專利名稱：射流發(fā)生裝置和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生氣體射流的射流發(fā)生裝置和包括該射流發(fā)生裝置的電子裝置。
背景技術(shù)：
個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)性能的提高使諸如集成電路(IC)之類的發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量增加。因此，提出了各種散熱工藝或產(chǎn)品。散熱方法的例子如下。在一種方法中，通過使金屬(例如鋁)制成的散熱翅片與IC接觸，并將熱從IC引導(dǎo)至散熱翅片而進(jìn)行散熱。在另一種方法中，利用風(fēng)扇來散熱。例如，風(fēng)扇強(qiáng)制地去除個(gè)人計(jì)算機(jī)的外殼中變暖的空氣，并將周圍低溫的空氣引至發(fā)熱元件的附近。在又一個(gè)方法中，利用散熱翅片和風(fēng)扇二者來散熱。在散熱翅片增加發(fā)熱元件和空氣之間的接觸面積的同時(shí)，該風(fēng)扇強(qiáng)制地去除在該散熱翅片周圍存在的變暖的空氣。
然而，在利用風(fēng)扇使空氣強(qiáng)制對流的情況下，在該翅片的下游，在翅片的表面上產(chǎn)生一個(gè)溫度邊界層，從而產(chǎn)生不能有效地從散熱翅片去除熱的問題。這個(gè)問題可通過增加風(fēng)扇空氣速度，從而減小該溫度邊界層的厚度來解決。然而，為了增加風(fēng)扇空氣速度而增加風(fēng)扇的回轉(zhuǎn)速度會產(chǎn)生噪聲，例如來自風(fēng)扇軸承的噪聲或來自由該風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)的噪聲。
利用周期地往復(fù)運(yùn)動的振動板的方法(例如，參見日本未審查的專利申請公報(bào)2000-223871號(圖2)，2000-114760號(圖1)，2-213200號(圖1)和3-116961號(圖3))可以被采用，其在不使用風(fēng)扇作為鼓風(fēng)機(jī)的情況下，通過破壞溫度邊界層，有效地使熱從散熱翅片散逸至外界空氣中的方法。在這4個(gè)文件的裝置中，特別是，日本未審查的專利申請公報(bào)2-213200號和3-116961號中的裝置包括大致將腔室中的空間分成兩部分的振動板；設(shè)置在腔室中并支承振動板的彈性件；和使振動板振動的單元。在這些裝置中，當(dāng)振動板向上移動時(shí)，腔室的上部空間的容積減小。因此，在上部空間中的壓力增加。由于上部空間通過一個(gè)吸入排出開口與外界空氣連接，所以通過上部空間中的壓力增加將在上部空間中的一部分空氣排出至外界空氣中。這時(shí)，與上部空間相對的下部空間的容積(振動板設(shè)置在下部空間和上部空間之間)增加，造成在下部空間中的壓力減小。由于下部空間通過一個(gè)吸入排出開口與外界空氣連接，所以下部空間中的壓力降低使存在于吸入排出開口附近的一部分外界空氣被吸入下部空間中。相反，當(dāng)振動板向下移動時(shí)，腔室的上部空間的容積增大。因此，上部空間中的壓力降低。由于上部空間通過吸入排出開口與外界空氣連接，因此，上部空氣中的壓力降低使存在于吸入排出開口附近的一部分外界空氣被吸入上部空間中。這時(shí)，與上部空間相對的下部空氣的容積(如上所述，振動板設(shè)置在下部空間和上部空間之間)減小，使下部空間的壓力增加。下部空氣中的壓力增加使下部空間中的一部分空氣排出至外界空氣中。振動板例如利用電磁驅(qū)動方法驅(qū)動。因此，通過使振動板往復(fù)運(yùn)動，可周期性地重復(fù)將腔室中的空氣排出至外界空氣中和將外界空氣吸入腔室中。由振動板的周期性往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生的脈沖空氣吹在發(fā)熱元件(例如散熱翅片(散熱器))上，使散熱翅片表面上的溫度邊界層被有效地破壞，從而可以高效率地冷卻該散熱翅片。
近年來，由于IC時(shí)鐘提高而產(chǎn)生的熱量日漸增多。因此，為了破壞由于產(chǎn)生熱而在散熱翅片附近形成的溫度邊界層，一般要將比迄今實(shí)現(xiàn)的更大量的空氣送至IC或散熱翅片。在利用周期性地作往復(fù)運(yùn)動的振動板(例如在上述4個(gè)文件中所述的振動板)排出空氣的方法中，通過增加該振動板的振動振幅可以增加排放的空氣量。然而，該振動板的振動振幅越大，噪聲越大。因此，實(shí)際應(yīng)用中，一般該振動板以小的振動振幅工作，這樣，噪聲水平不會打擾任何人。
這種噪聲的一個(gè)原因是由振動板的往復(fù)運(yùn)動造成的在腔室中的空氣壓力的周期性改變產(chǎn)生的聲波。該聲波使該腔室的壁表面振動，或通過外界空氣經(jīng)由吸入排出開口傳播，結(jié)果，頻率與該振動板的振動頻率相同的聲波傳至外界空氣中。因此，振動振幅越大，由這些聲波產(chǎn)生的噪聲問題越嚴(yán)重。
該噪聲的另一個(gè)原因?yàn)橛稍撜駝影宓耐鶑?fù)運(yùn)動產(chǎn)生的氣流的擾動造成的氣流聲音。振動振幅越大，作往復(fù)運(yùn)動的空氣最大流速越高。因此，在該腔室中，擾動出現(xiàn)在由于阻止空氣平穩(wěn)流動的結(jié)構(gòu)件(例如驅(qū)動單元或吸入排出開口)而產(chǎn)生的氣流中?；蛘?，擾動出現(xiàn)在以高速通過吸入排出開口的氣流或吸入排出開口外面的氣流中。結(jié)果，帶來由這樣的擾動產(chǎn)生的氣流聲音造成的噪聲的問題。
雖然，如在日本未審查的專利申請公報(bào)2-213200號和3-116961號(在這些文件的每一個(gè)中第2頁左下欄)所述，通過使振動頻率離開聽覺區(qū)域，可以減小由該振動板的往復(fù)運(yùn)動造成的空氣振動產(chǎn)生的聲波所產(chǎn)生的噪聲，但頻率越低，每單位時(shí)間排出的空氣量越小(空氣排放量與振動振幅，有效截面積和振動板的頻率的乘積成比例)。相反，當(dāng)該振動板以聽覺區(qū)域以外的高頻率振動時(shí)，包括驅(qū)動單元的機(jī)械振動系統(tǒng)的振幅頻率特性會使該振動板的振動振幅大大減小。因此，可以預(yù)見每單位時(shí)間的空氣排出量會減小。由腔室中氣流擾動而產(chǎn)生的氣流聲音決定于振動板的最大速度，而不是振動板的振動頻率。因此，利用只使振動頻率離開聽覺區(qū)域的方法一般不能限制氣流聲音。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，希望提供一種可限制噪聲產(chǎn)生，又不減少氣體排放量和冷卻能力的射流發(fā)生裝置以及包括該射流發(fā)生裝置的電子裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種射流發(fā)生裝置，它包括振動氣體的振動件、驅(qū)動該振動件的驅(qū)動單元、和殼體；所述殼體具有至少一個(gè)第一開口和容納氣體的第一腔室，該殼體支承所述振動件，并使得由于使振動件振動而產(chǎn)生的聲音中具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定頻率；通過驅(qū)動該振動件，所述殼體通過至少一個(gè)第一開口將氣體作為脈沖氣體排出；所述第一腔室與所述至少一個(gè)第一開口連接。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，殼體形成為使得由該振動件的振動產(chǎn)生的聲音中具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定頻率。因此，如果恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置這個(gè)頻率，則可以不減少氣體的排出量而限制噪聲產(chǎn)生。
由該振動件的振動產(chǎn)生的噪聲指的是由該振動件的往復(fù)運(yùn)動，使第一腔室中的空氣壓力周期性地改變產(chǎn)生的聲波(以后稱為“第一種聲音”)，或?yàn)橛稍撜駝蛹耐鶑?fù)運(yùn)動產(chǎn)生的氣流擾動產(chǎn)生的氣流聲音(以后稱為“第二種聲音”)。
所述預(yù)定頻率為等于或大于1Hz并小于1KHz，或等于或大于60KHz并小于40KHz。如果該預(yù)定頻率小于1Hz，則一般得不到每單位時(shí)間的期望的最低空氣排出量。如果該預(yù)定的頻率等于或大于40KHz，則作為實(shí)際值，振動振幅太小。
可以使用的氣體形式不僅是空氣，而且可以使用氮、氦氣、氬氣或其他類型的氣體。
驅(qū)動單元的驅(qū)動方法可以使用電磁作用，壓電作用或靜電作用。
在本發(fā)明的一種形式中，為了使具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定的頻率，設(shè)定至少一個(gè)第一開口的長度、該至少一個(gè)第一開口的開口面積和第一腔室的容積中的至少一個(gè)；該長度在由于驅(qū)動該振動件而振動的氣體從該至少一個(gè)第一開口排出的方向上。在本發(fā)明的這種形式中，所述至少一個(gè)第一開口在上述的排出方向上具有管狀形式，其中，該至少一個(gè)第一開口的面積基本上為常數(shù)，即管狀形式的厚度基本上固定不變。在本發(fā)明的另一種形式中，當(dāng)聲速為C[m/s]，第一腔室的容積為V[m3]，開口平面的等價(jià)圓半徑為r[m]，至少一個(gè)第一開口的數(shù)目為n，并且所述至少一個(gè)第一開口的長度為L[m]時(shí)，希望滿足{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2＜1000。換句話說，形成該殼體，使Helmoholtz共振頻率小于上述預(yù)定的頻率中的一個(gè)預(yù)定的頻率，或等于或大于上述預(yù)定的頻率中的一個(gè)預(yù)定的頻率。
如果面積與開口面積相適應(yīng)的區(qū)域?yàn)閳A形，則等價(jià)圓的半徑指的是這個(gè)圓的半徑。如果這個(gè)區(qū)域不是圓形的，例如為矩形，則等價(jià)圓的半徑指的是面積與矩形面積相應(yīng)的圓的半徑。
在另一種形式中，所述殼體還具有至少一個(gè)第二開口和與該至少一個(gè)第二開口連接的第二腔室，該第二腔室設(shè)置成與第一腔室相對并容納氣體；通過驅(qū)動所述振動件，可使氣體作為脈沖氣體，通過所述至少一個(gè)第一開口和至少一個(gè)第二開口交替地排出。因此，當(dāng)氣體交替地通過所述至少一個(gè)第一和第二開口排出時(shí)，由相應(yīng)的開口產(chǎn)生的第二種聲音的相位彼此相反，使得聲波互相削弱。
在另一種形式中，與上述類似，為使具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定頻率，設(shè)定所述至少一個(gè)第二開口的長度、該至少一個(gè)第二開口的開口面積和所述第二腔室的容積中的至少一個(gè)；所述長度在由于驅(qū)動振動件而振動的氣體從至少一個(gè)第二開口排出的方向上。
在另一種形式中，所述殼體還具有設(shè)置在所述至少一個(gè)第一開口和至少一個(gè)第二開口之間的殼體表面上的分隔板。這樣，當(dāng)至少一個(gè)第一和第二開口彼此太靠近時(shí)，可以防止氣體在開口之間進(jìn)出。因此，可以防止吹在發(fā)熱元件上的氣體量的減小。
在另一種形式中，當(dāng)基本上相同的所述至少一個(gè)第一開口的開口面積的等價(jià)圓半徑和至少一個(gè)第二開口的開口面積的等價(jià)圓半徑為r[m]，至少一個(gè)第一開口和至少一個(gè)第二開口之間的距離為d[m]，并且具有最大噪聲水平的聲音的波長為λ[m]時(shí)，滿足3r≤d＜λ/2。所述距離d基本上為開口中心之間的距離。因此，當(dāng)從形成所述至少一個(gè)第一開口的邊緣至形成所述至少一個(gè)第二開口的邊緣的距離為d2時(shí)，上述式子變?yōu)閞≤d2≤λ/2。通過使3r≤d，可以防止氣體在開口之間進(jìn)出。通過使d＜λ/2，則不存在由該開口產(chǎn)生的聲波的大致最大的振動振幅互相加強(qiáng)的位置，因此可以防止產(chǎn)生噪聲。
在另一種形式中，所述至少一個(gè)第一開口具有鄰近第一腔室設(shè)置的第一端部，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著第一腔室增大。當(dāng)氣體流入和流出該至少一個(gè)第一開口時(shí)，這可使氣流平穩(wěn)，因此可減小第二種聲音的噪聲水平。在所述至少一個(gè)第一開口具有設(shè)置在殼體的外側(cè)的第一端部，使得該至少一個(gè)第一開口的開口面積向著殼體的外側(cè)增大的情況下，也可得同樣的效果?；蛘?，如果所述至少一個(gè)第一開口具有第一端部和第二端部，第一端部鄰近第一腔室設(shè)置，使得該至少一個(gè)第一開口的開口面積向著該第一腔室增大；第二端部設(shè)置在殼體的外側(cè)，使得該至少一個(gè)第一開口的開口面積向著該殼體的外側(cè)增大，則氣流可進(jìn)一步平穩(wěn)。這點(diǎn)也適用于所述殼體具有第二腔室和與該第二腔室連接的至少一個(gè)第二開口的情況。
在另一種形式中，所述殼體還具有用于在其上形成所述至少一個(gè)第一開口的第一噴嘴，該第一噴嘴具有使得所述第一噴嘴的寬度向著殼體外側(cè)減小的第一傾斜表面。這使得當(dāng)從至少一個(gè)第一開口排出氣體時(shí)，較容易吸入噴嘴周圍的氣體，即可以增加混合的射流氣體量。這也適用于所述殼體具有第二腔室和與該第二腔室連接的至少一個(gè)第二開口的情況。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種電子裝置，它包括發(fā)熱元件；振動氣體的振動件；驅(qū)動振動件的驅(qū)動單元；和殼體；該殼體具有至少一個(gè)第一開口和容納氣體的第一腔室，所述殼體支承振動件，并使得由于使該振動件振動產(chǎn)生的聲音中具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定頻率；通過驅(qū)動所述振動件，所述殼體通過至少一個(gè)第一開口將氣體作為脈沖氣體排出；所述第一腔室與所述至少一個(gè)第一開口連接。
所述電子裝置的例子為計(jì)算機(jī)(當(dāng)該計(jì)算機(jī)為個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)，它可以為膝上型計(jì)算機(jī)或臺式計(jì)算機(jī))、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、電子字典、照相機(jī)、顯示裝置、聲頻/可視裝置、移動電話、游戲裝置和其他電子產(chǎn)品。發(fā)熱元件可以為電子元件-例如IC或電阻，散熱翅片(散熱器)，或只要能產(chǎn)生熱的任何其他元件。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)方式，不需減小氣體排出量和冷卻能力，可以限制噪聲的產(chǎn)生。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置和散熱器的透視圖；圖2為圖1所示的射流發(fā)生裝置的截面圖；圖3為人類的聽覺特性的圖形；圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的截面圖；圖5A和5B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的殼體；圖6A～6D示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的殼體；圖7為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的殼體的一部分的截面圖；圖8為圖7所示的殼體的變型的透視圖；和圖9A～9C為示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的殼體的部分的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置和散熱器的透視圖。圖2為圖1所示的射流發(fā)生裝置10的截面圖。
射流發(fā)生裝置10包括殼體1，在殼體1的上部有一矩形孔1b。矩形的彈性支承件6安裝在殼體1的孔1b的周邊上，并支承作為振動件的振動板3。由振動板3、彈性支承件6和殼體1形成腔室11。在殼體1的側(cè)表面1a上安裝多個(gè)將腔室11中的空氣向著設(shè)置在殼體1外面的散熱器20排出的噴嘴2。噴嘴2可以與殼體1集成為一體。
驅(qū)動振動板3的致動器5設(shè)置在殼體1的頂部。例如，在振動板3的振動方向R被磁化的磁體14設(shè)置在筒形磁軛8內(nèi)，并且一盤形磁軛18安裝在磁體14上。磁體14和磁軛8與18形成磁路。上面繞有線圈17的線圈架9移動進(jìn)出磁體14和磁軛8之間的空間。換句話說，致動器5為一個(gè)音圈電機(jī)。供電電線16與致動器5連接。供電電線16通過安裝在蓋4上的端子24與控制電路13(例如驅(qū)動IC)電連接。電信號從控制電路13被提供至致動器5。
磁軛8與覆蓋殼體1頂部的蓋4一體形成。但從防止由磁體14產(chǎn)生的磁通從磁軛8散布至蓋4的觀點(diǎn)來看，磁軛8和蓋4可用不同的材料制成。線圈架9固定在振動板3的表面上。這種致動器5可使振動板3在雙頭箭頭R所示的方向上振動。
殼體1由例如樹脂、橡膠、金屬或陶瓷制成。樹脂和橡膠便于形成殼體1，并且適合大量生產(chǎn)。另外，樹脂和橡膠可增加聲音衰減因子，從而可以限制噪聲，并可用于減小重量和成本?？紤]殼體1的散熱，則希望金屬為導(dǎo)熱性高的銅或鋁。蓋4也可由樹脂，橡膠，金屬或陶瓷制成。殼體1和蓋4可以用相同或不同的材料制成。彈性支承件6由例如樹脂或橡膠制成。
振動板3由樹脂，紙，橡膠或金屬制成。雖然，圖示的振動板3為平板形，但它可以如同上面安裝著揚(yáng)聲器的振動板一樣為圓錐形或可以具有三維形狀。
現(xiàn)在說明具有上述結(jié)構(gòu)的射流發(fā)生裝置10的工作。
當(dāng)將正弦交流電壓加在致動器5上時(shí)，振動板3作正弦振動，使腔室11的容積增加或減小。腔室11的容積的改變使腔室11中的壓力改變，使得從噴嘴2產(chǎn)生氣流，作為脈沖氣流。例如，當(dāng)振動板3在使腔室11的容積增加的方向移動時(shí)，腔室11中的壓力減小。這使得殼體1外面的空氣通過噴嘴2流入腔室11中。相反，當(dāng)振動板3在使腔室11的容積減小的方向移動時(shí)，腔室11中的壓力增加。這使得腔室11中的空氣通過噴嘴2排出至腔室11外面并吹在散熱器20上。當(dāng)從噴嘴2排出空氣時(shí)，噴嘴2周圍的空氣壓力的降低，這使得噴嘴2周圍的空氣被吸入從噴嘴2排出的空氣中。即射流被混合。這種混合射流可以通過將混合射流吹在散熱器20上而冷卻散熱器20。
這里，根據(jù)該實(shí)施例的殼體1形成為使得由振動板3的振動產(chǎn)生的聲音中具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定的頻率。因此，例如，如果將這個(gè)頻率設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹担瑒t可以不必減小空氣的排出量，而限制噪聲的產(chǎn)生。
由振動板3的振動產(chǎn)生的一種聲音為通過振動板3的往復(fù)運(yùn)動使腔室11中的空氣壓力周期性地改變而產(chǎn)生的聲波(以后稱為“第一種聲音”)。第一種聲音主要為由于腔室11中的空氣壓力周期性改變而將振動傳遞至殼體1或蓋4所產(chǎn)生的聲音。由振動板3的振動產(chǎn)生的另一種聲音為振動板3的往復(fù)運(yùn)動造成的氣流擾動所產(chǎn)生的氣流聲音(以后稱為“第二種聲音”)。第二種聲音主要為從噴嘴排出空氣時(shí)產(chǎn)生的氣流聲音。
如上所述，在該實(shí)施例中，形成殼體1使得在第一和第二種噪聲中具有最大的噪聲水平的聲音具有預(yù)定的頻率。這里，噪聲水平是指加以校正從而與人類聽覺特性匹配的噪聲水平。
圖3為人類的聽覺特性的圖形。該圖形根據(jù)了日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)的相等響度曲線(一種特性曲線)，其示出當(dāng)人暴露在相同的聲壓水平中時(shí)，在20Hz～20KHz的頻率范圍內(nèi)多響的聲音可以聽見。換句話說，該圖形表示，當(dāng)以1KHz的聲波為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以聽見每一頻率的多響的聲音。從這個(gè)圖形可看出，在聲壓水平相同時(shí)，50Hz的聲音聽起來比1KHz的聲音柔和30dB。即噪聲水平低。聲壓水平Lp[dB]用下式(1)表示Lp＝20log(P/Po)………(1)(式中P為聲壓[Pa]，Po為標(biāo)準(zhǔn)聲壓[20μPa])。
考慮到這個(gè)事實(shí)，具有最大噪聲水平的聲音的頻率為等于或大于1Hz并小于1KHz。這是因?yàn)?，?dāng)頻率在1～6KHz范圍內(nèi)時(shí)，人感覺到的噪聲水平相對較高。因此，如果頻率小于1KHz，則不容易感覺噪聲，如果頻率小于1Hz，則一般達(dá)不到每單位時(shí)間最低的空氣輸出量。
該頻率可以等于或大于1Hz并小于500Hz；或等于或大于1Hz并小于20Hz。這是因?yàn)?，如果頻率小于500Hz，則從圖3所示的圖形可看出，與頻率為1KHz時(shí)比較，聲壓水平降低至少3dB，因此噪聲大大降低。頻率小于20Hz，因?yàn)樵擃l率落在人類聽覺區(qū)域的外面。
如上所述，當(dāng)頻率在1～6KHz范圍內(nèi)時(shí)，人類感覺到的噪聲水平相對較高。因此，該頻率等于或大于6KHz并小于40KHz。當(dāng)頻率等于或大于40KHz時(shí)，作為實(shí)際值，振動振幅太小。
該頻率可以等于或大于10KHz和小于40KHz；或等于或大于20KHz和小于40KHz。這是因?yàn)椋绻l率等于或大小于10KHz，則與頻率為1KHz時(shí)比較，聲壓水平降低至少3dB，因此噪聲大大降低。該頻率等于或大于20KHz，因?yàn)檫@個(gè)頻率落在人類聽覺區(qū)域的外面。
更具體地說，為了使具有最大噪聲水平的聲音具有與上述的任何頻率相等的頻率，如在圖2中一樣，可以設(shè)定噴嘴2的長度L[m](開口長度)，開口面積S[m2](噴嘴2的流動通道截面積，更具體地說，在基本上與長度方向垂直的平面中的噴嘴2的面積)和腔室11的容積V[m3]中的至少一個(gè)。在這種情況下，當(dāng)聲速為C[m/s]，開口的開口平面半徑為r[m]，和開口數(shù)(噴嘴2的數(shù)目)為n時(shí)，滿足下列式(2)～(7)中的任何一個(gè){C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2＜1000， (2){C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2＜500，(3){C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2＜20， (4){C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥6000， (5){C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥10000； (6){C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥20000(7)換句話說，形成殼體使Helmholtz共振頻率小于上述預(yù)定頻率中的一個(gè)預(yù)定頻率，或等于或大于上述預(yù)定頻率中的一個(gè)預(yù)定頻率。由于上述相同的理由，這些式子(2)～(7)右邊的數(shù)具有這些值。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的截面圖。這個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的零件/功能等與先前實(shí)施例的射流發(fā)生裝置10相應(yīng)的零件/功能等的說明將被簡化或省略，即說明將集中在差別上。
射流發(fā)生裝置30的殼體21的內(nèi)部被振動板3和彈性支承件6分隔開，因此在殼體21中形成第一腔室11a和第二腔室11b。殼體21具有形成分別與第一腔室11a和第二腔室11b連接的開口的噴嘴2a和2b。在這種射流發(fā)生裝置30中，在致動器5上施加正弦交流電壓，使振動板3振動。振動板3的振動交替地使腔室11a和11b中的壓力增加和降低，使得空氣通過相應(yīng)的噴嘴2a和2b交替地流入和流出腔室11a和11b。換句話說，當(dāng)空氣從第一腔室11a通過噴嘴2a排出至殼體21的外邊時(shí)，空氣從外面通過噴嘴2b流入第二腔室11b中。相反，當(dāng)空氣從第二腔室11b通過噴嘴2b排出至殼體21的外邊時(shí)，空氣從外面通過噴嘴2a流入腔室11a中。
如同射流發(fā)生裝置10一樣，根據(jù)該實(shí)施例的射流發(fā)生裝置30形成為使得具有最大噪聲水平的聲音的頻率為預(yù)定的頻率。這樣可以減小噪聲。在這種情況下，希望在第一腔室11a和第二腔室11b中的至少一個(gè)中產(chǎn)生的第一種聲音或第二種聲音的頻率落在上述任何一個(gè)頻率范圍內(nèi)，例如，等于或大于1Hz并小于1KHz。或者，希望第一腔室11a和第二腔室11b中的至少一個(gè)腔室滿足式(2)～(7)中的任何一個(gè)。
當(dāng)空氣從噴嘴2a和2b排出時(shí)，可從每一個(gè)噴嘴2a和2b獨(dú)立地產(chǎn)生聲音。這個(gè)聲音被認(rèn)為是第一種聲音。然而，由于在噴嘴2a和2b中產(chǎn)生的聲波的相位相反，因此聲波互相削弱。這可以進(jìn)一步減小噪聲。
希望第一和第二腔室11a和11b的容積相同。這使得排出的空氣量相同，使噪聲進(jìn)一步減小。
圖5A和5B示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的殼體。在圖5A和5B的每個(gè)圖中，左邊為殼體的正視圖，右邊為殼體的側(cè)視圖。圖5A所示的殼體1中的多個(gè)噴嘴22具有矩形開口。圖5B所示的殼體1中的多個(gè)噴嘴32具有橢圓形開口。對于具有這種形狀的噴嘴，當(dāng)考慮開口面積時(shí)，如果噴嘴為矩形，則可考慮面積等于矩形面積的圓的半徑r。
圖6A～6D示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的殼體。在圖6A所示的殼體31中形成多個(gè)管狀的開口31a。這些開口31a如同噴嘴一樣工作。換句話說，在殼體31中只可以形成管狀孔，代替噴嘴。
圖6B示出如圖4所示那樣具有兩個(gè)腔室的殼體41。開口41a和41b與殼體41的相應(yīng)的腔室連接。
圖6C所示的殼體51，具有形成在具有開口51a的噴嘴上的傾斜表面51b。換句話說，殼體51具有傾斜表面51b，它可向著腔室外側(cè)減小噴嘴的垂直寬度(在圖中)。這種結(jié)構(gòu)使得當(dāng)從開口51a排出空氣時(shí)，在噴嘴周圍的氣體較容易被吸入。換句話說，可以增加混合的射流空氣量。替代能夠減小垂直寬度的傾斜表面51b或作為補(bǔ)充，可以使用能夠減小噴嘴的水平寬度(與圖6C的平面垂直)的不同傾斜表面。
圖6D示出具有如圖6B一樣的與兩個(gè)腔室連接的開口61a和61b并具有如圖6C一樣的傾斜表面61c的殼體61。
圖7為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的殼體的一部分的截面圖。殼體71具有例如多個(gè)開口71a和71b。例如，如圖6B所示，殼體61具有兩個(gè)腔室，并且多個(gè)開口71a和多個(gè)開口71b與腔室連接。
開口71a和71b的開口面積基本上相同，并且其等價(jià)圓的半徑為r。在這種情況下如圖7所示，將開口71a和相應(yīng)的開口71b之間的距離d1(開口71和相應(yīng)開口71b的中心之間的距離)設(shè)定為等于或大于3倍的r，即距離d2設(shè)定為等于或大于1倍的r。例如，當(dāng)空氣從開口71a排出至外面時(shí)，空氣從開口71b流入殼體71中。因此，當(dāng)開口71a和71b彼此太靠近時(shí)，從開口71a排出的空氣從開口71b流入殼體71中。這會減少吹在發(fā)熱元件(沒有示出)上的空氣量。然而，當(dāng)在該實(shí)施例中，3r≤d1時(shí)，可以解決這個(gè)問題。
當(dāng)例如從每一個(gè)開口71a和71b產(chǎn)生的第二種聲音的波長為λ[m]時(shí)，希望d1＜λ/2。在開口71a和71b的開口平面的中心分別為聲源的情況下，當(dāng)d1＜λ/2時(shí)，從開口71a和71b產(chǎn)生的聲波的大致最大的振動振幅互相加強(qiáng)的位置不再存在，因此可以防止產(chǎn)生噪聲。當(dāng)介質(zhì)為空氣并且聲速大約為340m/s時(shí)，人類可聽見的范圍內(nèi)的聲音的波長約為1.7mm～17m。
圖8為圖7所示的殼體71的變型的透視圖。形成在殼體81上的開口81a和81b之間安裝有一塊分隔板81c。分隔板81c可由與殼體81相同的材料制成，并與殼體81形成為一體。與以上類似，這種結(jié)構(gòu)可以防止空氣在開口81a和81b之間進(jìn)出。在這種情況下，開口81a和相應(yīng)的開口81b之間的距離不必如圖7中那樣等于或大于1倍的r，即，可以小于1倍的r。
圖9A～9C為示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的射流發(fā)生裝置的殼體的部分的側(cè)視圖。如圖9A所示，從殼體91中的腔室92排出空氣的開口91a形成為使得其開口面積在鄰近腔室92的端部91b在腔室92的方向上增大。這可在空氣流入和流出腔室92時(shí)使氣流平穩(wěn)，因此可減小第二種聲音的噪聲水平。
在圖9B所示的殼體101的開口101a中，位于與腔室102相對的一側(cè)的端部(即外端101b)形成為使得其開口面積向著殼體101的外側(cè)增大。這種結(jié)構(gòu)也可使氣流平穩(wěn)，從而減小第二種聲音的噪聲水平。
圖9C所示的殼體111的開口111a形成為使得兩個(gè)端部111b和111c加寬。這可進(jìn)一步使氣流平穩(wěn)。
本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例，因此可作各種變型。
例如，雖然圖1所示的殼體1具有長方體形狀，但其也可以為柱體形狀或三角形棱柱形形狀。當(dāng)殼體1為柱體形狀，即當(dāng)其平面形狀為例如圓形時(shí)，希望振動板3為圓盤形狀。換句話說，希望殼體1和振動板3形狀類似。
圖1所示的平板磁軛18的平面形狀為圓形。然而，其也可以為橢圓形或矩形。雖然，在相關(guān)的圖中，振動板3為矩形，但振動板3可以具有與致動器5的平面形狀類似的圓形形狀。
雖然，在圖9A～9C中，端部91b、101b、111b和111c為曲線形，但它們可以為具有平的傾斜表面的漸縮形狀。
可以組合至少兩個(gè)上述實(shí)施例。例如，形成圖6B所示的相應(yīng)腔室的開口41a和41b的端部可以為圖9A～9C所示形式中的任何一種?；蛘?，圖6C所示的殼體51的開口51a等或圖6D所示的殼體61的開口61a等可以為圖9A～9C所示的形式中的任何一種?；蛘?，圖4所示的殼體21的噴嘴2a和2b之間的距離可以為圖7所示的d1。
本發(fā)明包括與2005年4月21日在日本專利局提出的日本專利申請JP2005-123432相關(guān)的主題。在此通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種射流發(fā)生裝置，其包括振動氣體的振動件；驅(qū)動所述振動件的驅(qū)動單元；和殼體；所述殼體具有至少一個(gè)第一開口和容納氣體的第一腔室，該殼體支承所述振動件，并使得由于所述振動件振動而產(chǎn)生的聲音中具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定頻率；通過驅(qū)動所述振動件，所述殼體通過所述至少一個(gè)第一開口將所述氣體作為脈沖氣體排出；所述第一腔室與所述至少一個(gè)第一開口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的射流發(fā)生裝置，其中，為了使具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定頻率，設(shè)定所述至少一個(gè)第一開口的長度、所述至少一個(gè)第一開口的開口面積和所述第一腔室的容積中的至少一個(gè)；所述長度在由于驅(qū)動所述振動件而振動的氣體從所述至少一個(gè)第一開口被排出的方向上。
3.如權(quán)利要求1所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述預(yù)定頻率為等于或大于1Hz并小于1KHz、等于或大于1Hz并小于500Hz、等于或大于1Hz并小于20Hz、等于或大于6KHz并小于40KHz、等于或大于10KHz并小于40KHz、以及等于或大于20KHz并小于40KHz中的任何一種。
4.如權(quán)利要求2所述的射流發(fā)生裝置，其中，當(dāng)聲速為C[m/s]，容積為V[m3]，開口面積的等價(jià)圓半徑為r[m]，至少一個(gè)第一開口的數(shù)目為n，并且所述至少一個(gè)第一開口的長度為L[m]時(shí)，滿足下式中的任何一個(gè){C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2＜1000，{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)]1/2＜500，{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)]1/2＜20，{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥6000，{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥10000；和{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥20000。
5.如權(quán)利要求1所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述殼體還具有至少一個(gè)第二開口和與該至少一個(gè)第二開口連接的第二腔室，第二腔室設(shè)置成與所述第一腔室相對并且容納氣體；通過驅(qū)動所述振動件，所述氣體作為脈沖氣體通過所述至少一個(gè)第一開口和所述至少一個(gè)第二開口交替地排出。
6.如權(quán)利要求5所述的射流發(fā)生裝置，其中，為使具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定的頻率，設(shè)定所述至少一個(gè)第二開口的長度、所述至少一個(gè)第二開口的開口面積和所述第二腔室的容積中的至少一個(gè)；所述長度在由于驅(qū)動所述振動件而振動的氣體從所述至少一個(gè)第二開口排出的方向上。
7.如權(quán)利要求5所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述預(yù)定的頻率為下述頻率中的任何一個(gè)等于或大于1Hz并小于1KHz，等于或大于1Hz并小于500Hz，等于或大于1Hz并小于20Hz，等于或大于6KHz并小于40KHz，等于或大于10KHz并小于40KHz，和等于或大于20KHz并小于40KHz。
8.如權(quán)利要求6所述的射流發(fā)生裝置，其中，當(dāng)聲速為C[m/s]，所述第二腔室的容積為V[m3]，所述至少一個(gè)第二開口的開口面積的等價(jià)圓半徑為r[m]，所述至少一個(gè)第二開口的數(shù)目為n，并且所述至少一個(gè)第二開口的長度為L[m]時(shí)，滿足下式中的任何一個(gè){C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2＜1000，{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2＜500，{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2＜20，{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥6000，{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥10000；和{C/(2π)}·[πr2/{V/(1·2r·n1/2+L)}]1/2≥20000。
9.如權(quán)利要求6所述的射流發(fā)生裝置，其中，當(dāng)聲速為C[m/s]，所述第一腔室的容積為V1[m3]，所述至少一個(gè)第一開口的開口面積的等價(jià)圓半徑為r1[m]，所述至少一個(gè)第一開口的數(shù)目為n1，并且所述至少一個(gè)第一開口的長度為L1[m]時(shí)，滿足下述式子中的任何一個(gè){C/(2π)}·[πr12/{V1/(1·2r1·n11/2+L1)}]1/2＜1000，{C/(2π)}·[πr12/{V1/(1·2r1·n11/2+L1)}]1/2＜500，{C/(2π)}·[πr12/{V1/(1·2r1·n11/2+L1)}]1/2＜20，{C/(2π)}·[πr12/{V1/(1·2r1·n11/2+L1)}]1/2≥6000，{C/(2π)}·[πr12/{V1/(1·2r1·n11/2+L1)}]1/2≥10000；和{C/(2π)}·[πr12/{V1/(1·2r1·n11/2+L1)}]1/2≥20000。
10.如權(quán)利要求9所述的射流發(fā)生裝置，其中，當(dāng)聲速為C[m/s]，所述第二腔室的容積為V2[m3]，所述至少一個(gè)第二開口的開口面積的等價(jià)圓半徑為r2[m]，所述至少一個(gè)第二開口的數(shù)目為n2，并且所述至少一個(gè)第二開口的長度為L2[m]時(shí)，滿足下述式子中的任何一個(gè){C/(2π)}·[πr22/{V2/(1·2r2·n21/2+L2)}]1/2＜1000，{C/(2π)}·[πr22/{V2/(1·2r2·n21/2+L2)}]1/2＜500，{C/(2π)}·[πr22/{V2/(1·2r2·n21/2+L2)}]1/2＜20，{C/(2π)}·[πr22/{V2/(1·2r2·n21/2+L2)}]1/2≥6000，{C/(2π)}·[πr22/{V2/(1·2r2·n21/2+L2)}]1/2≥10000；和{C/(2π)}·[πr22/{V2/(1·2r2·n21/2+L2)}]1/2≥20000。
11.如權(quán)利要求5所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述殼體還具有設(shè)置在所述至少一個(gè)第一開口和所述至少一個(gè)第二開口之間的殼體的表面上的分隔板。
12.如權(quán)利要求5所述的射流發(fā)生裝置，其中，當(dāng)基本上相同的所述至少一個(gè)第一開口的開口面積的等價(jià)圓半徑和所述至少一個(gè)第二開口的開口面積的等價(jià)圓半徑為r[m]，所述至少一個(gè)第一開口和至少一個(gè)第二開口之間的距離為d[m]，和具有最大噪聲水平的聲音的波長為λ[m]時(shí)，滿足3r≤d＜λ/2。
13.如權(quán)利要求1所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第一開口具有鄰近所述第一腔室設(shè)置的一端部，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著所述第一腔室增大。
14.如權(quán)利要求1所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第一開口具有設(shè)置在所述殼體的外側(cè)的一端部，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著所述殼體的外側(cè)增大。
15.如權(quán)利要求1所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第一開口具有第一端部和第二端部，所述第一端部鄰近所述第一腔室設(shè)置，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著所述第一腔室增大；所述第二端部設(shè)置在所述殼體的外側(cè)，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著所述殼體的外側(cè)增大。
16.如權(quán)利要求1所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述殼體還具有用于在其上形成所述至少一個(gè)第一開口的第一噴嘴，該第一噴嘴具有使得所述第一噴嘴的寬度向著所述殼體外側(cè)減小的第一傾斜表面。
17.如權(quán)利要求5所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第一開口具有鄰近所述第一腔室設(shè)置的第一端部，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著所述第一腔室增大。
18.如權(quán)利要求17所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第二開口具有鄰近所述第二腔室設(shè)置的第二端部，使得所述至少一個(gè)第二開口的開口面積向著所述第二腔室增大。
19.如權(quán)利要求5所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第一開口具有設(shè)置在所述殼體的外側(cè)的第一端部，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著所述殼體的外側(cè)增大。
20.如權(quán)利要求19所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第二開口具有設(shè)置在所述殼體的外側(cè)的第二端部，使得所述至少一個(gè)第二開口的開口面積向著所述殼體的外側(cè)增大。
21.如權(quán)利要求5所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第一開口具有第一端部和第二端部，所述第一端部鄰近所述第一腔室設(shè)置，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著所述第一腔室增大；所述第二端部設(shè)置在所述殼體的外側(cè)，使得所述至少一個(gè)第一開口的開口面積向著所述殼體的外側(cè)增大。
22.如權(quán)利要求21所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述至少一個(gè)第二開口具有第三端部和第四端部，所述第三端部鄰近所述第二腔室設(shè)置，使得所述至少一個(gè)第二腔室的開口面積向著所述第二腔室增大；所述第四端部設(shè)置在所述殼體的外側(cè)，使得所述至少一個(gè)第二開口的開口面積向著所述殼體的外側(cè)增大。
23.如權(quán)利要求5所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述殼體還具有用于在其上形成所述至少一個(gè)第一開口的第一噴嘴，所述第一噴嘴具有使得所述第一噴嘴的寬度向著所述殼體的外側(cè)減小的第一傾斜表面。
24.如權(quán)利要求23所述的射流發(fā)生裝置，其中，所述殼體還具有用于在其上形成所述至少一個(gè)第二開口的第二噴嘴，所述第二噴嘴具有使得所述第二噴嘴的寬度向著所述殼體的外側(cè)減小的第二傾斜表面。
25.一種電子裝置，其包括發(fā)熱元件；振動氣體的振動件；驅(qū)動所述振動件的驅(qū)動單元；和殼體；所述殼體具有至少一個(gè)第一開口和容納氣體的第一腔室，該殼體支承所述振動件，并使得由于使所述振動件振動而產(chǎn)生的聲音中具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定頻率；通過驅(qū)動所述振動件，所述殼體通過所述至少一個(gè)第一開口將所述氣體作為脈沖氣體向所述發(fā)熱元件排出；所述第一腔室與所述至少一個(gè)第一開口連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及射流發(fā)生裝置和電子裝置，所述裝置包括振動氣體的振動件、驅(qū)動該振動件的驅(qū)動單元以及殼體。該殼體具有第一開口和與該第一開口連接并容納氣體的第一腔室。所述殼體支承振動件，并且使得由使該振動件振動產(chǎn)生的聲音中具有最大噪聲水平的聲音具有預(yù)定頻率。另外，通過驅(qū)動振動件，殼體通過第一開口將氣體作為脈沖氣體排出。
文檔編號H05K7/20GK1855457SQ200610074658
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者武笠智治, 堀和仁, 石川博一, 橫溝寬治, 牧野拓也, 中山典一 申請人:索尼株式會社