合成噴嘴封裝

背景技術(shù)：
本文中公開的主題涉及合成噴嘴，并且更具體地涉及合成噴嘴封裝。微芯片、LED、無線電頻率構(gòu)件、存儲器芯片和其他電子裝置在使用期間可產(chǎn)生大量的熱。這些電子裝置應(yīng)消散該能量，以防止損傷并且以延長它們的使用壽命。有時，包圍電子裝置的環(huán)境可能不能提供必要的冷卻。在環(huán)境不能有效地冷卻的情況下，可包含冷卻裝置。冷卻裝置可因此與環(huán)境結(jié)合而提供必要的冷卻，以延長壽命并保護電子裝置。當包括冷卻裝置以幫助熱移除時，冷卻裝置本身可引入若干額外的設(shè)計難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
在一個實施例中，冷卻系統(tǒng)包括：外殼；連接器，其在外殼內(nèi)，能夠與外部功率源連通；驅(qū)動器電子器件，其在外殼內(nèi)；和第一隔膜，其在外殼結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中，第一隔膜連接于驅(qū)動器電子器件。在另一實施例中，合成噴嘴裝置包括：外殼；連接器，其在外殼內(nèi)，構(gòu)造成與外部功率源連通；驅(qū)動器電子器件，其在外殼內(nèi)；第一隔膜，其在外殼內(nèi)；和第二隔膜，其在外殼內(nèi)。在另一實施例中，冷卻裝置包括：外殼；連接器，其在外殼內(nèi)，構(gòu)造成與外部功率源連通；驅(qū)動器電子器件，其在外殼內(nèi)；和第一壓電隔膜、第二壓電隔膜，其中，驅(qū)動器電子器件構(gòu)造成通過傳遞電而引起第一隔膜和第二隔膜的運動。附圖說明當參照附圖閱讀以下詳細說明時，將更好地理解本發(fā)明的這些以及其他特征、方面和優(yōu)勢，在附圖中，遍及所有附圖，相似字符表示相似部件，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴嘴裝置的框圖；圖2是壓縮/排出空氣的示范合成噴嘴；圖3是膨脹/吸入空氣的示范合成噴嘴；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴嘴裝置的透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖4中的合成噴嘴裝置的頂視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴嘴裝置的透視圖；且圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖6中的合成噴嘴裝置的頂視圖。具體實施方式本發(fā)明的實施例大體涉及一種用于冷卻電子裝置的合成噴嘴裝置。例如，裝置可為微芯片、LED、熱沉、無線電構(gòu)件、存儲器芯片等提供對流冷卻。如以下詳細說明的，合成噴嘴裝置有利地將全部構(gòu)件組合到單個裝置中。具體而言，合成噴嘴裝置包括外殼，其中連接器、功率電子器件、致動器和一個或多個隔膜全部在外殼內(nèi)。此外，該裝置通過利用與隔膜結(jié)合的外殼的表面而有利地形成多個合成噴嘴。因而，該裝置在不增加隔膜數(shù)量的情況下形成額外合成噴嘴。轉(zhuǎn)到附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴嘴裝置10的框圖。合成噴嘴裝置10包括外殼12、連接器14、功率電子器件16、致動器18和隔膜20。如圖1中所見，合成噴嘴裝置有利地包括外殼12內(nèi)的連接器14、功率電子器件16、致動器18和隔膜20，從而形成自含式單元。通過在單個封裝件中包括這些構(gòu)件中的全部，合成噴嘴裝置10可有利地插入到現(xiàn)存系統(tǒng)中，或者當受損時可被簡單地移除和替換。例如，需要額外冷卻的系統(tǒng)可能不需要特別的設(shè)計以包含這些構(gòu)件，但代替地可提供必要的功率以操作合成噴嘴裝置10。在操作期間，合成噴嘴裝置10通過連接器14從外部源接收功率。外部功率源可以以交流(A/C)或直流(D/C)形式提供功率。連接器14通過電連接22將該功率傳遞到功率電子器件16。除了它的作為電連接器的功能之外，連接器14還可用作物理連接器。例如，連接器14可將合成噴嘴裝置10物理地連接并定向在系統(tǒng)中。因此，連接器14可適當?shù)囟ㄎ缓铣蓢娮煅b置10，以冷卻系統(tǒng)中必要的構(gòu)件或位置。此外，連接器14可有助于功率電子器件16與它附連至的系統(tǒng)之間的電連通。備選地，可通過電池(未示出)代替連接器14對合成噴嘴裝置10提供功率，使得通過電池而非外部源對功率電子器件16提供功率。功率電子器件16可為通用集成電路或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)。例如，功率電子器件可包括專門為合成噴嘴裝置10的操作而設(shè)計的ASIC。在操作期間，功率電子器件16通過電連接24而控制對(多個)致動器18的功率的計時和釋放。例如，在操作期間，功率電子器件16可通過連接器14接收信號，該信號指示系統(tǒng)、電氣構(gòu)件等需要更多或更少的冷卻。具體而言，功率電子器件16可接收指示需要增加的冷卻的信號。功率電子器件16然后可增加對致動器18的功率和/或計時，用于隔膜20的運動。類似地，如果需要較少的冷卻，則功率電子器件16可減慢計時并且/或者減小對(多個)致動器18的功率。致動器18可以以多種方式控制隔膜20的運動。例如，致動器18可利用電磁致動器、壓電致動器、機械致動器(即活塞)等驅(qū)動隔膜。當致動器18驅(qū)動隔膜20時，隔膜20通過孔26將空氣移出外殼12。當空氣從外殼12中傳遞出時，它在系統(tǒng)中的特定位置或構(gòu)件上形成冷卻對流空氣流。該對流空氣流可通過支持熱移除而幫助防止過早磨損、損傷等。圖2和圖3表示示范合成噴嘴40，其壓縮/排出并且膨脹/吸入空氣。如將懂得的，諸如合成噴嘴40的合成噴嘴是零凈質(zhì)量(zero-net-mass)流裝置，其包括：被至少一個柔性隔膜、且通常至少兩個柔性隔膜44封閉的空氣腔或容積42；和空氣可行進穿過的小孔46。隔膜44以周期性方式變形，從而引起對應(yīng)的空氣通過孔46的吸入和排出。當空氣流出合成噴嘴40時，它沖擊在表面48上，在此它對流地冷卻表面。如圖2所示，合成噴嘴40正在經(jīng)歷壓縮/排出步驟。具體而言，隔膜44沿箭頭50的方向移動。當隔膜44沿箭頭50的方向移動時，它們降低容積42并形成壓力。壓力方面的增加形成容積42內(nèi)部的空氣與孔46外部的空氣之間的壓力差。該壓力方面之差造成空氣52流出容積42并流入孔46外部的相對低壓的位置中，直至壓力平衡。在圖3中，合成噴嘴40正在經(jīng)歷膨脹/吸入空氣步驟。如圖所示，隔膜44沿箭頭56的方向移動，這增加容積42。容積42的膨脹降低容積42中的空氣壓力，從而形成空氣壓力差。容積42與孔46外部的空氣之間的壓力方面的差吸引相對高壓空氣54進入容積42，直至壓力平衡。一旦容積42充滿空氣，則隔膜44重復(fù)圖2中所示的壓縮/排出步驟。因此，合成噴嘴40將凈正動量給予它的外部流體，在此為周圍空氣。在每個循環(huán)期間，該動量表現(xiàn)為自對流渦旋偶極，其射離孔46。渦旋偶極然后沖擊在待冷卻表面48上，待冷卻表面48即微芯片、LED、存儲器芯片等，從而干擾邊界層并將熱對流離開它的來源。在穩(wěn)定狀態(tài)條件下，該沖擊機制在被加熱構(gòu)件附近形成循環(huán)型(circulationpattern)，并且有助于熱空氣與周圍流體之間的混合。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴嘴裝置10的透視圖。合成噴嘴裝置10包括外殼70、隔膜72和連接器74。如圖所示，外殼70形成大致矩形部分76連接于大致圓形部分78的不規(guī)則形狀。矩形部分76可有利地提供足夠的空間，以在與隔膜72相同的外殼70內(nèi)包括連接器74和功率電子器件(參見圖5)。另外，外殼70包括頂部區(qū)段80和底部區(qū)段82。如圖所示，頂部區(qū)段80限定頂部表面84和側(cè)壁86。底部區(qū)段82可類似地限定底部平面88和側(cè)壁90。形成冷卻空氣流的為隔膜72。在本實施例中，兩個隔膜72有利地形成三個合成噴嘴92、94和96。第一合成噴嘴92在隔膜72與外殼70的頂部區(qū)段80之間形成。第二合成噴嘴94在兩個隔膜72之間形成。第三合成噴嘴96在隔膜72與外殼70的底部區(qū)段82之間形成。因而，通過利用頂部和底部區(qū)段80、82，裝置10在沒有額外隔膜72的條件下形成兩個額外合成噴嘴。在其他實施例中，可存在任意數(shù)量的隔膜72，例如，1、2、3、4、5、6、7個等。在又一些其他實施例中，在隔膜72中的每個之間可存在堅硬的盤。例如，堅硬的盤可定位在圖4中的隔膜72之間。隔膜72中間的堅硬的盤可在沒有增加額外隔膜72的條件下有利地將合成噴嘴數(shù)目從三個增加至四個。為了利用隔膜72吸入和排出空氣，外殼70限定孔98。在本實施例中，孔98形成于外殼中，與連接器74相對，但在其他實施例中可形成于外殼70上的任何地方。此外，為了改善進出外殼70的空氣流，側(cè)壁86和90可與孔98一起形成角度100。例如，相對于孔98，側(cè)壁86和90可形成0-90度、15-75度或30-60度的角度100。因此，包括方向、速度和容積的空氣流的優(yōu)化可通過改變角度100和孔98的大小來實現(xiàn)。此外，頂部表面和底部表面84和88可包括孔102，以幫助吸入和排出空氣?？?02防止外殼70內(nèi)的過大壓力積累，其可能損傷隔膜72，并且阻礙平滑的流體流或者降低合成噴嘴的性能。如圖4所示，在頂部表面84上存在兩個孔102。雖然在圖4中未示出，但在底面88上類似地存在兩個孔。在其他實施例中，可存在任意數(shù)量的孔102。例如，在頂部表面或底部表面84和88上可存在0、1、2、3、4、5、10、15、20等個孔。此外，并且取決于實施例，這些孔102可形成不同的形狀，并且在頂部表面84和底部表面88上占據(jù)不同的位置。在本實施例中，連接器74定位在與孔98相對的位置。在其他實施例中，連接器可定位在矩形部分76上的不同位置處。例如，連接器可定位在位置104處。移動連接器74至不同位置的能力有助于裝置10的正確定向。通過正確定向，裝置10可最大化冷卻效率。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖4中的合成噴嘴裝置10的頂視圖，其中移除了頂部表面84。如圖所示，外殼70內(nèi)為連接器74、隔膜72、框架120和功率電子器件122。連接器74包括兩個插腳(prong)124，其通過電線126引導(dǎo)功率至功率電子器件122。雖然在本實施例中示出兩個插腳124，但是其他實施例可包括具有孔的連接器74，該孔接收來自功率源的插腳。此外，還可使用其他類型的連接器74。在行進穿過連接器74之后，功率進入功率電子器件122。如上面所提到的，矩形部分76可有利地提供空間，以包含功率電子器件122和連接器74。此外，功率電子器件122可為特別為驅(qū)動合成噴嘴裝置10而設(shè)計的ASIC。例如，ASIC可通過控制去往隔膜72的功率的量和計時而對何時隔膜72彎曲和它們彎曲到什么程度進行計時。因而，隔膜72可同步、異步彎曲，或者一個隔膜可比另一隔膜72彎曲更多等。如上面所提到的，電磁致動器、壓電致動器、機械致動器(即活塞)等可驅(qū)動隔膜72。在本實施例中，壓電致動器驅(qū)動隔膜72。例如，壓電構(gòu)件可類似于壓電蜂鳴器元件。具體而言，隔膜包括利用膠130而連接于墊片(即盤)132的壓電盤128。實際上，膠130將壓電盤128附連并保持在墊片132上的合適位置中。此外，墊片132利用彈性框架120而保持在合適位置中。因而，框架120通過將壓電盤128和墊片132懸掛在外殼70內(nèi)而允許(多個)隔膜72的振動。在操作期間，功率通過電線134離開功率電子器件122，并在連接點136處連接于壓電盤128。為了使電流流動，地線138在連接點140處連接于墊片132。當電進入壓電元件128時，它導(dǎo)致壓電元件128膨脹。壓電元件128的膨脹導(dǎo)致隔膜72彎曲。例如，壓電元件128可接收正弦功率，從而導(dǎo)致隔膜72正弦地上下彎曲。這種運動導(dǎo)致(多個)隔膜72將空氣吸入和排出外殼70，從而，提供冷卻空氣流。除了導(dǎo)線134和138之外，裝置10包括導(dǎo)線142和144。雖然未示出，但導(dǎo)線142和144連接于其他隔膜72，從而提供功率至其他壓電盤。如上面所說明的，在其他實施例中可存在多于兩個隔膜72。這些隔膜中的每個需要功率，并且因此，對于每個額外隔膜72，可存在離開功率電子器件122的額外的兩根導(dǎo)線。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的合成噴嘴裝置10的透視圖。合成噴嘴裝置10包括外殼160、隔膜162和連接器164。如圖所示，外殼160形成不規(guī)則形狀，其具有帶圓角166的大致矩形形狀。外殼160可有利地提供足夠的空間，以將連接器164和功率電子器件(參見圖7)包含在與隔膜162相同的外殼160內(nèi)。另外，外殼160包括頂部區(qū)段168和底部區(qū)段170。如圖所示，頂部區(qū)段168限定頂部表面172和側(cè)壁174。底部區(qū)段170可類似地限定底部表面176和側(cè)壁178。類似于圖4中所述的裝置，圖6的裝置10利用隔膜162形成冷卻空氣流。具體而言，兩個隔膜162有利地形成三個合成噴嘴180、182和184。如上面所解釋的，通過利用頂部和底部區(qū)段168、170，裝置10在沒有額外隔膜162的條件下形成兩個額外合成噴嘴。在其他實施例中，可存在任意數(shù)量的隔膜162，例如，1、2、3、4、5、6、7個等。在又一些其他實施例中，在隔膜162中的每個之間可存在堅硬的盤。例如，堅硬的盤可定位在隔膜162之間。定位在隔膜162之間的堅硬的盤可有利地將合成噴嘴數(shù)量從三個增加至四個。為了利用隔膜162吸入和排出空氣，外殼160限定孔186。在本實施例中，孔186在圓角166中間形成，但在其他實施例中可形成在外殼160上的任何地方。此外，為了引導(dǎo)或改善進出外殼160的空氣流，側(cè)壁174和178可與孔186一起形成角度188。例如，相對于孔186，側(cè)壁174和178可形成0-90度、15-75度或30-60度的角度。因此，空氣流方向、速度和容積的優(yōu)化可通過改變角度188和孔186的大小來實現(xiàn)。外殼160還可包括頂部表面和底部表面172和176上的孔190?？?90可防止外殼160內(nèi)的過大壓力的積累，其可導(dǎo)致對隔膜162的損傷并阻礙平滑的流體流。如圖6所示，在頂部表面上存在兩個孔190。雖然在圖6中未示出，但在底部表面176上類似地存在兩個孔190。此外，雖然圖6只示出兩個孔190，但是其他實施例可包括任意數(shù)量的孔190。例如，在頂部表面或底部表面172和176上可存在0、1、2、3、4、5、10、15、20等個孔。取決于實施例，這些孔190可形成不同的形狀，并且在頂部表面和底部表面172、176上占據(jù)不同的位置。例如，孔190可為類似方形、矩形、類似橢圓形等。在本實施例中，連接器164包括兩個端口192而不是兩個插腳。類似于上面所論述的，并且取決于實施例，連接器164可包括端口、插腳、帶式連接器等。此外，連接器164可定位在矩形部分160上的不同位置處。移動連接器164至不同位置的能力有助于裝置10的定位和定向。通過恰當?shù)囟ㄎ谎b置10，冷卻效率可改善。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖6中的合成噴嘴裝置10的頂視圖，其中沒有頂部區(qū)段168。如圖所示，裝置10有利地將連接器164、隔膜162、框架200和功率電子器件202全部包括在外殼10內(nèi)。裝置10通過連接器164接收功率。功率可由A/C或D/C源提供。功率沿著線路204行進至功率電子器件202。如上面所提到的，外殼160可有利地提供空間，以包含功率電子器件202和連接器164。類似于圖5的功率電子器件122，功率電子器件202可為特別為驅(qū)動合成噴嘴裝置10而設(shè)計的ASIC。例如，ASIC可通過控制去往隔膜162的功率的量和計時而對何時隔膜162彎曲和它們彎曲到什么程度進行計時。因而，功率電子器件202可優(yōu)化冷卻流，而同時節(jié)省功率。如上面所論述的，電磁致動器、壓電致動器、機械致動器(即活塞)等可驅(qū)動隔膜162。在本實施例中，壓電致動器驅(qū)動隔膜162。如圖所示，隔膜162包括利用膠208而連接于墊片(即盤)210的壓電盤206。更具體而言，膠208將壓電盤206附連并保持在墊片210上的合適位置中。此外，墊片210利用彈性框架200而保持在合適位置中。因而，框架200將壓電盤206和墊片210懸掛在外殼160內(nèi)。因此，由于懸掛，壓電盤206能夠在外殼160內(nèi)振動。在操作期間，功率行進穿過功率電子器件202和電線212，并在連接點214處進入壓電盤206中。為了使電流流動，地線216在連接點218處連接于墊片210。當電進入壓電元件206時，它導(dǎo)致壓電元件206膨脹，并且當功率停止時，其收縮。因而，通過膨脹和收縮壓電元件206，整個隔膜162彎曲。例如，壓電元件206可接收正弦功率，從而導(dǎo)致隔膜162正弦地上下彎曲。這種運動導(dǎo)致(多個)隔膜162將空氣吸入和排出外殼160。除了導(dǎo)線212和216之外，裝置10包括導(dǎo)線220和222。雖然未示出，但導(dǎo)線220和222連接于其他隔膜162，從而提供功率至另一壓電盤(參見圖6)。在包括多于兩個隔膜162的實施例中可存在額外的導(dǎo)線，其將隔膜162連接于功率電子器件202。本發(fā)明的技術(shù)效果包括將連接器、隔膜和功率電子器件組合在單個外殼內(nèi)。因此，該裝置可冷卻現(xiàn)存的系統(tǒng)，從而防止重新設(shè)計系統(tǒng)以包括合成噴嘴。此外，因為該裝置將全部構(gòu)件包括在單個外殼內(nèi)，所以它在破裂或用舊時可容易地替換。最后，該裝置有利地使用與隔膜結(jié)合的外殼表面，以形成額外合成噴嘴。本書面說明使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳實施方式，并且還可使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和利用任何裝置或系統(tǒng)，并執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可申請專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這些其他示例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其他示例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差異的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。