脉动冷却系统技术方案

一种冷却装置包括具有膜的至少一个换能器（１），该换能器（１）适于以工作频率产生压力波，其特征在于：第一腔体和第二腔体（３，４），所述换能器布置于所述第一腔体与第二腔体之间，使得所述膜在所述腔体之间形成不透流体的密封，每个腔体具有至少一个开口（７，８），所述开口（７，８）适于发出脉动净输出流体流，其中将所述腔体和所述开口形成为使得在所述工作频率，由所述腔体中的第一个腔体的所述开口（７）发出的第一谐波流体流与所述腔体中的第二个腔体的所述开口（８）发出的第二谐波流体流反相，这样来自所述开口的谐波流体流之和基本上为零。利用这种设计，由于该等出口的反相造成接近为零的远场体积速度，在很大程度上抵消了以工作频率进行的声音再现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种脉动冷却系统，即这样一种冷却系统，其中换能器引起形成脉动流体流的振荡，该脉动流体流可朝向待冷却的物体引导。可有利地在其共振频率，或至少接近其共振频率来驱动系统以获得高流体速度。
技术介绍
由于新发展的电子装置所造成的更高的热通量密度，例如比传统装置更紧凑和/或更高的功率，在各种应用中增加了对于冷却的需要。这种改进的装置的实例包括(例如)更高功率半导体光源，诸如激光器或发光二极管，RF功率装置和更高性能的微处理器，硬盘驱动器，如CDR、 DVD和蓝光驱动器的光驱以及诸如平板电视和灯具的大面积装置。作为利用风机进行冷却的替代，文献2005/008348公开了 一种用于冷却目的的合成射流致动器和管。该管连接到共振腔体且在管的远端形成脉动射流，且该脉动射流可用于冷却物体。腔体和管形成亥姆霍兹共振器，即二阶系统(second order system)，其中在腔体中的空气充当弹簧，而管中的空气用作质量。另一实例由N. Beratlis等人给出，用于微电子应用的合成射流冷却的优化(Optimization of synthetic jet cooling for microelectronicsapplications) ， 19th SEMITHERM San Jose， 2003。此处公开了一种合成射流机，其具有两个隔膜，每个隔膜与相同的孔口连通。与如在常规冷却系统(例如，冷却风机)中典型使用的层流相比，发现这种类型的脉动流体流(典型地为空气流)更有效地进行冷却。共振冷却系统还需要更小的空间并产生更少的噪音。但在先前提出的系统中，例如，如在WO 2005/008348中所公开的系统中，仍存在与振荡空气流的频率相关的某种程度的声音再现
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于更进一步减小脉动冷却系统中的噪音水平。根据本专利技术，这个目的和其它目的由包括两个腔体的冷却装置来实现，换能器布置于两个腔体之间使得膜在腔体之间形成不透流体的密封，每个腔体具有至少一个开口 ，该开口适于发出脉动净输出流体流(pulsating net output fluid flow)，其中该腔体和该开口被形成使得以工作频率由这些腔体中的第一个腔体的开口所发出的第一谐波流体流与这些腔体的第二个腔体的开口所发出的第二谐波流体流反相，这样来自这些开口的谐波流体流之和基本上为零。布置于两个腔体之间的换能器将充当偶极子，即，两个反相的声源。本专利技术是基于这样的构思即来自这两个源的声音的谐波部分将抵消。代表冷却作用的主要部分的非谐波部分将不会相干地添加且因此将不会抵消。利用这个设计，通过振荡空气流来实现改进的冷却作用，同时由于出口的反相造成接近为零的远场体积速度，在很大程度上取消了以工作频率进行的声音再现。因此，根据本专利技术的冷却系统具有比现有技术"合成射流"冷却装置显著更低的声音再现。根据本专利技术的冷却装置可通过各种液体或气态流体(不仅是空气)的经引导的流出而用于冷却很多种物体。但其特别适用于这些物体(诸如电路)的空气冷却。每个腔体可仅具有一个开口，或具有多于一个开口。但重要的是来自所有开口的谐波作用(harmonic contribution )之和基本上为零。多于一个换能器可布置于腔体之间，例如，两个相对定位且反相操作的换能器将得到更大的空气流。通过"相对定位"意即这样一种情况，即其中来自一个换能器的各个压力波被引导到一个腔体内，而来自另 一个换能器的各个压力波被引导到另 一个腔体内。在本文中"换能器"是能将输入信号转换成相对应的压力波输出的装置。输入信号可为电信号、磁信号或机械信号。合适的换能器的实例包括各种类型的膜、活塞、压电结构等。特别地，可使用合适尺寸的电动扬声器作为换能器。与处于工作频率的波长相比，开口之间的距离应较短。对于彼此距离为d，强度为A的两个源(例如，两个开口 )，多巨这些源的多巨离为r处的压力p应为P_^^,其中k为波数(w/c)且e为观察角。为保持这种压力较小，根据优选实施例，距离d应小于0.2 k，且甚至更优选地小于0.1 k对于工作频率并没有绝对要求。但是，工作频率优选地被选择成使通过开口的空气速度和空气位移具有局部最大值，且通常这发生于装置的共振频率附近，即，对应于装置(与腔体和开口结合的换能器)的电输入阻抗的局部最大值的频率。通常，选择最低的这种频率。或者，可这样选择工作频率使得所述换能器的锥体漂移在这个工作频率具有局部最小值。通常，这发生于装置的反共振频率处，即，对应于装置的电输入阻抗的局部最小值的频率。确保空气速度具有基本上相等的大小且反相的 一种方法为，为所有空气流提供相同的情况。举例而言，腔体可被形成为具有相同的体积，且开口可^皮形成为具有相同的截面积。但这并不是要求，而且也可利用不同大小的腔体和/或开口来实现抵消的空气流。根据一实施例，开口经由通道(或管道)连接到相应腔体。这允许更大的设计自由度，因为通道可被形成为将若干空气流引导到相同位置且具有所希望的方向。由于上文所述的原因，通道可被形成为具有相等的长度和截面积。根据一实施例，这种通道可足够长以更能充当管共振器。根据替代实施例，通道的长度替代地足够短以允许腔体充当常规的亥姆霍兹共振器。连接第一腔体的至少一个开口的通道可延伸穿过第二腔体，使得这个开口位于所述装置上与第二腔体的开口相同的侧部上。在腔体具有基本上平面的延伸部分且被布置成一个在另一个的顶部的情况下(即，类似于一个在另一个顶部上的两个碟)，这种设计将允许在装置的顶侧或底侧上定位所有开口。可组合根据本专利技术的两个或两个以上的装置以形成具有二的倍数个开口的冷却布置。对第一装置的开口与第二装置的开口之间的平均距离的要求与每个装置的两个开口之间的距离的要求相同，且应优选地小于0.2k,且甚至更优选地小于0.1 k。根据这种设计，对于在工作频率的波长，四个(或更多)的出口彼此靠近地布置。这造成冷却布置操作期间噪音的进一步降低。这部分地是由于更理想的几何对称，因为存在两个(镜像而等同)换能器，且部分地是由于两个相同的扬声器所产生的非线性失真的更好的补偿。附图说明参看附图，现将更详细地描述本专利技术的这个方面和其它方面，附图示出了本专利技术的当前优选的实施例。图1示出根据本专利技术的第一实施例的冷却系统。图2分别示出电输入阻抗、空气速度、空气位移以及锥体位移(conedisplacement)的频率响应。图3示出根据本专利技术的第二实施例的冷却系统。图4示出根据本专利技术的第三实施例的冷却系统。图5示出根据本专利技术的笫三实施例的变型的冷却系统。图6示出根据本专利技术的第三实施例的另一变型的冷却系统。图7示出根据本专利技术的第四实施例的冷却系统。图8示出才艮据本专利技术的笫五实施例的冷却系统。具体实施例方式图1中的冷却系统包括布置于外壳2中的换能器1。换能器1被布置成将外壳分成分别具有体积Vi和V2的两个腔体3、 4。每个腔体分别经由两个通路连接到周围气氛，此处，这两个通路为长度为Lpl与Lp2且截面积为Spi与Sp2的管道5、 6。管道5、 6具有出口7和8，出口 7和8被定位成彼此相距一定距离d。开口被图示为具有圆形形状，但本专利技术并不限于这种形状。相反，开口可具有任何形状，且也可为锥形从而以所希望的方式来影响空气流。选择体积W和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却装置，其包括具有膜的至少一个换能器（１），所述换能器（１）适于以工作频率产生压力波，其特征在于：　第一腔体和第二腔体（３，４），所述换能器布置于所述第一腔体与第二腔体之间使得所述膜在这些腔体之间形成不透流体的密封，　每个 腔体具有至少一个开口（７，８），所述开口（７，８）适于发出脉动净输出流体流，　其中，形成所述腔体和开口以使得在所述工作频率，由所述腔体中的第一个腔体的所述开口（７）所发出的第一谐波流体流与所述腔体的第二个腔体的所述开口（８）所发出的第 二谐波流体流反相，这样来自所述这些开口的谐波流体流之和基本上为零。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RM阿尔茨，JAM纽文迪克，AJJ威斯曼斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]