多功能合成噴射器及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多功能合成噴射器及其制造方法。具體而言，一種合成噴射器組件，包括合成噴射器，其具有形成于其中的腔和開口。合成噴射器組件還包括聯(lián)接到本體的第二表面以選擇性地引起第二表面的位移的促動器元件，以及電性地聯(lián)接到促動器元件的控制單元。控制單元構(gòu)造成將多頻率驅(qū)動信號傳輸?shù)酱賱悠髟?，多頻率驅(qū)動信號包括冷卻頻率成分和疊加在冷卻頻率成分上的聲音頻率成分。冷卻頻率成分引起冷卻射流從本體的開口噴出。聲音頻率成分產(chǎn)生期望的可聽見的輸出。
【專利說明】多功能合成噴射器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例大體上涉及合成噴射器，且更具體而言，涉及多功能合成噴射器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]合成射流促動器是廣泛使用的技術(shù)，該技術(shù)生成流體的合成射流，以影響該流體在表面上的流動。典型的合成射流促動器包括限定內(nèi)室的外殼。在外殼的壁，存在有孔口。促動器還包括在外殼中或在外殼周圍的機構(gòu)，用于周期性地改變內(nèi)室內(nèi)的容積，以便生成流且將該流射出外殼的孔口外的外部環(huán)境中。該流可包括流體渦流。例如，容積改變機構(gòu)的示例可包括定位在噴射器外殼的活塞，用以在活塞的往復(fù)運動期間將流體移入并移出孔口，或包括作為外殼的壁的柔性隔膜。柔性隔膜通常由壓電促動器或其它適合的器件促動。
[0003]通常，系統(tǒng)用于產(chǎn)生容積改變機構(gòu)的時諧運動。在機構(gòu)減小室的容積時，流體從室中經(jīng)過孔口噴出。在流體穿過孔口時，孔口的尖銳邊緣分離流，以產(chǎn)生卷入渦流中的渦流層。這些渦流在它們自己的自身誘發(fā)速度下移離孔口的邊緣。在機構(gòu)增大室的容積時，外界流體從與離孔口較大距離處吸入室中。由于渦流已經(jīng)移離孔口的邊緣，故它們不受進入室中的外界流體影響。在渦流行進離開孔口時，它們合成流體的射流，即，"合成射流"。
[0004]為了改善熱傳遞路徑，已經(jīng)提出以微型/中型裝置(如，合成噴射器)作為對微電子裝置中的自然對流的可能的替換物或添加物。應(yīng)用可包括電子器件和印刷電路板中和周圍的流體的沖擊。然而，合成噴射器通常具有一些自然頻率，合成噴射器以該頻率產(chǎn)生優(yōu)異的冷卻性能。這些自然頻率包括結(jié)構(gòu)性共振頻率。結(jié)構(gòu)性共振頻率以合成噴射器的結(jié)構(gòu)的自然頻率引起，合成噴射器結(jié)構(gòu)通常由充當(dāng)質(zhì)量的合成噴射器板和充當(dāng)與合成噴射器容積中的空氣相聯(lián)接的彈簧的彈性體壁構(gòu)成。
[0005]合成噴射器的一個主要用途在于冷卻產(chǎn)生熱的本體，這是許多不同技術(shù)中的問題。作為一個示例，合成噴射器可用于緊密空間的熱管理，在該緊密空間中，可容納電子器件且用于電子器件的空間寶貴。通常，無線通信裝置(如，移動電話、傳呼機、雙向收音機等)使其大部分熱都生成于定位在此類緊密空間中的集成電路(即，IC)封裝中。由于其中有限的空間和其中有限的自然對流，故生成的熱通常傳導(dǎo)到印刷電路板中，且然后經(jīng)由傳導(dǎo)、對流和輻射過程而傳遞到外殼內(nèi)壁。然后，熱通常傳導(dǎo)經(jīng)過外殼壁且傳導(dǎo)到周圍的外界環(huán)境。該過程通常受限，因為用于外殼內(nèi)和印刷電路板上的對流冷卻的機會受限。基于玻璃纖維環(huán)氧樹脂的印刷電路的低熱導(dǎo)率可導(dǎo)致熱源和外界環(huán)境之間高的熱電阻。并且，隨著更小的封裝、更高的數(shù)字時鐘速度、更大數(shù)目的功率發(fā)射裝置、更高功率密度的構(gòu)件、以及對可靠性的增長的預(yù)期的出現(xiàn)，熱管理問題在微電子應(yīng)用中提出了增長的挑戰(zhàn)。
[0006]典型的電子裝置和集成電路封裝包括用以實現(xiàn)它們的期望的功能的許多構(gòu)件，如冷卻裝置、麥克風(fēng)、揚聲器、控制電路、存儲裝置等。盡管在備選的冷卻裝置(如，空氣冷卻風(fēng)扇)上使用合成噴射器節(jié)約了 IC封裝內(nèi)的空間，但IC封裝中的進步被對電子封裝和其中的構(gòu)件的進一步小型化的不斷增長的需要驅(qū)動。
[0007]因此，存在對一種用于提供集成電路的冷卻同時使電子裝置的總體尺寸和復(fù)雜性最小化的簡化的方法和設(shè)備的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種合成噴射器組件，包括:具有形成于其中的腔和開口的合成噴射器、聯(lián)接到本體的第二表面以選擇性地引起第二表面的位移的促動器元件、以及電性地聯(lián)接到促動器元件的控制單元?？刂茊卧獦?gòu)造成將多頻率驅(qū)動信號傳輸?shù)酱賱悠髟?，該多頻率驅(qū)動信號包括冷卻頻率成分和疊加在冷卻頻率成分上的聲音頻率成分。冷卻頻率成分引起冷卻射流從本體的開口噴出。聲首頻率成分產(chǎn)生期望的可聽見的輸出。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種制造合成噴射器組件的方法包括提供環(huán)繞容積的合成噴射器本體、在合成噴射器本體中形成孔口以將容積流體地聯(lián)接至容積外的氣體、將促動器元件聯(lián)接到合成噴射器本體的柔性表面、以及將控制器組件電子地聯(lián)接到促動器元件?？刂破鹘M件被編程以生成包括引起冷卻射流從孔口排出的不可聽見的頻率成分的第一驅(qū)動信號、生成包括生成期望的聲音輸出的可聽見的頻率成分的第二驅(qū)動信號、組合第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號以形成組合的驅(qū)動信號、以及將組合的驅(qū)動信號傳輸?shù)酱賱悠髟?br> [0010]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一種電子設(shè)備包括合成噴射器，該合成噴射器包括外殼以及聯(lián)接到外殼的壓電促動器，外殼具有形成于其中的孔口，孔口用于將流體從外殼外引入外殼的腔中，且將冷卻射流從其中排出。電子設(shè)備還包括構(gòu)造成驅(qū)動壓電促動器的驅(qū)動單元、構(gòu)造成將多頻率驅(qū)動信號傳輸?shù)津?qū)動單元的控制單元、以及構(gòu)造成被冷卻射流冷卻的電子構(gòu)件。多頻率驅(qū)動信號包括被選擇以生成冷卻射流的冷卻頻率成分和被選擇以生成可聽見的聲音輸出的頻率成分。
[0011]一種合成噴射器組件，包括:
合成噴射器，其包括:
本體，本體具有形成于其中的腔和開口；
促動器元件，促動器元件聯(lián)接到本體的第二表面，以選擇性地引起第二表面的位移；以
及
控制單元，控制單元電性地聯(lián)接到促動器元件，控制單元構(gòu)造成將多頻率驅(qū)動信號傳輸?shù)酱賱悠髟?，多頻率驅(qū)動信號包括冷卻頻率成分和疊加于冷卻頻率成分的聲音頻率成分；
其中，冷卻頻率成分弓I起冷卻射流從本體的開口噴出；并且其中，聲音頻率成分產(chǎn)生期望的能夠聽見的輸出。
[0012]優(yōu)選地，冷卻頻率成分包括不能夠由人耳探測到的頻率。
[0013]優(yōu)選地，冷卻頻率成分小于約400赫茲。
[0014]優(yōu)選地，冷卻頻率成分大于約20000赫茲。
[0015]優(yōu)選地，聲音頻率成分包括在約500赫茲到20000赫茲的范圍內(nèi)的至少一個頻率。
[0016]優(yōu)選地，聲音頻率成分生成能夠聽見的警示。
[0017]優(yōu)選地，聲音頻率成分生成語言消息。
[0018]優(yōu)選地，聲音頻率成分與已知的外界噪聲狀況的頻率異相約180度。
[0019]優(yōu)選地，控制單元還構(gòu)造成:接收來自麥克風(fēng)的指示外界噪聲狀況的輸出；
應(yīng)用數(shù)字信號處理(DSP)算法以確定噪聲消除頻率，噪聲消除頻率具有構(gòu)造成取消外界噪聲狀況的頻率和相位；以及
以噪聲消除頻率傳輸多頻率驅(qū)動信號的聲音頻率成分。
[0020]優(yōu)選地，合成噴射器的本體包括至少一個柔性板；以及其中，促動器元件聯(lián)接到至少一個柔性板。
[0021]一種制造合成噴射器組件的方法，包括:
提供環(huán)繞容積的合成噴射器本體；
在合成噴射器本體中形成孔口，以將容積流體地聯(lián)接至容積外的氣體；
將促動器元件聯(lián)接到合成噴射器本體的柔性表面；以及
將控制器組件電子地聯(lián)接到促動器元件，其中，控制器組件被編程以:
生成第一驅(qū)動信號，其包括引起冷卻射流從孔口排出的不能夠聽見的頻率成分；
生成第二驅(qū)動信號，其包括生成期望的聲音輸出的能夠聽見的頻率成分；
組合第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號，以形成組合的驅(qū)動信號；以及將組合的驅(qū)動信號傳輸?shù)酱賱悠髟?br> [0022]優(yōu)選地，方法還包括:
探測外界噪聲；
識別噪聲消除頻率以消除外界噪聲；以及以噪聲消除頻率生成第二驅(qū)動信號。
[0023]優(yōu)選地，方法還包括生成第二驅(qū)動信號，以產(chǎn)生服務(wù)器消息、警報、以及語言通知中的至少一者。
[0024]優(yōu)選地,方法還包括生成在約10赫茲到400赫茲的范圍內(nèi)的第一頻率成分。
[0025]優(yōu)選地，方法還包括生成在約500赫茲到4000赫茲的范圍內(nèi)的第二頻率成分。
[0026]一種電子設(shè)備，包括:
合成噴射器，其包括:
外殼，外殼具有形成于其中的孔口，以用于將流體從外殼外引入外殼的腔中并從孔口排出冷卻射流；以及
聯(lián)接到外殼的壓電促動器；
構(gòu)造成驅(qū)動壓電促動器的驅(qū)動單元；
構(gòu)造成將多頻率驅(qū)動信號傳輸?shù)津?qū)動單元的控制單元；
構(gòu)造成被冷卻射流冷卻的電子構(gòu)件；以及
其中，多頻率驅(qū)動信號包括選擇來生成冷卻射流的冷卻頻率成分和選擇來生成能夠聽見的聲音輸出的聲音頻率成分。
[0027]優(yōu)選地,冷卻頻率成分小于約400赫茲。
[0028]優(yōu)選地，聲音頻率成分大于約500赫茲。
[0029]優(yōu)選地，控制單元被編程以根據(jù)噪聲消除模式來運行。
[0030]優(yōu)選地，控制單元被編程以根據(jù)音頻輸出模式來運行。
[0031]優(yōu)選地，電子構(gòu)件包括發(fā)光二極管。
[0032]優(yōu)選地，驅(qū)動單元直接聯(lián)接到合成噴射器的表面。[0033]各種其它特征和優(yōu)點將從以下詳細(xì)描述和附圖中變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]附圖示出了目前構(gòu)想來用于執(zhí)行本發(fā)明的實施例。
[0035]在附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴射器組件的透視圖。
[0036]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴射器的一部分的橫截面。
[0037]圖3為圖2的合成噴射器的橫截面，繪出了在控制系統(tǒng)引起隔膜朝孔口向內(nèi)行進時的噴射器。
[0038]圖4為圖2的合成射流促動器的橫截面，繪出了在控制系統(tǒng)引起隔膜離開孔口向外行進時的噴射器。
[0039]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制系統(tǒng)和合成噴射器的示意性框圖。
[0040]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于圖2的合成噴射器的示例性驅(qū)動信號的頻率圖。
[0041]圖7為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的控制系統(tǒng)和合成噴射器的示意性框圖?！揪唧w實施方式】
[0042]本發(fā)明的實施例涉及壓電起動裝置和制作及使用壓電起動裝置以同時生成流體射流和期望的音頻輸出的方法。本文相對于用于增強電子器件的冷卻的對流的熱管理系統(tǒng)描述了運行環(huán)境。然而，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識到的是，本發(fā)明的實施例同樣適用于與其它的合成噴射器應(yīng)用一起使用。例如，合成噴射器已經(jīng)習(xí)慣性地用于站點流動控制、噴射器的推力定向、觸發(fā)邊界層中的湍流、以及其它熱傳遞應(yīng)用。熱傳遞應(yīng)用可包括加熱的表面上的渦流偶極的直接沖擊和采用合成噴射器以提高現(xiàn)有冷卻回路的性能。因此，盡管相對于電子器件的冷卻而描述了本發(fā)明的實施例，但這些實施例同樣適用于出于其它目的來使用合成噴射器的系統(tǒng)和應(yīng)用。
[0043]參照圖1，提供了合成噴射器組件10的透視圖。合成噴射器組件10包括合成噴射器12以及安裝裝置14，圖2中示出了合成噴射器12的橫截面。在一個實施例中，安裝裝置14為在一個或多個位置處附連到合成噴射器12的外殼16的U形支架。電路驅(qū)動器18可定位在外部或附連到安裝裝置14。作為備選，電路驅(qū)動器18可定位成離合成噴射組件10較遠(yuǎn)。
[0044]現(xiàn)在一起參看圖1和圖2，合成噴射器12的外殼16限定且部分地包圍在其中具有氣體或流體22的內(nèi)室或腔20。盡管外殼16和內(nèi)室20事實上可根據(jù)本發(fā)明的各種實施例采取任何幾何構(gòu)造，但出于論述和理解的目的，外殼16在圖2中的橫截面中示為包括第一板24和第二板26，第一板24和第二板26通過定位在其間的間隔物元件28而保持為間隔開的關(guān)系。在一個實施例中，間隔物元件28在第一板24與第二板26之間保持約Imm的間隔。一個或多個孔口 30形成于第一板24和第二板26與間隔物元件28的側(cè)壁之間，以便將內(nèi)室20放置成與周圍的外部環(huán)境32流體連通。在備選實施例中，間隔物元件28包括前表面(未不出)，在其中形成了一個或多個孔口 30。
[0045]根據(jù)各種實施例，第一板24和第二板26可由金屬、塑料、玻璃和/或陶瓷形成。同樣地，間隔物元件28可由金屬、塑料、玻璃和/或陶瓷形成。適合的金屬包括材料諸如鎳、鋁、銅和鑰或合金諸如不銹鋼、黃銅、青銅等。適合的聚合物和塑料包括熱塑性塑料，如，聚烯烴、聚碳酸酯、熱固性材料、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯、丙烯酸樹脂、硅樹脂、聚酰亞胺和可感光材料、以及其它回彈性塑料。例如，適合的陶瓷包括鈦酸鹽(如，鈦酸鑭、鈦酸鉍和鋯鈦酸鉛)和鑰酸鹽。此外，合成噴射器12的各種其它構(gòu)件也可由金屬形成。
[0046]促動器34、36聯(lián)接到相應(yīng)的第一板24和第二板26，以形成第一復(fù)合結(jié)構(gòu)和第二復(fù)合結(jié)構(gòu)或經(jīng)由控制器組件或控制單元系統(tǒng)42而由驅(qū)動器18控制的柔性隔膜38、40。如圖1中所示，在一個實施例中，第一控制器組件42電子地聯(lián)接到驅(qū)動器18，該驅(qū)動器18直接聯(lián)接到合成噴射器12的安裝支架14。在備選實施例中，控制單元系統(tǒng)42整體結(jié)合到位于離合成噴射器12較遠(yuǎn)的驅(qū)動器18中。例如，各個柔性隔膜38、40均可配備有金屬層，且金屬電極可設(shè)置成鄰近金屬層，以便隔膜38、40可經(jīng)由強加在電極與金屬層之間的電偏壓而移動。此外，控制系統(tǒng)42可構(gòu)造成通過適合的裝置(例如，如計算機、邏輯處理器或信號生成器)來生成電偏壓。
[0047]在一個實施例中，促動器34、36為壓電起動(piezomotive)裝置，該壓電起動裝置可通過應(yīng)用引起壓電起動裝置快速擴張和收縮的諧波交變電壓來促動。在運行期間，控制系統(tǒng)42經(jīng)由驅(qū)動器18而將電荷傳輸?shù)綁弘姶賱悠?4、36，壓電促動器34、36受到響應(yīng)于電荷的機械應(yīng)力和/或應(yīng)變。壓電起動促動器34、36的應(yīng)力/應(yīng)變引起相應(yīng)的第一板24和第二板26的偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)時諧運動或周期運動。如相對于圖3和圖4更詳細(xì)地描述的那樣，內(nèi)室20中產(chǎn)生的容積變化引起內(nèi)室20與外部容積32之間的氣體或其它流體的互換。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，壓電起動促動器34、36可為單晶裝置或雙晶裝置。在單晶物實施例中，壓電起動促動器34、36可聯(lián)接到由包括金屬、塑料、玻璃或陶瓷的材料形成的板24、26。在雙晶物實施例中，一個或兩個壓電起動促動器34、36可為聯(lián)接到由壓電材料形成的板24、26的雙晶促動器。在備選實施例中，雙晶物可包括單個促動器34、36，且板24、26可為第二促動器。
[0049]合成噴射器12的構(gòu)件可使用粘著劑、焊接劑等粘附在一起或以其它方式彼此附接。在一個實施例中，熱固性粘著劑或?qū)щ娦哉持鴦┯糜趯⒋賱悠?4、36粘合到第一板24和第二板26，以形成第一復(fù)合結(jié)構(gòu)38和第二復(fù)合結(jié)構(gòu)40。在導(dǎo)電性粘著劑的情況下，粘著劑可填充有導(dǎo)電性填料，如，銀、金等，以便將導(dǎo)線(未示出)附接到合成噴射器12。適合的粘著劑可具有在100或更小的肖氏A硬度的范圍內(nèi)的硬度，且可包括例如，硅樹脂、聚氨酯、熱塑性橡膠等，從而可實現(xiàn)120度或更高的運行溫度。
[0050]在本發(fā)明的實施例中，促動器34、36可包括除了壓電起動裝置以外的裝置，如，液壓材料、氣動材料、磁性材料、靜電材料和超聲波材料。因此，在此類實施例中，控制系統(tǒng)42構(gòu)造成以對應(yīng)的方式促動相應(yīng)的促動器34、36。例如，如果使用了靜電材料，則控制系統(tǒng)42可構(gòu)造成向促動器34、36提供快速交變的靜電壓，以便促動并彎曲相應(yīng)的第一板24和第二板26。
[0051]參照圖3和圖4描述了合成噴射器12的運行。首先參看圖3，合成噴射器12示為促動器34、36，促動器34、36受控制以引起第一板24和第二板26如由箭頭44繪出的那樣相對于內(nèi)室20而向外移動。在第一板24和第二板26向外彎曲時，內(nèi)室20的內(nèi)部容積增大，且外界流體或氣體46如由箭頭組48繪出的那樣沖入內(nèi)室20中。促動器34、36由控制系統(tǒng)42控制，以便當(dāng)?shù)谝话?4和第二板26從內(nèi)室20向外移動時，渦流已經(jīng)從孔口 30的邊緣被移除，且因此不受吸入內(nèi)室20中的外界流體46影響。同時，外界流體46的射流由渦流合成，渦流產(chǎn)生從離孔口 30較大距離處吸入的外界流體46的較強卷吸。
[0052]圖4繪出了促動器34、36受控制以引起第一板24和第二板26如由箭頭50繪出的那樣向內(nèi)彎曲到內(nèi)室20中時的合成噴射器12。內(nèi)室20的內(nèi)部容積減小，且流體22作為冷卻射流經(jīng)過孔口 30沿箭頭組52指示的方向朝待冷卻的裝置54(例如，如，發(fā)光二極管)噴出。在流體22經(jīng)過孔口 30離開內(nèi)室20時，流在孔口 30的尖銳邊緣處分離并產(chǎn)生卷入渦流且開始移離孔口 30的邊緣的渦流層。
[0053]盡管圖1至圖4將合成噴射器示為和描述為在其中具有單個孔口，但還可構(gòu)想的是，本發(fā)明的實施例可包括多個孔口的合成射流促動器。此外，盡管圖1至圖4將合成射流促動器示為和描述為具有在第一板和第二板中的每一個上包括的促動器元件，但還可構(gòu)想的是，本發(fā)明的實施例僅可包括定位在板中的一個上的單個促動器元件。此外，還可構(gòu)想的是，合成噴射器板可提供成圓形的、矩形的或備選形狀的構(gòu)造，而不是如本文中示出的正方形構(gòu)造。
[0054]現(xiàn)參看圖5，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例而提供了合成噴射器12和控制系統(tǒng)42的示意性框圖。在運行中，控制系統(tǒng)42被編程以將多頻率驅(qū)動信號56傳輸?shù)胶铣蓢娚淦?2的促動器34、36(圖2)。多頻率驅(qū)動信號56為由用于生成冷卻射流的冷卻頻率驅(qū)動信號58和用于生成期望的音頻輸出的聲音頻率驅(qū)動信號60的組合生成的組合的驅(qū)動信號。
[0055]驅(qū)動信號58、60由具有儲存在其上的數(shù)字信號處理(DSP)算法的控制器62組合?？刂破?2接收冷卻頻率驅(qū)動信號58和聲音頻率驅(qū)動信號60，且將信號輸入DSP算法中，以便生成多頻率驅(qū)動信號56，該多頻率驅(qū)動信號56具有來自驅(qū)動信號58的冷卻頻率成分和來自驅(qū)動信號60的聲音頻率成分。多頻率驅(qū)動信號56的冷卻頻率成分引起合成噴射器12以生成用于冷卻目的的期望射流的方式擴張和收縮。在一個實施例中，冷卻頻率成分以不可探測到的或事實上不可由人耳探測到的頻率(例如，如約10赫茲到400赫茲之間，或作為備選，在20000赫茲以上)來將AC電壓施加到合成噴射器12。多頻率驅(qū)動信號56的聲音頻率成分引起合成噴射器12生成可由例如人耳探測到的可聽見的聲音輸出。根據(jù)各種實施例，聲音頻率成分可以以在約500赫茲到20000赫茲之間的一個或多個頻率來施加AC電壓。如圖6中詳細(xì)地示出的那樣，多頻率驅(qū)動信號56的聲音頻率成分疊加在冷卻頻率成分之上。因此，多頻率驅(qū)動信號56生成同時的冷卻輸出和可聽見的聲音輸出。
[0056]回頭參看圖5，控制系統(tǒng)42以音頻輸出模式或噪聲消除模式中的一者來生成驅(qū)動合成噴射器12的多頻率驅(qū)動信號56，同時保持用于冷卻的驅(qū)動頻率。如本文中使用的那樣，音頻輸出模式指的是其中聲音頻率成分引起合成噴射器12生成期望的可聽見的聲音輸出(例如，如語言通知、警報、服務(wù)器消息或音樂輸出)的運行模式。如本文中使用的那樣，噪聲消除模式指的是其中聲音頻率成分引起合成噴射器12生成消除或減輕非期望的外界噪聲狀況的期望的可聽見的聲音輸出的運行模式。
[0057]當(dāng)以音頻輸出模式運行時，合成噴射器12的促動元件34、36被驅(qū)動以生成聲音輸出，聲音輸出可用于配備有用于冷卻運行的合成噴射器的裝置中的音頻應(yīng)用。因此，合成噴射器12運行為冷卻裝置和揚聲器兩者。在此類實施例中，除了提供有效冷卻外，合成噴射器12可用于任何數(shù)目的應(yīng)用，例如，包括作為對同時地作用為消費電子裝置(如，移動電話)中以輸出可聽見的警示或服務(wù)消息以用于建立通知或在發(fā)光應(yīng)用中生成外界音樂的揚聲器的替換。在音頻輸出模式中，例如，聲音頻率成分可包括在約500赫茲到4000赫茲的范圍內(nèi)的一個或多個頻率。
[0058]在噪聲消除模式的一個實施例中，控制系統(tǒng)42被編程為帶有對應(yīng)于非期望的環(huán)境噪聲或外界噪聲的狀況的一個或多個已知的音調(diào)頻率的抗噪聲的聲音驅(qū)動信號60。例如，抗噪聲的驅(qū)動信號60可被選擇以消除由發(fā)動機、風(fēng)扇或位于合成噴射器12附近的其它噪聲生成設(shè)備生成的可聽見的噪聲。在此類實施例中，抗噪聲驅(qū)動信號60通過相移外界噪聲來產(chǎn)生，例如，通過與外界噪聲異相約180度來生成抗噪聲驅(qū)動信號60。合成噴射器12在提供抗噪聲時可同時提供冷卻。
[0059]現(xiàn)在參看圖7，根據(jù)本發(fā)明而示出了合成噴射器12和控制系統(tǒng)42的示意性框圖，其中，在噪聲消除模式的備選實施例中，控制系統(tǒng)42構(gòu)造成驅(qū)動合成噴射器12。在此模式中，如下文詳細(xì)地描述的那樣，控制系統(tǒng)42通過使用消除或減輕測量到的或記錄到的外界噪聲而同時提供冷卻的聲音驅(qū)動信號來以聲音頻率驅(qū)動合成噴射器12的促動元件34、36(圖2)來生成抗噪聲。
[0060]一個或多個聲探測單元64 (如，麥克風(fēng))用于測量/記錄外界噪聲66。對應(yīng)于測量到的/記錄到的噪聲66的數(shù)字信號68輸出到控制器70，其具有儲存在其上的數(shù)字信號處理(DSP)算法?？刂破?0接收來自麥克風(fēng)64的輸出，且將其輸入DSP算法中，以便確定具有適合的頻率和相位的抗噪聲驅(qū)動信號72，抗噪聲應(yīng)在該頻率和相位由合成噴射器12生成，例如，如，遷移而與探測到的噪聲異相約180度的一個或多個頻率。在一個實施例中，抗噪聲驅(qū)動信號72可基于在預(yù)定閾值之上或之下的識別到的頻率來確定。此外，抗噪聲驅(qū)動信號72可用于有效地遷移一個或多個音調(diào)頻率或給定的頻譜。
[0061]控制器62然后以如相對于圖5所描述的類似的方式將用于冷卻目的的冷卻頻率驅(qū)動信號58與抗噪聲驅(qū)動信號72組合，以生成具有對應(yīng)于驅(qū)動信號58的冷卻頻率成分和對應(yīng)于驅(qū)動信號72的聲音頻率成分的多頻率驅(qū)動信號74。然后，促動元件34、36 (圖2)以期望的冷卻頻率和對應(yīng)于外界噪聲但與其異相的頻率驅(qū)動合成噴射器12，以便減輕或消除非期望的外界噪聲。因此，借助于合成噴射器12的控制器運行，通過控制器62、70的DSP算法的方式，合成噴射器12能夠以多個不同的音調(diào)頻率有效地生成抗噪聲，同時保持有效冷卻。
[0062]盡管本文描述的各種驅(qū)動信號的波形都示為正弦波，但應(yīng)認(rèn)識到的是，驅(qū)動信號不限于任何特定的波形，且可提供為正弦波、方波、三角形波，或任何其它適合的波形。
[0063]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種合成噴射器組件，包括:具有形成于其中的腔和開口的合成噴射器、聯(lián)接到本體的第二表面以選擇性地引起第二表面的位移的促動器元件、以及電性地聯(lián)接到促動器元件的控制單元?？刂茊卧獦?gòu)造成將多頻率驅(qū)動信號傳輸?shù)酱賱悠髟?，該多頻率驅(qū)動信號包括冷卻頻率成分和疊加在冷卻頻率成分上的聲音頻率成分。冷卻頻率成分引起冷卻射流從本體的開口中噴出。聲音頻率成分產(chǎn)生期望的可聽見的輸出。
[0064]按照本發(fā)明的另一個實施例，一種制造合成噴射器組件的方法包括提供環(huán)繞容積的合成噴射器本體、在合成噴射器本體中形成孔口以將容積流體地聯(lián)接至容積外的氣體、將促動器元件聯(lián)接到合成噴射器本體的柔性表面、以及將控制器組件電子地聯(lián)接到促動器元件?？刂破鹘M件被編程以生成包括引起冷卻射流從孔口排出的不可聽見的頻率成分的第一驅(qū)動信號、生成包括生成期望的聲音輸出的可聽見的頻率成分的第二驅(qū)動信號、組合第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號以形成組合的驅(qū)動信號、以及將組合的驅(qū)動信號傳輸?shù)酱賱悠髟?br> [0065]按照本發(fā)明的又一個實施例，一種電子設(shè)備，包括合成噴射器，該合成噴射器包括外殼以及聯(lián)接到外殼的壓電促動器，外殼具有形成于其中的孔口，孔口用于將流體從外殼外引入外殼的腔中，且將冷卻射流從其中排出。電子設(shè)備還包括構(gòu)造成驅(qū)動壓電促動器的驅(qū)動單元、構(gòu)造成將多頻率驅(qū)動信號傳輸?shù)津?qū)動單元的控制單元、以及構(gòu)造成被冷卻射流冷卻的電子構(gòu)件。多頻率驅(qū)動信號包括被選擇以生成冷卻射流的冷卻頻率成分和被選擇以生成可聽見的聲音輸出的頻率成分。
[0066]所撰寫的說明書使用了示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并能夠使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員實踐發(fā)明，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)且執(zhí)行任何所合并的方法。發(fā)明的可專利的范圍由權(quán)利要求限定，并可以包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有與權(quán)利要求的字面語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)要素，或者如果這樣的其他示例包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)區(qū)別的等同的結(jié)構(gòu)元件，那么，這樣的其他示例將在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種合成噴射器組件，包括:合成噴射器，其包括本體和促動器元件，所述本體具有形成于其中的腔和開口，所述促動器元件聯(lián)接到所述本體的第二表面，以選擇性地引起所述第二表面的位移；以及控制單元，所述控制單元電性地聯(lián)接到所述促動器元件，所述控制單元構(gòu)造成將多頻率驅(qū)動信號傳輸?shù)剿龃賱悠髟?，所述多頻率驅(qū)動信號包括冷卻頻率成分和疊加于所述冷卻頻率成分的聲音頻率成分；其中，所述冷卻頻率成分引起冷卻射流從所述本體的所述開口噴出；并且其中，所述聲音頻率成分產(chǎn)生期望的能夠聽見的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述冷卻頻率成分包括不能夠由人耳探測到的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述冷卻頻率成分小于約400赫茲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述冷卻頻率成分大于約20000赫茲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述聲音頻率成分包括在約500赫茲到20000赫茲的范圍內(nèi)的至少一個頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述聲音頻率成分生成能夠聽見的警示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述聲音頻率成分生成語言消息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述聲音頻率成分與已知的外界噪聲狀況的頻率異相約180度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述控制單元還構(gòu)造成:接收來自麥克風(fēng)的指示外界噪聲狀況的輸出；應(yīng)用數(shù)字信號處理(DSP)算法以確定噪聲消除頻率，所述噪聲消除頻率具有構(gòu)造成取消所述外界噪聲狀況的頻率和相位；以及以所述噪聲消除頻率傳輸所述多頻率驅(qū)動信號的所述聲音頻率成分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成噴射器組件，其特征在于，所述合成噴射器的所述本體包括至少一個柔性板；以及其中，所述促動器元件聯(lián)接到所述至少一個柔性板。
【文檔編號】G05B19/042GK103592872SQ201310355156
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月15日
【發(fā)明者】H.P.J.德博克, J.A.富格爾, T.G.維策爾 申請人:通用電氣公司