[发明专利]脉动冷却系统

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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)，19^th 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。

发明内容

因此本发明的目的在于更进一步减小脉动冷却系统中的噪音水平。

根据本发明，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。本发明是基于这样的构思：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，根据本发明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。

根据本发明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。