具有增大的體積流的合成射流驅(qū)動的冷卻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有增大的體積流的合成射流驅(qū)動的冷卻裝置。一種合成射流驅(qū)動的冷卻裝置包括：生成并射出一系列流體渦流的至少一個合成射流促動器。聯(lián)接到合成射流促動器上的歧管接收流體渦流，且生成主空氣流。由連接管連接到歧管上的空氣擴(kuò)大器接收主空氣流?？諝鈹U(kuò)大器包括定向成垂直于連接管的進(jìn)氣口和定位成與進(jìn)氣口相對的出氣口，以及文丘里管區(qū)段，其定位在進(jìn)氣口與出氣口之間，具有小于進(jìn)氣口直徑的直徑。文丘里管區(qū)段的中心處的低壓區(qū)經(jīng)過進(jìn)氣口而卷吸周圍空氣來生成副空氣流，副空氣流與主空氣流組合來生成流經(jīng)文丘里管并離開出氣口的組合空氣流。
【專利說明】具有增大的體積流的合成射流驅(qū)動的冷卻裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請為2013年3月14日提交的美國臨時專利申請序列第61/783，065號的非臨時申請且請求其優(yōu)先權(quán)，在申請的公開內(nèi)容通過引用合并于本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的實施例大體上涉及合成射流裝置，并且更具體地涉及一種用于增大合成射流裝置的體積流速和傳熱速率的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0003]合成射流促動器為廣泛使用的技術(shù)，其生成合成的流體射流來影響該流體在表面上的流動以從表面散熱。典型的合成射流促動器包括限定內(nèi)室的殼體。孔口存在于殼體的壁中。促動器還包括殼體中或殼體周圍用于定期地改變內(nèi)室內(nèi)的體積的機(jī)構(gòu)，以便一系列流體渦流被生成且從殼體的孔口射出到外部環(huán)境中。例如，體積改變機(jī)構(gòu)的示例可包括活塞，活塞定位在射流殼體中來在活塞或作為殼體的壁的柔性膜片的往復(fù)期間使流體移入和移出孔口。柔性膜片通常由壓電促動器或其它適合的手段促動。
[0004]通常，控制系統(tǒng)用于產(chǎn)生體積改變機(jī)構(gòu)的時間諧波運(yùn)動。當(dāng)該機(jī)構(gòu)減小室的體積時，流體經(jīng)過孔口從室噴出。當(dāng)流體穿過孔口時，孔口的尖銳邊緣分離流來產(chǎn)生卷成渦流的渦層。這些渦流在其自身的自誘發(fā)速度下移離孔口的邊緣。當(dāng)機(jī)構(gòu)增大室的體積時，環(huán)境流體從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(jìn)入室中的環(huán)境流體影響。當(dāng)渦流遠(yuǎn)離孔口行進(jìn)時，它們合成流體射流，即，"合成射流〃。
[0005]典型的合成射流裝置的一個缺陷在于它們生成很低的流速，以致僅提供對應(yīng)的較低傳熱速率。該較低的傳熱速率可能對于需要較高熱耗散速率的系統(tǒng)和裝置成問題。具體地，在電子組件中，與日益強(qiáng)大的處理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的熱耗散水平提高已經(jīng)導(dǎo)致了需要典型合成射流裝置可能不能滿足的改善的冷卻速率。在微電子行業(yè)中，例如，技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)導(dǎo)致了晶體管密度增大和更快的電子芯片，使得必須耗散來保持合理的芯片溫度的熱通量也上升。盡管增大合成射流裝置的尺寸和/或數(shù)目來滿足這些增大的冷卻要求是可能的，但將認(rèn)識到的是，經(jīng)常存在強(qiáng)加于實施為冷卻此類電子組件的任何冷卻系統(tǒng)的嚴(yán)格體積約束。
[0006]因此，需要一種以有效方式冷卻發(fā)熱裝置的系統(tǒng)。還需要具有最小空間要求且提供增大的冷卻流速的此類系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實施例通過提供合成射流驅(qū)動的冷卻裝置來克服上述缺陷，該冷卻裝置提供增大的冷卻流速。合成射流驅(qū)動的冷卻裝合并組件，流體流經(jīng)過該組件而被發(fā)送且經(jīng)歷康達(dá)(coanda)和文丘里(venturi)效應(yīng)，以提高流體流的流速，以便提供增大的冷卻能力。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種合成射流驅(qū)動的冷卻裝置包括:至少一個合成射流促動器，其構(gòu)造成將一系列流體渦流且經(jīng)過其孔口射出；和歧管，其聯(lián)接到至少一個合成射流促動器上以便從至少合成射流促動器的孔口接收一系列流體渦流，來自于至少一個合成射流促動器的一系列流體渦流生成主空氣流。合成射流驅(qū)動的冷卻裝置還包括通過連接管而連接到歧管上的空氣擴(kuò)大器，以便接收主空氣流，其中空氣擴(kuò)大器還包括:定位在空氣擴(kuò)大器的第一端部處且具有第一直徑的進(jìn)氣口，其中進(jìn)氣口定向成垂直于連接管的出口 ；定位在與第一端部相對的空氣擴(kuò)大器的第二端部處的出氣口 ；以及定位在進(jìn)氣口與出氣口之間且具有小于第一直徑的第二直徑的文丘里管區(qū)段。文丘里管區(qū)段的中心處的低壓區(qū)經(jīng)過進(jìn)氣口而卷吸周圍空氣來生成副空氣流，副空氣流與主空氣流組合來提供流經(jīng)文丘里管并離開出氣口的組合空氣流。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種混合康達(dá)-文丘里冷卻裝置包括:構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且從其孔口射出的至少一個合成射流促動器、聯(lián)接到至少一個合成射流促動器上以便從其接收一系列流體渦流且生成主空氣流的歧管、以及連接到歧管上以便接收主空氣流的空氣擴(kuò)大器，空氣擴(kuò)大器包括文丘里管區(qū)段，其具有相比于空氣擴(kuò)大器的進(jìn)氣口減小的橫截面積。當(dāng)主空氣流進(jìn)入空氣擴(kuò)大器時作用于主空氣流的康達(dá)效應(yīng)和由空氣擴(kuò)大器的文丘里管區(qū)段引起的文丘里效應(yīng)引起進(jìn)氣口周圍的流體被卷吸入進(jìn)氣口中來生成副空氣流，副空氣流與主空氣流組合來提供離開空氣擴(kuò)大器的出氣口的組合空氣流。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一種制造合成射流冷卻裝置的方法包括:提供分別構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且從其孔口射出的一個或多個合成射流促動器、將歧管聯(lián)接到一個或多個合成射流促動器上以便從合成射流促動器的孔口接收一系列流體渦流且由此生成主空氣流、以及通過連接管而將空氣擴(kuò)大器連接到歧管上以便從歧管接收主空氣流，其中空氣擴(kuò)大器包括文丘里管區(qū)段，其具有相比于空氣擴(kuò)大器的進(jìn)氣口減小的橫截面積?？諝鈹U(kuò)大器與合成射流疊層的連接生成來自于空氣擴(kuò)大器的空氣流輸出，其比從一個或多個合成射流促動器生成的主空氣流具有更高的速度和體積流速。
[0011]這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從結(jié)合附圖提供的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的以下詳細(xì)描述中更容易理解到。
[0012]一種合成射流驅(qū)動的冷卻裝置，包括:
布置成疊層構(gòu)造的多個合成射流促動器，所述多個合成射流促動器中的各個均構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且從該合成射流促動器的孔口射出；
歧管，其聯(lián)接到所述多個合成射流促動器上，以便從所述合成射流促動器的所述孔口接收所述一系列流體渦流，來自于所述多個合成射流促動器的所述一系列流體渦流生成主空氣流；
空氣擴(kuò)大器，其通過連接管而連接到所述歧管上，以便接收所述主空氣流，所述空氣擴(kuò)大器包括:
進(jìn)氣口，其定位在所述空氣擴(kuò)大器的第一端部處且具有第一直徑，其中所述進(jìn)氣口定向成垂直于所述連接管的出口；
定位在與所述第一端部相對的所述空氣擴(kuò)大器的第二端部處的出氣口 ；以及文丘里管區(qū)段，其定位在所述進(jìn)氣口與所述出氣口之間，且具有小于所述第一直徑的第二直徑； 其中，所述文丘里管區(qū)段的中心處的低壓區(qū)經(jīng)過所述進(jìn)氣口而卷吸周圍空氣來生成副空氣流，所述副空氣流與所述主空氣流組合來提供流經(jīng)所述文丘里管并離開所述出氣口的組合空氣流。
[0013]優(yōu)選地，所述連接管的所述出口在所述文丘里管區(qū)段的喉部處聯(lián)接到所述空氣擴(kuò)大器上，所述喉部使所述空氣擴(kuò)大器從所述進(jìn)氣口的所述第一直徑漸縮至所述文丘里管區(qū)段的所述第二直徑。
[0014]優(yōu)選地，在離開所述連接管時，由于所述康達(dá)效應(yīng)而引起所述主空氣流鄰近所述空氣擴(kuò)大器的所述文丘里管區(qū)段的表面流動。
[0015]優(yōu)選地，所述空氣擴(kuò)大器的所述文丘里管區(qū)段在所述主空氣流穿過其間時由于所述文丘里效應(yīng)而引起所述主空氣流的速度增大，從而還在所述文丘里管區(qū)段的所述中心處形成所述低壓區(qū)。
[0016]優(yōu)選地，離開所述空氣擴(kuò)大器的所述出氣口的所述組合空氣流比由來自于所述多個合成射流促動器的所述一系列流體渦流生成的所述主空氣流具有更高的速度和體積流速。
[0017]優(yōu)選地，所述組合空氣流的體積流速是所述主空氣流的體積流速的15倍至20倍。
[0018]優(yōu)選地，所述空氣擴(kuò)大器的所述出氣口定位成鄰近熱源，使得所述組合空氣流向所述熱源提供冷卻。
[0019]優(yōu)選地，所述熱源包括微電子電路組件。
[0020]優(yōu)選地，所述空氣擴(kuò)大器包括構(gòu)造成配合在由所述微電子電路組件強(qiáng)加的體積約束內(nèi)的微文丘里管裝置。
[0021]優(yōu)選地，所述多個合成射流促動器中的各個均包括:
第一板；
與所述第一板間隔開且布置成與其平行的第二板；
壁結(jié)構(gòu)，其聯(lián)接到所述第一板和所述第二板上且定位在所述第一板與所述第二板之間以形成室，且包括其中的所述孔口 ；以及
促動器元件，其聯(lián)接到所述第一板和所述第二板中的至少一者上，以選擇性地引起其撓曲，從而改變所述室內(nèi)的體積，使得所述一系列流體渦流被生成且從所述壁結(jié)構(gòu)的所述孔口射出。
[0022]一種混合康達(dá)-文丘里冷卻裝置，包括:
布置成疊層構(gòu)造的多個合成射流促動器，所述多個合成射流促動器中的各個均構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且從該合成射流促動器的孔口射出；
歧管，其聯(lián)接到所述多個合成射流促動器上，以便從所述合成射流促動器的所述孔口接收所述一系列流體渦流，來自于所述多個合成射流促動器的所述一系列流體渦流生成主空氣流；
空氣擴(kuò)大器，其連接到所述歧管上，以便接收所述主空氣流，所述空氣擴(kuò)大器包括文丘里管區(qū)段，其具有相比于所述空氣擴(kuò)大器的進(jìn)氣口減小的橫截面積；
其中，當(dāng)所述主空氣流進(jìn)入所述空氣擴(kuò)大器時作用于所述主空氣流的康達(dá)效應(yīng)和由所述空氣擴(kuò)大器的所述文丘里管區(qū)段引起的文丘里效應(yīng)引起所述進(jìn)氣口周圍的流體被卷吸入所述進(jìn)氣口中來生成副空氣流，所述副空氣流與所述主空氣流組合來提供離開所述空氣擴(kuò)大器的出氣口的組合空氣流。
[0023]優(yōu)選地，所述主空氣流沿大體上垂直于所述空氣擴(kuò)大器的所述進(jìn)氣口的方向且在所述文丘里管區(qū)段的喉部處進(jìn)入所述空氣擴(kuò)大器。
優(yōu)選地，所述多個合成射流促動器中的各個均包括:
第一板；
與所述第一板間隔開且布置成與其平行的第二板；
壁結(jié)構(gòu)，其聯(lián)接到所述第一板和所述第二板上且定位在所述第一板與所述第二板之間以形成室，且包括其中的所述孔口 ；以及
促動器元件，其聯(lián)接到所述第一板和所述第二板中的至少一者上，以選擇性地引起其撓曲，從而改變所述室內(nèi)的體積，使得所述一系列流體渦流被生成且從所述壁結(jié)構(gòu)的所述孔口射出。
[0024]一種制造合成射流冷卻裝置的方法，包括:
提供多個合成射流促動器，其分別構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且從該合成射流促動器的孔口射出；
將所述多個合成射流促動器布置成合成射流疊層，且使得所述多個合成射流促動器的所述孔口對準(zhǔn)；
將歧管聯(lián)接到所述多個合成射流促動器上，以便從所述合成射流促動器的所述孔口接收所述一系列流體渦流，來自于所述多個合成射流促動器的所述一系列流體渦流生成主空氣流；
通過連接管而將空氣擴(kuò)大器連接到所述歧管上，以便從所述歧管接收所述主空氣流，所述空氣擴(kuò)大器包括文丘里管區(qū)段，其具有相比于所述空氣擴(kuò)大器的進(jìn)氣口減小的橫截面積；
其中，所述空氣擴(kuò)大器與所述合成射流疊層的連接生成來自于所述空氣擴(kuò)大器的空氣流輸出，其比從所述多個合成射流促動器生成的所述主空氣流具有更高的速度和體積流速。
[0025]優(yōu)選地，將所述空氣擴(kuò)大器連接到所述歧管上包括在所述文丘里管區(qū)段的喉部處將所述連接管的出口連接到所述空氣擴(kuò)大器上，其中所述連接管的所述出口定向成垂直于所述空氣擴(kuò)大器的所述進(jìn)氣口，使得所述主空氣流經(jīng)歷所述康達(dá)效應(yīng)和所述文丘里效應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]附圖示出了當(dāng)前構(gòu)想用于執(zhí)行本發(fā)明的實施例。
[0027]在附圖中:
圖1為具有控制系統(tǒng)的合成射流促動器的橫截面。
[0028]圖2為繪出在控制系統(tǒng)引起板向內(nèi)朝孔口行進(jìn)時的射流的圖1中的合成射流促動器的橫截面。
[0029]圖3為繪出當(dāng)控制系統(tǒng)引起板向外遠(yuǎn)離孔口行進(jìn)時的射流的圖1中的合成射流促動器的橫截面。
[0030]圖4和圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成射流驅(qū)動的冷卻裝置的示意性框圖。
[0031]圖6為示出由圖4和圖5中的合成射流驅(qū)動的冷卻裝置生成的流體流的示意性框圖。
[0032]圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成射流驅(qū)動的冷卻裝置的示意性框圖。

【具體實施方式】
[0033]參看圖1至圖3，可結(jié)合本發(fā)明的實施例使用的合成射流促動器或裝置10和其操作出于描述合成射流促動器的總體操作的目的示出。合成射流促動器10包括限定并包圍內(nèi)室14的殼體12。殼體12和室14事實上可采用任何幾何構(gòu)造，如，盤形、卵形、正方形、矩形、橢圓形等，這取決于應(yīng)用，但為了論述和理解的目的，殼體12在圖1中示為橫截面具有連續(xù)的外邊界表面或壁16和布置成在壁16的任一側(cè)上平行于彼此的一對板18，20 ( S卩，頂板和底板)，以便限定室14，其中板中的一者或兩者為柔性的，達(dá)到允許其關(guān)于室14而向內(nèi)和向外位移的程度。壁16具有任何幾何形狀的一個或多個孔口 22，其使內(nèi)室14與具有環(huán)境流體(例如，空氣)的周圍的外部環(huán)境流體連通，其中孔口 22定位成以便將從其發(fā)射出的流體引導(dǎo)到期望位置和鄰近或圍繞合成射流促動器10而定位的物體(未示出)。
[0034]構(gòu)造成引起板位移的一個或多個促動器元件、微機(jī)械裝置或壓電運(yùn)動裝置24，26附接到板18，20中的至少一者上，或如圖1至圖3中所示的兩個板上。在示例性實施例中，促動器元件24，26包括壓電元件(例如，壓電盤、單晶片或雙晶片)，其構(gòu)造成從控制器/電源28周期性地接收電荷，且響應(yīng)于電荷而經(jīng)歷機(jī)械應(yīng)力和/或應(yīng)變。壓電元件24，26的應(yīng)力/應(yīng)變引起板18，20的撓曲，使得例如實現(xiàn)板的時間諧波運(yùn)動或振動。將認(rèn)識到的是，分別聯(lián)接到板18，20上的壓電元件24，26可選擇性地控制成引起一個或兩個板的振動，以便控制從合成射流促動器10排出的合成射流30的體積和速度。
[0035]在本發(fā)明的實施例中，促動器24，26可包括除了壓電運(yùn)動裝置之外的裝置，如形狀記憶合金、磁性材料、靜電材料、液壓材料和超聲波材料。因此，在此類實施例中，控制器/電源28構(gòu)造成以對應(yīng)的方式激活促動器24，26。即，對于靜電材料，控制器/電源28可構(gòu)造成向促動器24，26提供快速交變的靜電電壓，以便激活并彎曲板18，20，促動器24，26附接到其上。此類附加材料自身可構(gòu)造成單晶片和雙晶片布置。
[0036]參照圖2和圖3描述合成射流促動器10的操作。圖2繪出了在板18，20由控制器/電源28控制來如箭頭31繪出那樣向內(nèi)移動到室14中時的合成射流促動器10。室14具有其減小的體積，且流體經(jīng)過孔口 22噴出。當(dāng)流體經(jīng)過孔口 22離開室14時，流在孔口22的邊緣處分開，且產(chǎn)生渦層32，其卷成渦流34且開始沿由箭頭36指出的方向移離孔口邊緣30。
[0037]圖3繪出了當(dāng)板18，20受控制來如箭頭38所示那樣相對于室14向外移動時的合成射流促動器10。室14具有其增大的體積，且環(huán)境流體39如箭頭組40繪出那樣沖入室14中。板18，20由控制系統(tǒng)28控制，以便當(dāng)板18，20移離室14時，渦流34已經(jīng)從孔口邊緣移除，且因此不受被吸入室14中的環(huán)境流體39影響。同時，環(huán)境流體39的射流由渦流34合成，以產(chǎn)生從遠(yuǎn)離孔口 22較大距離處吸入的環(huán)境流體的較強(qiáng)卷吸。
[0038]現(xiàn)在參看圖4和圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的混合康達(dá)-文丘里合成射流驅(qū)動的冷卻裝置50。冷卻裝置50包括如圖1至圖3中所示的多個合成射流促動器/裝置10，盡管認(rèn)識到包括在冷卻裝置中的合成射流促動器的結(jié)構(gòu)可不同于圖1至圖3中所示的合成射流促動器10。合成射流促動器10布置成形成合成射流疊層52，其中包括在疊層52中的合成射流促動器10的數(shù)目基于驅(qū)動冷卻裝置所需的必需流動體積輸出來確定。如圖5中所示，疊層52中的各個合成射流促動器10中的孔口 22排列成使得從各個合成射流促動器10發(fā)出的流體射流沿相同方向流動。
[0039]又參看圖4，歧管54聯(lián)接到合成射流促動器10的疊層上，且定位成覆蓋合成射流促動器10的多個孔口 22，使得從合成射流促動器10發(fā)出的流體射流由歧管54收集。由歧管54收集的流體射流被引導(dǎo)至連接管56 (或類似構(gòu)件)，其將歧管54連接到冷卻裝置50的空氣擴(kuò)大器58上，其中連接管56關(guān)于空氣擴(kuò)大器58定位，從而引起經(jīng)過連接管56發(fā)送的來自于合成射流促動器10的流體射流在空氣擴(kuò)大器58的文丘里管區(qū)段62的喉部60處離開連接管56的出口 63。
[0040]如圖4中所示，空氣擴(kuò)大器58還包括附加進(jìn)氣口 64，其與連接管56分開，其中進(jìn)氣口 64定向成垂直于連接管56。出氣口 66定位成與進(jìn)氣口 64相對，在文丘里管區(qū)段62的另一側(cè)上，且可定位成鄰近待冷卻的熱源68，使得離開出氣口 66的具有增大速度和體積的擴(kuò)大的空氣流被引導(dǎo)到熱源68處。根據(jù)一個實施例，熱源68可為微電子電路組件的形式，且因此冷卻裝置50可構(gòu)造為設(shè)計成配合在由微電子電路組件強(qiáng)加的緊湊體積約束內(nèi)的微文丘里管裝置。
[0041]混合的康達(dá)-文丘里合成射流驅(qū)動的冷卻裝置50的操作和由此生成的空氣流大體上在圖6中示出。在冷卻裝置50的操作中，表示為70的由合成射流促動器10生成的流體(即，空氣)射流由歧管54收集，且被壓縮而流經(jīng)連接管56。空氣在高速下通過連接管56節(jié)流，且在文丘里管區(qū)段62的喉部處離開進(jìn)入空氣擴(kuò)大器58來作為表示為72的主空氣流。由于康達(dá)效應(yīng)，離開連接管56的該主空氣流72沿著接近文丘里管區(qū)段62的表面74的路徑，即，主空氣流72粘附到康達(dá)輪廓上，且經(jīng)過文丘里管62引導(dǎo)且朝空氣擴(kuò)大器58的出氣口 66引導(dǎo)。主空氣流72接近文丘里管的表面的粘附產(chǎn)生了文丘里管的中心處的低壓區(qū)，其表示為74，低壓區(qū)卷吸經(jīng)過進(jìn)氣口而進(jìn)入空氣擴(kuò)大器的周圍流體/空氣來產(chǎn)生大體上表示為76的副空氣流，副空氣流沿主空氣流72的方向流動，從而產(chǎn)生了進(jìn)入主空氣流72的空氣的高體積流?？颠_(dá)效應(yīng)和文丘里效應(yīng)的組合用于增大從合成射流裝置起的體積流速，其中主空氣流72和周圍空氣(即，副空氣流74)的組合流離開出氣口作為表示為78的高體積、高速組合空氣流。
[0042]現(xiàn)在參看圖7，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的合成射流冷卻裝置80。合成射流冷卻裝置80結(jié)構(gòu)和操作上類似于圖4和圖6中所示的合成射流冷卻裝置50，只是合成射流冷卻裝置50中的多個獨(dú)立的合成射流促動器10的疊層布置52由合成射流冷卻裝置80中的單個合成射流促動器10替代。即，認(rèn)識到的是，本發(fā)明的實施例可針對一種合成射流冷卻裝置，其僅合并了單個合成射流促動器，而非多個合成射流促動器。在此類實施例中，合成射流冷卻裝置80仍可利用康達(dá)和文丘里效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)來增大從合成射流冷卻裝置起的體積流速。
[0043]有利的是，本發(fā)明的實施例因此提供了一種合成射流冷卻裝置50，80，其設(shè)計成利用康達(dá)和文丘里效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)來增大從合成射流冷卻裝置起的體積流速，其中所得的流速差不多是由未設(shè)計成利用康達(dá)和文丘里效應(yīng)(即，僅依靠由合成射流促動器生成的流體射流)的類似尺寸的冷卻裝置生成的流速的(例如)15倍至20倍。因此，可由合成射流冷卻裝置50，80實現(xiàn)的傳熱速率顯著地提高。結(jié)果，對于相同的傳熱速率，合成射流冷卻裝置50，80的尺寸可減小，使得冷卻裝置可在具有如在冷卻微電子電路組件中可能遇到的強(qiáng)加于冷卻系統(tǒng)的嚴(yán)格體積約束的應(yīng)用中實施。作為備選，對于相同尺寸的冷卻裝置50，80，傳熱速率可顯著地增大。
[0044]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種合成射流驅(qū)動的冷卻裝置包括:至少一個合成射流促動器，其構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且經(jīng)過其孔口射出；和歧管，其聯(lián)接到至少一個合成射流促動器上以便從至少合成射流促動器的孔口接收一系列流體渦流，來自于至少一個合成射流促動器的一系列流體渦流生成主空氣流。合成射流驅(qū)動的冷卻裝置還包括通過連接管而連接到歧管上的空氣擴(kuò)大器，以便接收主空氣流，其中空氣擴(kuò)大器還包括:定位在空氣擴(kuò)大器的第一端部處且具有第一直徑的進(jìn)氣口，其中進(jìn)氣口定向成垂直于連接管的出口、定位在與第一端部相對的空氣擴(kuò)大器的第二端部處的出氣口、以及定位在進(jìn)氣口與出氣口之間且具有小于第一直徑的第二直徑的文丘里管區(qū)段。文丘里管區(qū)段的中心處的低壓區(qū)經(jīng)過進(jìn)氣口而卷吸周圍空氣來生成副空氣流，副空氣流與主空氣流組合來提供流經(jīng)文丘里管并離開出氣口的組合空氣流。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，一種混合康達(dá)-文丘里冷卻裝置包括構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且從其孔口射出的至少一個合成射流促動器、聯(lián)接到至少一個合成射流促動器上以便從其接收一系列流體渦流且生成主空氣流的歧管、以及連接到歧管上以便接收主空氣流的空氣擴(kuò)大器，空氣擴(kuò)大器包括文丘里管區(qū)段，其具有相比于空氣擴(kuò)大器的進(jìn)氣口減小的橫截面積。當(dāng)主空氣流進(jìn)入空氣擴(kuò)大器時作用于主空氣流的康達(dá)效應(yīng)和由空氣擴(kuò)大器的文丘里管區(qū)段引起的文丘里效應(yīng)引起進(jìn)氣口周圍的流體被卷吸入進(jìn)氣口中來生成副空氣流，副空氣流與主空氣流組合來提供離開空氣擴(kuò)大器的出氣口的組合空氣流。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，一種制造合成射流冷卻裝置的方法包括:提供分別構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且從其孔口射出的一個或多個合成射流促動器、將歧管聯(lián)接到一個或多個合成射流促動器上以便從合成射流促動器的孔口接收一系列流體渦流且由此生成主空氣流、以及通過連接管而將空氣擴(kuò)大器連接到歧管上以便從歧管接收主空氣流，其中空氣擴(kuò)大器包括文丘里管區(qū)段，其具有相比于空氣擴(kuò)大器的進(jìn)氣口減小的橫截面積?？諝鈹U(kuò)大器與合成射流疊層的連接生成來自于空氣擴(kuò)大器的空氣流輸出，其比從一個或多個合成射流促動器生成的主空氣流具有更高的速度和體積流速。
[0047]盡管已經(jīng)僅結(jié)合有限數(shù)目的實施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)容易理解的是，本發(fā)明不限于此類公開的實施例。相反，本發(fā)明可改變來合并迄今未描述的任何數(shù)目的改型、變化、置換或等同布置，但這與本發(fā)明的要旨和范圍相當(dāng)。此外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實施例，但將理解的是本發(fā)明的方面可僅包括所述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明不被看作是由前述描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
【權(quán)利要求】
1.一種合成射流驅(qū)動的冷卻裝置，包括: 布置成疊層構(gòu)造的多個合成射流促動器，所述多個合成射流促動器中的各個均構(gòu)造成將一系列流體渦流生成且從該合成射流促動器的孔口射出； 歧管，其聯(lián)接到所述多個合成射流促動器上，以便從所述合成射流促動器的所述孔口接收所述一系列流體渦流，來自于所述多個合成射流促動器的所述一系列流體渦流生成主空氣流； 空氣擴(kuò)大器，其通過連接管而連接到所述歧管上，以便接收所述主空氣流，所述空氣擴(kuò)大器包括: 進(jìn)氣口，其定位在所述空氣擴(kuò)大器的第一端部處且具有第一直徑，其中所述進(jìn)氣口定向成垂直于所述連接管的出口； 定位在與所述第一端部相對的所述空氣擴(kuò)大器的第二端部處的出氣口 ；以及 文丘里管區(qū)段，其定位在所述進(jìn)氣口與所述出氣口之間，且具有小于所述第一直徑的第二直徑； 其中，所述文丘里管區(qū)段的中心處的低壓區(qū)經(jīng)過所述進(jìn)氣口而卷吸周圍空氣來生成副空氣流，所述副空 氣流與所述主空氣流組合來提供流經(jīng)所述文丘里管并離開所述出氣口的組合空氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，所述連接管的所述出口在所述文丘里管區(qū)段的喉部處聯(lián)接到所述空氣擴(kuò)大器上，所述喉部使所述空氣擴(kuò)大器從所述進(jìn)氣口的所述第一直徑漸縮至所述文丘里管區(qū)段的所述第二直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于，在離開所述連接管時，由于所述康達(dá)效應(yīng)而引起所述主空氣流鄰近所述空氣擴(kuò)大器的所述文丘里管區(qū)段的表面流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，所述空氣擴(kuò)大器的所述文丘里管區(qū)段在所述主空氣流穿過其間時由于所述文丘里效應(yīng)而引起所述主空氣流的速度增大，從而還在所述文丘里管區(qū)段的所述中心處形成所述低壓區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，離開所述空氣擴(kuò)大器的所述出氣口的所述組合空氣流比由來自于所述多個合成射流促動器的所述一系列流體渦流生成的所述主空氣流具有更高的速度和體積流速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻裝置，其特征在于，所述組合空氣流的體積流速是所述主空氣流的體積流速的15倍至20倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，所述空氣擴(kuò)大器的所述出氣口定位成鄰近熱源，使得所述組合空氣流向所述熱源提供冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷卻裝置，其特征在于，所述熱源包括微電子電路組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冷卻裝置，其特征在于，所述空氣擴(kuò)大器包括構(gòu)造成配合在由所述微電子電路組件強(qiáng)加的體積約束內(nèi)的微文丘里管裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，所述多個合成射流促動器中的各個均包括: 第一板； 與所述第一板間隔開且布置成與其平行的第二板； 壁結(jié)構(gòu)，其聯(lián)接到所述第一板和所述第二板上且定位在所述第一板與所述第二板之間以形成室，且包括其中的所述孔口 ；以及 促動器元件，其聯(lián)接到所述第一板和所述第二板中的至少一者上，以選擇性地引起其撓曲，從而改變所述室內(nèi)的體積，使得所述一系列流體渦流被生成且從所述壁結(jié)構(gòu)的所述孔口射出 。
【文檔編號】H05K7/20GK104053340SQ201410091488
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】M.H.吉亞馬泰, S.E.韋弗, P.查馬蒂 申請人:通用電氣公司