運行，需要穩(wěn)定電壓的直流電，所以設計穩(wěn)壓電路把不合格的電流過濾和把電壓穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，儲能是為了暫時儲存一定的電能，在需要制冷時及時供應給制冷單元15.2；穩(wěn)壓蓄能模塊11還包括連接plc控制器，主要用來控制各個發(fā)電模塊13和發(fā)電制冷一體化模塊15的開關狀態(tài)來實現(xiàn)效率更高；頂板14是凹面型內(nèi)部也設計有并排的安裝槽和線槽，用來安裝鑲嵌式的發(fā)電制冷一體化模塊15和安置匯集壓電陶瓷發(fā)出的電和為制冷單元15.2提供穩(wěn)定的電壓的電能的線路；發(fā)電制冷一體化模塊15是指壓電陶瓷和半導體片鑲嵌分布的單元，使得發(fā)電和制冷的配比更合理化，效率更高。鎖緊機構6為利用簡單杠桿原理制造的機械鎖，當壓下手柄時由于杠桿原理用較小的力使得頂板14和側板9被壓在一起，當抬起手柄時則松開。

報警器是在裝置長時間溫度過高，或者發(fā)電單元15.1故障時發(fā)出警報。

水平管2和豎直管3通過快速接頭5組合和為一個整體的機架1，四個加強筋4加強結構4分別通過螺絲和空心管固定，從而加強了機架1的整體抗彎抗扭性，再通過螺絲接上鎖緊裝置，用來鎖緊側板9和頂板14；

發(fā)電模塊13通過發(fā)電模塊安裝槽10安裝在側板9上，匯流排12通過螺絲安裝在流出的空間內(nèi)，穩(wěn)壓蓄能模塊11安裝在小矩形槽內(nèi)用螺絲固定，使得發(fā)電和一體化控制集中在此板；

發(fā)電制冷一體化模塊15通過安裝槽安裝在頂板14上，匯集壓電陶瓷發(fā)出的電和為制冷裝置提供穩(wěn)定的電壓的電能的線路放置在安裝槽一側的槽內(nèi)；

本裝置共有倆個側板9和一個頂板14，倆個側板9分別安裝在前后面上，頂板14安裝在機架1上頂面，通過鎖緊機構6將各個板鎖緊在機架1上，再將線路連接起來，并將溫度測量傳感器8和噪聲測量傳感器7裝置在機架1上。

按上述方案：本方案電能的來源有兩個方面分別是側板9和頂板14的壓電陶瓷發(fā)電，制冷來自頂板14的半導體制冷。發(fā)電制冷一體化模塊15的發(fā)電單元15.1發(fā)出的電通過匯流排12匯集在一起，通過穩(wěn)壓蓄能模塊11進行整流、濾波和穩(wěn)壓處理，首先儲存在蓄電池內(nèi)部，plc控制器控制制冷單元15.2開啟的數(shù)量和發(fā)電單元15.1的工作數(shù)量。進而控制整個系統(tǒng)的工作模式：當機器溫度超過設定值時啟動效應數(shù)量的制冷單元15.2，在噪聲分貝低于設定值時關閉相應數(shù)量的發(fā)單元。

實施例二

一種利用上述裝置進行基于壓電效應和半導體制冷的旋轉機械16降噪降溫方法，包括：

如圖7所示，通過噪聲測量傳感器7實時獲取機架1內(nèi)側旋轉機械16附近的實時噪聲值，控制器將實時噪聲值與預設分貝值進行比較，若實時噪聲值大于預設分貝值，則向發(fā)電模塊13、發(fā)電制冷一體化模塊15的發(fā)電單元15.1和穩(wěn)壓蓄能模塊11發(fā)出啟動信號，若實時噪聲值小于預設分貝值，則向發(fā)電模塊13、發(fā)電制冷一體化模塊15的發(fā)電單元15.1和穩(wěn)壓蓄能模塊11發(fā)出關閉信號；

如圖8所示，通過溫度測量傳感器8實時獲取機架1內(nèi)測旋轉機械16附近的實時溫度值，控制器將實時溫度值與預設溫度值進行比較，若實時溫度值大于預設溫度值，則向發(fā)電制冷一體化模塊15的制冷單元15.2發(fā)出啟動信號，若實時溫度值小于預設溫度值，則向發(fā)電制冷一體化模塊15的制冷單元15.2發(fā)出關閉信號。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。

本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。