食物垃圾处理机系统的制作方法

本申请要求于2015年11月3日提交的美国临时申请No.62/074， 257的权益。以上申请的全部内容通过参引并入本文中。

技术领域

本公开涉及食物垃圾处理机，并且更特别地涉及使用主动噪音控制的食物垃圾处理机的噪音降低。

背景技术：

本部分提供了与本公开有关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

设置在水槽下方并且安装至水槽的排水开口的类型的食物垃圾处理机通常包括食物传送部段、马达部段和研磨部段。研磨部段设置在食物传送部段与马达部段之间。食物传送部段将食物垃圾和水传送至研磨部段。研磨部段接收食物垃圾并对食物垃圾进行研磨，并且研磨后的食物垃圾通过排放开口被排放至尾管。

研磨部段通常包括研磨机构，该研磨机构具有旋转的粉碎机板组件和固定的研磨环。粉碎机板组件连接至马达部段的电动马达的轴，并且粉碎机板组件包括具有一个或更多个凸耳、通常具有一对或更多对凸耳的粉碎机板。凸耳可以包括固定至粉碎机板的固定凸耳、以可旋转的方式紧固至粉碎机板且在粉碎机板上自由旋转的可旋转凸耳 (也称为旋转凸耳)或者固定凸耳和可旋转凸耳两者。粉碎机板通过电动马达相对于研磨环旋转。研磨环通常安装在壳体中并且包括多个间隔开的齿。

食物垃圾处理机的操作噪音是研磨噪音、水谱和马达噪音的组合。研磨噪音是由食物垃圾与研磨机构部件和容器本体的相互作用引起的。研磨噪音的特征在于由冲击造成的随机脉冲噪音事件，并且研磨噪音由于食物垃圾被粉碎并排放至排水管路而随时间变化。水谱噪音是由离开水龙头、冲击水槽并在食物垃圾处理机内来回移动的流水引起的。马达噪音通常是具有一致频率含量的稳态噪音，但是马达噪音由于马达噪音的特性受到转子/定子气隙的轴承对准和变化的高度影响而可能在各个单元中是不同的。

目前，使用被动噪音控制来降低食物垃圾处理机的操作噪音等级。被动方法包括：(1)使用吸收材料和阻挡材料来吸收和/或阻挡通过容器本体或马达壳体传播的声能；(2)在水槽和管道接口处使用的隔振安装件以减少来自水槽和管道的结构传递噪音；以及(3)在滴水槽 (throat)开口处使用阻挡件来减弱来自研磨室的空气传递噪音。被动方法已经有效地降低了用户在食物垃圾处理机的操作期间感知到的噪音等级。然而，存在这样的实际限制：通过这些手段能够实现多少噪音降低，特别是在1kHz及更低的频率范围内。

图1描绘了现有技术食物垃圾处理机100，该食物垃圾处理机100 类似于US 7,360,729中描述的现有技术食物垃圾处理机，其全部内容通过参引并入本文中。该处理机包括上食物传送部段102、中央研磨部段104和马达部段106，该马达部段106可以包括变速马达。应当理解的是，马达部段106也可以包括诸如感应马达之类的固定速度马达。研磨部段104设置在食物传送部段102与马达部段106之间。

食物传送部段102将食物垃圾传送至研磨部段104。食物传送部段 102包括入口壳体108和传送壳体110。入口壳体108在食物垃圾处理机100的上端部处具有入口109以接纳食物垃圾和水。入口109被垫圈111围绕。入口壳体108例如通过防振安装件113附接至传送壳体 110。

传送壳体110具有开口142以接纳洗碗机入口144。洗碗机入口用于使来自洗碗机(未示出)的水穿过。入口壳体108和传送壳体110 可以由金属或模制塑料制成。替代性地，入口壳体108和传送壳体110 可以是一个整体件。

研磨部段104包括围绕研磨机构114的壳体112，该研磨机构114 具有旋转的粉碎机板组件116和固定的研磨环118。壳体112形成为夹持环并且将传送壳体110夹持至马达部段106的上端罩136。固定的研磨环118——包括多个间隔开的齿120(所述多个间隔开的齿120中的仅两个齿在图1中由附图标记120指示)——可以接纳在设置在壳体 112与固定的研磨环之间的适配环122中。在适配环122与壳体112 的上部部分125之间设置有垫圈123。在垫圈123中接纳有传送壳体 110的底部凸缘127，并且垫圈123将传送壳体110密封至适配环122。

旋转的粉碎机板组件116可以包括旋转的粉碎机板124，该粉碎机板124比如通过螺栓130安装至马达部段106的马达128的可旋转轴 126。马达128还包括：转子129，可旋转轴126固定至转子129；以及定子131。多个固定凸耳132(所述多个固定凸耳132中的仅一个固定凸耳在图1中示出)安装在旋转的粉碎机板124上而作为多个旋转凸耳134(所述多个旋转凸耳134中的仅一个旋转凸耳在图1中示出)。应当理解的是，就这点而言，旋转的粉碎机板组件116可以仅包括固定凸耳132或仅包括旋转凸耳134。

在旋转的粉碎机板124的底部下方设置有上端罩136。上端罩136 包括排放室140，该排放室140具有用于连接至尾管或排水管(未示出)的排放出口141。

在一方面，食物垃圾处理机100可以包括围绕食物传送部段102、研磨部段104和马达部段106的装饰壳146。在装饰壳146与食物传送部段102的传送壳体110和研磨部段104的壳体112之间可以设置隔音层148。

诸如食物垃圾处理机100之类的食物垃圾处理机通常使用US 9,139,990中描述的类型的安装组件200按两步程序安装至水槽。参照图2，首先，将由凹槽凸缘204、凹槽垫圈206、备用凸缘208、上安装凸缘210、螺栓212和保持环214组成的凹槽凸缘组件202安装至水槽(未示出)。其次，将由诸如处理机100(图1)之类的处理机、安装垫圈216(该安装垫圈216是图1中的安装垫圈111)和下安装凸缘 218组成的处理机组件附接至水槽凸缘组件。下安装凸缘218围绕食物传送部段102的入口壳体108放置，使得下安装凸缘218位于入口 109下方。随后，安装垫圈216围绕入口109放置。食物传送部段102 的入口壳体108包括围绕入口109的圆周延伸的轴向唇缘188。唇缘 188接纳在安装垫圈216中的对应凹部(未示出)中，以将安装垫圈 216在入口109处紧固至食物垃圾处理机。如US 9,139,990中所述，附接方法包括：将下安装凸缘218的安装突片220与上安装凸缘210 的倾斜安装斜面222接合；随后使下安装凸缘218旋转直到紧固为止。典型的安装方法包括：用一只手将处理机100抬起并且将部件安装至水槽凸缘组件202，随后用另一只手将下安装凸缘218抬起并旋转下安装凸缘218以使下安装凸缘218的安装突片220接合至上安装凸缘 210的安装斜面222。旋转下安装凸缘218使下安装凸缘218和上安装凸缘210紧固在一起以将安装垫圈216压缩在下安装凸缘218与上安装凸缘210之间，并且旋转下安装凸缘218使处理机100固定至水槽凸缘组件202。

在食物垃圾处理机100的操作中，通过食物传送部段102递送至研磨部段104的食物垃圾通过旋转的粉碎机组件116的凸耳132、134被压靠固定的研磨环的齿120。齿120的尖锐边缘将食物垃圾研磨或捣碎成颗粒物质，该颗粒物质与诸如通过入口109进入食物垃圾处理机的水之类的水组合，以形成落入排放室140的浆液。随后，该浆液通过排放出口141被排放到尾管或排水管(未示出)中。

技术实现要素：

本部分提供了本公开的总体概述，而不是对其完全范围或其特征的全部的全面公开。

一种食物垃圾处理系统具有对食物垃圾处理机的噪音进行的主动噪音控制，该食物垃圾处理机的噪音是在食物垃圾处理机的马达运行时由食物垃圾处理机产生的。食物垃圾处理机具有将食物垃圾传送至研磨部段的食物传送部段。研磨部分具有可旋转的粉碎机板，该粉碎机板通过马达部段的马达而被旋转。主动噪音声波以一定振幅和频率被辐射到食物垃圾处理机的噪音待被控制的区域中，以至少消除或屏蔽食物垃圾处理机的噪音。

在一方面，主动噪音声波以一定振幅和频率被辐射以消除并屏蔽食物垃圾处理机的噪音。

在一方面，主动噪音声波被辐射到食物垃圾处理机的食物传送部段的内部中。在一方面，主动噪音声波从主动噪音源的下述部分被辐射：所述部分延伸通过食物传送部段的壳体的壁。在一方面，主动噪音声波从主动噪音源被辐射，该主动噪音源设置在止动件中，该止动件接纳在安装有食物垃圾处理机的水槽的水槽排水出口中。

在一方面，主动噪音声波被辐射到安装有食物垃圾处理机的水槽凸缘的管状本体部分的内部中。在一方面，主动噪音声波从主动噪音源的下述部分被辐射：所述部分延伸通过所述水槽凸缘的管状本体部分的壁。

在一方面，所述区域在食物垃圾处理机的上端部处的入口上方，并且主动噪音声波从主动噪音源被辐射至食物垃圾处理机的上端部处的入口上方的区域，该主动噪音源设置在止动件中，该止动件接纳在安装有食物垃圾处理机的水槽的水槽排水出口中。

在一方面，主动噪音声波在设置有食物垃圾处理机的机柜的内部中被辐射。在一方面，主动噪音声波通过设置在机柜中的主动噪音源被辐射。

在一方面，主动噪音声波是通过使安装有食物垃圾处理机的水槽的壁来产生的。

在一方面，主动噪音声波是通过使设置有食物垃圾处理机的机柜的壁来产生的。

在一方面，主动噪音是通过使食物垃圾处理机的食物传送部段的传送壳体的壁振动、或者使安装有食物垃圾处理机的水槽凸缘的管状本体部分的壁振动来产生的。

在一方面，主动噪音声波是通过下述方式产生的：通过与食物垃圾处理机的食物传送部段的传送壳体的壁接触的振动转换器并通过振动转换器使传送壳体的壁振动；或者通过与安装有食物垃圾处理机的水槽凸缘的管状本体部分的壁接触的振动转换器并通过振动转换器使管状本体部分的壁振动。

其他应用领域将通过文中提供的描述变得清楚。本实用新型内容中的描述和具体示例仅意在说明的目的而非意在限制本公开的范围。

附图说明

文中描述的附图仅是为了说明所选定的实施方式而非所有可能的实施形式的目的，并且不意在限制本公开的范围。

图1是现有技术食物垃圾处理机的截面图；

图2是用于将食物垃圾处理机安装至水槽的现有技术安装组件的分解图；

图3是根据本公开的一方面的具有主动噪音控制且具有主动噪音源的食物垃圾处理机系统的上部部分的截面图，其中，该主动噪音源设置在食物垃圾处理机的食物传送部段的传送壳体的壁中；

图4是根据本公开的另一方面的具有主动噪音源的食物垃圾处理机系统的上部部分的截面图，其中，该主动噪音源设置在附接有食物垃圾处理机的水槽凸缘的管状本体的壁中；

图5是根据本公开的另一方面的具有主动噪音源的食物垃圾处理机系统的上部部分的截面图，其中，该主动噪音源设置在接纳在安装有食物垃圾处理机的水槽的排水开口中的止动件中；

图6是根据本公开的另一方面的图5的食物垃圾处理机系统的变型的上部部分的截面图，其中，主动噪音源设置成将主动噪音声波辐射至食物垃圾处理机的上端部处的入口上方的区域；

图7是根据本公开的另一方面的具有主动噪音源的食物垃圾处理机系统的立体图，其中，该主动噪音源设置在附接至食物垃圾处理机的马达部段的壳体中；

图8是具有主动噪音源的食物垃圾处理机系统的立体图，其中，该主动噪音源设置在设置有食物垃圾处理机的机柜中；

图9是根据本公开的另一方面的具有主动噪音控制的食物垃圾处理机系统的立体图，其中，主动噪音声波是通过与安装有食物垃圾处理机的水槽的壁接触的振动转换器产生的；以及

图10是根据本公开的另一方面的具有主动噪音控制的食物垃圾处理机系统的立体图，其中，主动噪音声波是通过与设置有食物垃圾处理机的机柜的壁接触的振动转换器产生的。

具体实施方式

现在将参照附图对示例性实施方式进行更全面地描述。

根据本公开的一方面，使用主动噪音控制来降低食物垃圾处理机的噪音。主动噪音控制可以包括噪音屏蔽和/或噪音消除。噪音屏蔽涉及：产生有效地“屏蔽”或者覆盖从食物垃圾处理机发出的烦扰噪音的具有频率含量和振幅的广谱噪音场。噪音屏蔽实际上并没有减少噪音的量，而是使操作者从食物垃圾处理机的声音的烦扰转移。噪音消除是消除声波与从处理机发出的声波的叠加。消除声波本质上是传播声波(反相)的负值使得：当传播声波和消除声波叠加时，结果是零等级声音至低等级声音。

将主动噪音控制应用于食物垃圾处理机涉及：测量待被消除或屏蔽的声音；产生适当的消除信号或屏蔽信号；以及随后通过位于食物垃圾处理机中或附近的扬声器发射该信号。在有效的全球(global)噪音消除的情况下，噪音在来源(处理机)处被消除并且这降低了家庭中任何位置处的总响度。在噪音屏蔽的情况下，优选地使屏蔽信号中的动态量最小化以减小操作者注意到噪音的存在的可能性。主动噪音消除的量和声音屏蔽的量都可以高精度地控制。

参见图3，示出了具有主动噪音控制的食物垃圾处理机系统300。食物垃圾处理机系统300包括具有主动噪音源304的食物垃圾处理机 302，该主动噪音源304将主动噪音声波辐射到食物垃圾处理机的马达在运行时产生的食物垃圾处理机的噪音待被控制的区域中。示例性地，除了主动噪音源304的添加之外，食物垃圾处理机302与食物垃圾处理机100是相同的，并且以下讨论将集中在不同之处上。在图3的示例中，主动噪音源304的部分306延伸通过食物传送部段102的传送壳体110的壁308，并且将主动噪音声波310辐射到食物传送部段102 的内部312中，其中，内部312构成食物垃圾处理机的噪音待被控制的区域313。示例性地，部分306是主动噪音源304的端部部分并且在下文中将被称为端部部分306。主动噪音源304设置在保护壳体314 中，该保护壳体314在主动噪音源304的端部部分306处具有保护膜 316。主动噪音源304耦合至驱动主动噪音源304的主动噪音驱动电路318。示例性地，主动噪音源304是音频转换器并且可以是例如音频扬声器，但主动噪音源304也可以是其他类型的音频转换器，比如压电音频转换器。例如，主动噪音驱动电路318是这样的电路：该电路包括信号发生器以及放大信号发生器的输出的音频放大器。在一方面，主动噪音驱动电路能够对频率、振幅或频率和振幅两者进行编程。

在一方面，主动噪音电路318自身自适应地编程以在系统中普遍存在的频率范围中起作用。在一方面，主动噪音电路318利用反馈控制，在一方面，主动噪音电路使用前馈控制，并且在一方面，主动噪音电路利用反馈控制和前馈控制的组合。

作为示例而不是限制，主动噪音电路318比如通过编程配置成实现本领域技术人员公知的如滤波X最小均方前馈控制的控制方法。滤波X指示源信号通过自适应有限脉冲响应信号被传递以形成控制信号。最初，滤波器系数设定为零，并且随后控制算法适应滤波器以使每个步骤的误差信号最小化，这是实现脉冲信号的控制的方式。示例性地，滤波器设计成在一定频率范围内——比如120Hz峰值或小于 1000Hz——起作用。

参照图4，在一方面，食物垃圾处理机系统400具有主动噪音源 304的端部部分306，该端部部分306延伸通过安装有食物垃圾处理机 100的水槽凸缘204的管状本体部分404的壁402。主动噪音源304将主动噪音声波310辐射到管状本体部分404的内部406中，如图4中所示，其中，内部406是食物垃圾处理机的噪音待被控制的区域407。

参照图5，在一方面，食物垃圾处理机系统500具有主动噪音源 502，该主动噪音源502设置在接纳在水槽508的水槽排水出口506中的止动件504中，其中，安装有食物垃圾处理机100的水槽凸缘204 接纳在水槽开口506中。应该理解的是，止动件504通过接纳在水槽凸缘204中而接纳在水槽排水出口506中，其中，水槽凸缘204接纳在水槽排水出口506中。在一方面，主动噪音源502设置在保护膜512 之间，保护膜512也设置在止动件504中。示例性地，主动噪音源502 也是耦合至主动噪音驱动电路318的音频转换器。在图5中所示的方面中，主动噪音源502设置在止动件504中以将主动噪音声波310辐射到食物垃圾处理机100的食物传送部段102的内部312中。在一方面，止动件504是US 9,145,666中描述的类型的止动件，其全部公开内容通过参引并入本文中。

在图5的食物垃圾处理机系统的变型中，设置在止动件504中的主动噪音源502将主动噪音声波310辐射至食物垃圾处理机100的外部的区域602(图6)。在一方面，区域602是食物垃圾处理机100的上端部处的入口109上方的区域604，并且主动噪音源设置在止动件 504中以将主动噪音声波310辐射到入口109上方的区域604中。

参照图7，在一方面，食物垃圾处理机系统700包括食物垃圾处理机702，该食物垃圾处理机702具有设置在附接至马达部段106的壳体706中的主动噪音源704和主动噪音驱动电路318。应当理解的是，壳体706可以附接至食物垃圾处理机702的其他部段，比如上食物传送部段102或中央研磨部段104。

参照图8，食物垃圾处理机系统800包括安装至水槽804的食物垃圾处理机100，其中，食物垃圾处理机802通过使水槽804接纳在机柜806的顶部中而设置在机柜806中。主动噪音源808在机柜806中与食物垃圾处理机802间隔开，并且主动噪音源808将主动噪音声波 310辐射到机柜806的内部810中，其中，内部810是食物垃圾处理机的噪音待被控制的区域811。

在前述方面中的每个方面中，应当理解的是，多于一个主动噪音源可以与位于上述位置中的不同位置处的不同主动噪音源一起使用。

在一方面，也可以使用振动激励来产生消除噪音或屏蔽噪音。机柜或水槽的振动激励可以使机柜或水槽辐射噪音。在大多数美国家庭中使用的不锈钢厨房水槽是有效的声辐射器。水槽自身作为扬声器，并且水槽在受到振动信号激励时会辐射声音。因此，在一方面，为食物垃圾处理机的操作噪音创建屏蔽信号或消除信号的替代方式是：使用水槽对振动源的结构响应作为产生所需信号的来源；使用机柜对振动源的结构响应作为产生所需信号的来源；或者以上两者。这种方法的缺点在于：水槽和机柜的特性在不同的安装中是不同的，因此这些替代方案的效力可能取决于位置。在这种方法中，将使用自适应控制方法并且控制方法的自适应性将试图在具有振动源的装置内实现噪音消除，但是将存在一些范围的系统参数(刚度、阻尼)，其中，系统将不能够执行，但系统将尽可能地适应位置状况。图9和图10示出了前述方面的示例。

参照图9，食物垃圾处理机系统900具有安装至水槽902的食物垃圾处理机100。示例性地，食物垃圾处理机100通过使水槽902接纳在机柜904的顶部中而设置在机柜902中。振动转换器906与水槽902 的壁908接触。振动转换器906耦合至振动驱动电路910。由振动驱动电路910驱动的振动转换器906使水槽902的壁908以可应用的频率振动，以产生主动噪音声波。振动转换器906例如是压电转换器，但也可以是响应于电驱动信号振动的其他类型的转换器。

参照图10，食物垃圾处理机系统1000具有安装至水槽902的食物垃圾处理机100。示例性地，食物垃圾处理机100通过使水槽902接纳在机柜904的顶部中而设置在机柜904中。振动传感器906与机柜 904的壁912接触。振动转换器906耦合至振动驱动电路910。由振动驱动电路910驱动的振动转换器906使机柜的壁912以可应用的频率振动，以产生主动噪音声波。

应当理解的是，振动转换器可以位于除水槽902的壁908或机柜的壁912以外的位置处。例如，振动转换器906可以替代主动噪音源 318设置在传送壳体110的壁308中，或者振动转换器906可以设置在水槽凸缘204的管状本体部分404的壁402中(在图4中以虚线示出)。在这些示例中，传送壳体110的壁308或水槽凸缘204的管状本体部分404的壁402被振动以产生主动噪音声波。

应当理解的是，在上述方面中的每个方面中，食物垃圾处理机可以具有比如隔音件148(图1)的隔音层或不具有隔音层。

应当理解的是，主动噪音驱动电路318或振动驱动电路910可以是下述各者的一部分或者包括下述各者：专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；可现场编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享、专用或成组)；可编程逻辑控制器；诸如基于控制系统的处理器之类的可编程控制系统，包括基于控制系统的计算机；诸如PID 控制器之类的过程控制器；数字信号处理器；或者在使用实现本文所述逻辑的软件进行编程时提供所述功能或上述功能的其他适当的硬件部件；或者以上各者中的一些或所有比如在系统级芯片中的组合。如本文所使用的，术语软件可以指代计算机程序、例程、功能、类别和/ 或对象，并且术语软件可以包括固件和/或微代码。当声明主动噪音驱动电路318或振动驱动电路910执行功能时，应当理解的是，主动噪音驱动电路318或振动驱动电路910配置为比如通过适当的软件、包括离散逻辑和集成逻辑的电子电路、或适当软件和电子电路的组合来执行功能。

将主动噪音消除应用于食物垃圾处理机的操作噪音可以使制造商或用户能够自己选择食物垃圾处理机在操作时他们所希望的响度。用户可能希望在操作期间听到来自处理机的一些低等级噪音使得用户知道处理机正在工作。能够定制主动噪音消除的程度，特别是对于用户来说，可以将噪音调整为家庭认可的主动度。另一方面，制造商可以谐调主动噪音消除使得通过类似于处理机线中的当前产品差异的模型区分效率。此外，屏蔽噪音可以连同主动消除一起引入以屏蔽更难以主动减弱的较高频率声音。类似于主动噪音消除效率，屏蔽噪音的频谱和时间特征可以通过制造商来操纵以进一步影响操作者对声音的感知。类似地，用于针对处理机的噪音播放音乐或一些其他类型的声音的操作者可选择的选项可以包括在内以增强操作者对处理机运行的意识和/或屏蔽处理机的噪音。

适于主动噪音控制的食物垃圾处理机操作噪音的特征是：(1)平均来说，噪音是具有主要峰值小于1000Hz的音调，这是用于主动噪音消除的最适合的物理频率范围；(2)噪音以完全在主动噪音控制控制器适配速率之内的速率随时间变化，并且因此噪音可以随着食物垃圾处理机的操作而实时追踪并且消除；(3)在噪音源处可以使用声学参考信号或振动参考信号，该声学参考信号或振动参考信号与主动噪音消除的期望区域中经历或测量的声学信号相干。

已经出于说明和描述的目的提供了实施方式的前述描述。这并非意在穷举或限制本公开。特定实施方式的各单个元件或特征通常并不限制于特定的实施方式，而是如果适用则可以互换并且可以用于甚至未被具体地示出或描述的选定实施方式中。特定实施方式的各单个元件或特征也可以以许多方式进行改变。这种改变不被认为是背离本公开，并且所有这些改型都旨在被包括在本公开的范围内。