(57)【要約】  本明細書において記載されるコンセプト群及び技術は、多段シンセティックジェットアクチュエータを利用した作動流体流の生成を可能にする。本明細書において提供される本開示の１つの態様によれば、流体駆動システムは、少なくとも２つの段（１１０）を含み、各段は、プレナム（１１２）と、そしてプレナムに作用して作動流体流を生成する１つ、または２つのダイヤフラム（２０６）と、を有する。各段のこれらのダイヤフラムは、軸に沿って略位置合わせすることができる。作動流体は、これらの段の間に集められ、そして制御対象の流体流に向けて放出される。種々の態様によれば、これらのダイヤフラムは圧電ディスクを含むことができる。
2013517992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体駆動システムであって、
少なくとも第１ダイヤフラム及び第１プレナムを備え、第１ダイヤフラムは、第１プレナムから出口開口部を通って流体を放出する内部駆動機構と、
第２ダイヤフラムと、第１プレナムに流体接続される第２プレナムを取り囲む第３ダイヤフラムとを備える周辺駆動機構であって、第２ダイヤフラム及び第３ダイヤフラムが、流体を第２プレナムから第１プレナムに放出し、内部駆動機構に、第１ダイヤフラム、第２ダイヤフラム、及び第３ダイヤフラムが軸に沿って略位置合わせされるように接続される周辺駆動機構と
を備える流体駆動システム。
【請求項２】
第１ダイヤフラム、第２ダイヤフラム、及び第３ダイヤフラムはそれぞれ圧電ディスクを備える、請求項１に記載の流体駆動システム。
【請求項３】
流体は空気を含み、出口開口部が航空機外板の開口部を備えることにより、流体駆動システムは航空機外板の開口部から周囲空気流に空気を放出する、請求項２に記載の流体駆動システム。
【請求項４】
更に、作用対象の流体流に対向する第１面と、内部駆動機構に対向する第２面とを有するパネルを備え、パネルの第２面が、第１プレナムの１つの面を形成しており、パネルが出口開口部を備えることにより、流体が、パネルの第２面に隣接する第１プレナムからパネルの第１面に至る出口開口部を通って作用対象の流体流に向けて放出される、請求項１に記載の流体駆動システム。
【請求項５】
内部駆動機構は更に、第１ダイヤフラムを収容するサイズに形成される第１ダイヤフラム開口部を有する第１ダイヤフラムプレートを備え、
周辺駆動機構は更に、第２ダイヤフラムを収容するサイズに形成される第２ダイヤフラム開口部を有する第２ダイヤフラムプレートと、第３ダイヤフラムを収容するサイズに形成される第３ダイヤフラム開口部を有する第３ダイヤフラムプレートとを備え、
パネル、内部駆動機構、及び周辺駆動機構は、積層構造に配置されて、第１ダイヤフラムプレートがパネルに当接して、第１プレナムをパネルの第２面と第１ダイヤフラムとの間に画定し、第２ダイヤフラムプレートが第１ダイヤフラムプレートに当接し、第３ダイヤフラムプレートが第２ダイヤフラムプレートに当接して、第２プレナムを第２ダイヤフラムと第３ダイヤフラムとの間に画定する、請求項４に記載の流体駆動システム。
【請求項６】
第１ダイヤフラムプレートは更に、流体を第２プレナムから第１プレナムに移送する第１流体移送開口部を含み、
第２ダイヤフラムプレートは更に、流体を第２プレナムから第１流体移送開口部に移送する第２流体移送開口部を備える、
請求項５に記載の流体駆動システム。
【請求項７】
更に、内部駆動機構と周辺駆動機構との間に配置される中間駆動機構を備え、中間駆動機構は、第４ダイヤフラムと、第１プレナムに流体接続される第３プレナムを取り囲む第５ダイヤフラムとを備え、第４ダイヤフラム及び第５ダイヤフラムは流体を第３プレナムから第１プレナムに向けて放出する、請求項１に記載の流体駆動システム。
【請求項８】
更に、内部駆動機構と中間駆動機構との間に配置される第１通気部と、中間駆動機構と周辺駆動機構との間に配置される第２通気部とを備え、第１及び第２通気部の各通気部は、隣接するダイヤフラムの間の空間を常に減圧する、請求項７に記載の流体駆動システム。
【請求項９】
第１及び第２通気部のうちの少なくとも１つの通気部は、隣接するダイヤフラムプレートに当接し、かつダイヤフラム開口部を有する通気プレートを備え、ダイヤフラム開口部は、隣接するダイヤフラムの間の空間を周囲雰囲気に暴露する、請求項８に記載の流体駆動システム。
【請求項１０】
作動流体流を供給する方法であって、
第１プレナムを、第１ダイヤフラムを介して交互に圧縮し、膨張させるステップと、
第２プレナムを、第２ダイヤフラム及び第３ダイヤフラムを介して、第１プレナムの圧縮及び膨張と連動して交互に圧縮し、膨張させるステップと、
流体流を、第２プレナムと第１プレナムとの間で移送するステップと、
流体を第１プレナムから出口開口部を通って放出して、作動流体流を供給するステップと
を含む方法。
【請求項１１】
第１ダイヤフラム、第２ダイヤフラム、及び第３ダイヤフラムはそれぞれ圧電ディスクを含み、第１プレナムを交互に圧縮し、膨張させるステップは、電気入力を第１圧電ディスクに供給して、第１圧電ディスクを移動させることにより、第１プレナムを交互に圧縮し、そして膨張させるステップを含み、第２プレナムを交互に圧縮し、膨張させるステップは、電気入力を第２及び第３圧電ディスクに供給して、第２及び第３圧電ディスクを移動させることにより、第２プレナムを交互に圧縮し、そして膨張させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
電気入力を第２及び第３圧電ディスクに供給して、第２及び第３圧電ディスクを移動させることにより、第２プレナムを交互に圧縮し、膨張させるステップは、電気入力を供給して、第２及び第３圧電ディスクの位相が互いに１８０度ずれて、各ディスクが同時に第２プレナムに向かって内側に移動して第２プレナムを圧縮し、そして第２プレナムから離れるように外側に移動して第２プレナムを膨張させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
更に、
第１圧電ディスクを第１ディスクプレートのディスク開口部の内部に取り付けるステップと、
第１ディスクプレートを出口開口部を有するパネルに接着させて、第１プレナムを第１圧電ディスクとパネルの出口開口部との間に形成するステップと、
第２圧電ディスクを第２ディスクプレートのディスク開口部の内部に取り付けるステップと、
第２ディスクプレートを第１ディスクプレートに、第１圧電ディスク及び第２圧電ディスクが略位置合わせされるように接着させるステップと、
第３圧電ディスクを第３ディスクプレートのディスク開口部の内部に取り付けるステップと、
第３ディスクプレートを第２ディスクプレートに、第２圧電ディスク及び第３圧電ディスクが略位置合わせされ、かつ第２プレナムが、第２圧電ディスクと第３圧電ディスクとの間に形成されるように接着させるステップと
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
流体流を第２プレナムと第１プレナムとの間で移送するステップは、
位置合わせされる流体移送開口部を第１及び第２ディスクプレートの各ディスクプレート内に設けるステップと、
第２プレナムからの流出口を、第２圧電ディスクプレートと第３圧電ディスクプレートとの間に設けるステップであって、流出口が、第２プレナムを、位置合わせされる流体移送開口部に流体接続するステップと、
第１プレナムへの流入口をパネルと第１ディスクプレートとの間に設けるステップであって、流入口が、位置合わせされる流体移送開口部を第１プレナムに流体接続するステップと
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
更に、通気部を、第１ディスクプレートと第２ディスクプレートとの間に設けて、第１圧電ディスクと第２圧電ディスクとの間の空間が常に周囲雰囲気に暴露されるステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
更に、
第４圧電ディスクを第４ディスクプレートのディスク開口部の内部に取り付けるステップと、
第４ディスクプレートを第３ディスクプレートに接着させるステップと、
第５圧電ディスクを第５ディスクプレートのディスク開口部の内部に取り付けるステップと、
第４圧電ディスク及び第５圧電ディスクが略位置合わせされ、かつ第３プレナムが第４圧電ディスクと第５圧電ディスクとの間に形成されるように、第５ディスクプレートを第４ディスクプレートに接着させるステップと、
第１プレナム及び第２プレナムの圧縮及び膨張と連動して、第３プレナムを、第４圧電ディスク及び第５圧電ディスクで、交互に圧縮し、膨張させるステップと、
流体流を、第３プレナムと第１プレナムとの間で移送するステップと
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
流体駆動システムであって、
複数の段を備え、各段は、
プレナムと、
プレナムを交互に圧縮し、膨張させる少なくとも１つの圧電ディスクと
を備え、
複数の段は、各圧電ディスク及びプレナムが中心軸に沿って位置合わせされた状態で積層構造に配置され、流体駆動システムは更に、
各プレナムを流体接続する流体通路と、
各プレナムの圧縮及び膨張によって生成される作動流体を放出する出口開口部と
を備える、流体駆動システム。
【請求項１８】
複数の段は、第１プレナム及び第１圧電ディスクを有する第１段と、第２圧電ディスク及び第３圧電ディスクによって、これらのディスクの対向する面で画定される第２プレナムを有する第２段とを備え、出口開口部は、第１プレナム内に配置される、請求項１７に記載の流体駆動システム。
【請求項１９】
更に、複数の段の各段の間に配置される通気部を備え、通気部は、隣接する段の間の空間を周囲雰囲気に暴露する、請求項１７に記載の流体駆動システム。
【請求項２０】
流体駆動システムは、航空翼の内部に配置されて、作動流体が、航空翼に沿って流れる周囲空気流に向けて放出される、請求項１７に記載の流体駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
流体制御アクチュエータは、気流または他の流体流の流動特性を制御するために広く使用されている。例えば、航空翼に沿って流れる空気流は、流体制御アクチュエータを使用して操作することにより、航空翼上の流れのはく離位置を変化させることができる。空気流の或る特性を制御するために使用される非常に多くの種類の既存の流体制御アクチュエータがある。多くの用途では、空気流を制御する好適な機構は、シンセティックジェットアクチュエータを使用して、気流または空気パルスを空気流に、制御された速度、周波数、量、及び位置で放出する。シンセティックジェットアクチュエータは多くの場合、圧電ディスクまたは他の機構を使用して交互に、空気をプレナムまたは空気チャンバに吸引し、そして空気をプレナムまたは空気チャンバから周囲空気流に放出する。
【０００２】
しかしながら、既存の圧電ディスクの材料特性に限界があるので、周囲空気流に放出される空気の速度は低く制限され、これにより、圧電ディスクを使用するシンセティックジェットアクチュエータの有効性が、操作対象の空気流の速度が速くなるときに抑制されてしまう。詳細には、１つの圧電ディスクまたは２つの対向する圧電ディスクを有する既存のアクチュエータ構造を使用する代表的な圧電シンセティックジェットアクチュエータからの出力速度を速くするためには、制御性能を極めて高めた（ｖｅｒｙ  ｈｉｇｈ  ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）アクチュエータが必要になる。制御性能を極めて高めたこれらのアクチュエータは、アクチュエータの設置面積を極めて大きくする大型圧電ディスクを必要とする。これらの構成にした場合でも、単一のシンセティックジェットアクチュエータ内の１つ、または２つの圧電ディスクは多くの場合、所望の作動流体特性を実現して周囲空気流を満足の行くように操作するためには十分ではない。
【０００３】
これらの考察事項及び他の考察事項を考慮して、本明細書で為される本開示が提示される。
【発明の概要】
【０００４】
この概要は、以下の詳細な説明において更に詳細に記載されるコンセプト群の選択部分を簡略化して紹介するために提示されることを理解されたい。この概要は、請求される主題の範囲を限定するために使用されてはならない。
【０００５】
本明細書において記載されるコンセプト群及び技術は、高速で流れる周囲流体流を制御するために適する作動流体を生成する多段シンセティックジェットアクチュエータを実現する。本明細書において提供される本開示の１つの態様によれば、流体駆動システムは、内部駆動機構及び周辺駆動機構を含む。内部駆動機構は、第１ダイヤフラム及び第１プレナムを含むのに対し、周辺駆動機構は、第２プレナムを取り囲む第２及び第３ダイヤフラムを含む。これらの２つのプレナムは流体接続されて、これらのダイヤフラムにより生成される作動流体が、これらのプレナムの間を流れ、そして第１プレナムから出口開口部を通って流出することができる。周辺駆動機構は内部駆動機構に、第１、第２、及び第３ダイヤフラムが略位置合わせされるように接続される。
【０００６】
別の態様によれば、作動流体流を供給する方法は、第１プレナムを、第１ダイヤフラムを介して交互に圧縮し、膨張させるステップを含む。第２プレナムは、第２ダイヤフラム及び第３ダイヤフラムを介して、第１プレナムの圧縮及び膨張と連動して交互に圧縮し、膨張させる。第２プレナムを交互に圧縮し、膨張させることにより生成される流体流は、第１プレナムに移送され、そして第１プレナムから出口開口部を通って放出される。
【０００７】
本開示の更に別の態様によれば、流体駆動システムは、多数の段を含み、これらの段の各段は、プレナムと、そしてプレナムを交互に圧縮し、膨張させる少なくとも１つの圧電ディスクと、を含む。これらの段は、各圧電ディスク及びプレナムが中心軸に沿って位置合わせされた状態で積層構造に配置される。流体通路は、これらのプレナムを接続し、そして出口開口部から、各プレナムの圧縮及び膨張によって生成される作動流体を放出する。
【０００８】
説明してきた特徴、機能、及び利点は、本開示の種々の実施形態において個別に実現することができる、または更に他の実施形態において組み合わせることができ、これらの実施形態に関する更なる詳細は、以下の説明及び図面を参照して理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本明細書において提示される種々の実施形態による作動流体を周囲空気流に供給する流体駆動システムの側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本明細書において提示される種々の実施形態による多段シンセティックジェットアクチュエータの模式図を示している。
【図２】図２は、本明細書において提示される種々の実施形態による２つの駆動機構を有する流体駆動システムの分解斜視図である。
【図３】図３は、本明細書において提示される種々の実施形態による３つの駆動機構を有する流体駆動システムの分解斜視図である。
【図４】図４は、図３の切断線４−４に沿って切断したときのダイヤフラムプレートの断面図であり、この断面図は、本明細書において提示される種々の実施形態による通気機構を示している。
【図５】図５は、図３の切断線５−５に沿って切断したときの通気プレートの断面図であり、この断面図は、本明細書において提示される種々の実施形態による通気機構を示している。
【図６】図６は、本明細書において提示される種々の実施形態による多段シンセティックジェットアクチュエータを設ける方法を示すフロー図である。
【図７】図７は、本明細書において提示される種々の実施形態による作動流体流を、多段シンセティックジェットアクチュエータを利用して供給する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明は、作動流体流を、多段構造を有するシンセティックジェットアクチュエータを利用して供給するシステム及び方法に関する。上に説明したように、従来のシンセティックジェットアクチュエータは、高速空気流を、最小の設置面積を維持しながら満足に操作することができる作動流体を供給することができない。従来のシンセティックジェットアクチュエータは多くの場合、単一の圧電ドライバを利用して、プレナムを圧縮し、そして膨張させ、これにより、プレナム内の空気を穴またはスリットから外部気流に向けて放出して当該外部気流に作用させる。シンセティックジェットアクチュエータによって生成される作動流体の速度を速くするために、２つの圧電ドライバをプレナムの両側に設けることにより、流体出力を大きくすることができる。しかしながら、従来のアクチュエータ構成及び圧電材料特性が与えられる場合に、アクチュエータ設置面積を最小に維持しながら流体出力を更に大きくすることはこれまでは可能ではなかった。
【００１１】
本明細書において説明されるコンセプト及び技術を利用すると、多段シンセティックジェットアクチュエータ構成によって、２つよりも多くの圧電ディスクを積層することができ、そしてアクチュエータの出力が、従来のアクチュエータよりも、アクチュエータ設置面積を増やすことなく大幅に大きくなるように連動させることができる。本開示の種々の実施形態は、作動空気流を生成して、周囲空気流に注入することにより、当該周囲空気流の或る形態を制御する方法に関連して説明されることを理解されたい。この実施形態は、航空翼に沿って流れる空気流を制御する方法に関連して有用である。しかしながら、本明細書において提示されるコンセプトは、従来のシンセティックジェットアクチュエータからの流体の出力、または流体の出力速度を大きくすることが望ましい全ての用途に等しく適用することができる。作動流体及び／又は周囲流体は、アクチュエータの特定の用途に応じて、本開示の範囲から逸脱しない範囲で、空気、水、または他の何れかの流体とすることができる。
【００１２】
以下の詳細な説明では、詳細な説明の一部を構成し、かつ例示、特定の実施形態または例として示される添付の図面を参照する。同様の参照番号は、同様の構成要素を幾つかの図を通じて表わしている。次に、図１Ａを参照するに、例示的な流体駆動機構１００が描かれている。１つの実施形態によれば、流体駆動機構１００は、構造１０４の表面に沿って流れる周囲空気流１０２を含む。構造１０４は、航空機、ロケット、ミサイル、または他の輸送手段の外板とすることができる。以下に記載される種々の実施形態による多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６は、構造１０４の露出表面の下に配置され、そして作動流体１０８を周囲空気流１０２に放出し、そして周囲空気流１０２から取り出すように作用する。
【００１３】
図１Ｂは、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６の簡易模式図を示すことにより、図２〜５に関連して以下に詳細に説明されるコンセプトを示している。図１Ｂに示すように、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６は、何れかの数のアクチュエータ段１１０を含むことができ、これらのアクチュエータ段１１０は、軸に沿って位置合わせされ、かつ互いの上に積層される。各段１１０はプレナム１１２を含み、このプレナム１１２は、１つ、または２つのダイヤフラム（図１Ｂには示されず）を使用して膨張させ、そして収縮させる。これらのプレナム１１２の膨張及び収縮によって、これらのプレナム１１２の間を、流体通路１１４を通って流れ、そして出口開口部１１６を通って多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６に流入し、そしてシンセティックジェットアクチュエータ１０６から流出する作動流体１０８が生成される。複数段１１０の多段積層構成によって、各段１１０の作動流体１０８を集めることができるので、作動流体１０８を生成することができ、この作動流体１０８の作動流速は上昇するので、本明細書において記載される実施形態は、高流速用途において有効となり得る。本明細書において記載される多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６のこれらのダイヤフラムはそれぞれ、圧電ディスクであるとして開示されている、またはこれらのダイヤフラムは圧電ディスクによって駆動され、この圧電ディスクは、電気入力に反応して直線振動を発生し、これにより、対応するプレナム１１２を膨張させ、そして収縮させる。十分大きな振動運動を発生して、対応するダイヤフラム１１２に適正に作用する他の何れかのダイヤフラムまたは機構を使用しても良い。
【００１４】
図２は、１つの実施形態による多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６の拡大分解図を示している。この実施形態によれば、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６は、図１Ｂに示す２積層段１１０を構成する内部駆動機構２０２及び周辺駆動機構２０４を含み、これらの機構が、一体的に作用して作動流体１０８を供給する。内部駆動機構２０２は圧電ディスク２０６Ａを含み、この圧電ディスク２０６Ａが電気入力に反応して、第１プレナム１１２Ａを圧電ディスク２０６Ａとパネル２０５との間で圧縮し、膨張させる。パネル２０５は、構造１０４自体とすることができる、または何れかの適切な材料から成るプレートとすることができ、このプレートを次に、構造１０４の内側表面に取り付ける、接着させる、またはそれ以外には、配置することができる。
【００１５】
図２及び３に示す実施形態による多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６について説明する場合、これらの構成要素は、概略説明される場合の番号のみの参照記号を使用して説明され、そしてこれらの図に示す特定の構成要素を指すための番号及び文字の組み合わせを使用して説明される。例えば、図２を参照するに、「圧電ディスク２０６」は、２０６Ａ，２０６Ｂ，及び２０６Ｃを含む、これらの図における参照番号「２０６」を有する全ての圧電ディスクを指す。これとは異なり、「圧電ディスク２０６Ａ」は、内部駆動機構２０２内に示される特定の圧電ディスク２０６Ａのみを指している。
【００１６】
図２から分かるように、圧電ディスク２０６Ａは、ディスクプレート２１２Ａのディスク開口部２１４Ａの内部に取り付けられる。本明細書において記載されるディスクプレート群２１２は、何れかの適切な材料により製造することができ、そして圧電ディスク２０６をディスク開口部２１４の内部に収容するようにサイズ決定され、かつ構成される。ディスクプレート２１２を隣接するディスクプレート２１２またはパネル２０５に接着させることにより、気密シール状態を２つの接着部品の間に形成して、空気または他の注入流体が、以下に説明するように、所望の流体移送部または通気部を除く部品群の間を通り抜ける、または移動するのを防止する。隣接するディスクプレート２１２を駆動機構内で接着させると、作動流体１０８の一部を生成するプレナムが形成されるのに対し、ディスクプレート群２１２を隣接するディスクプレート２１２の間で接着させると、通気が行なわれて、圧電ディスク群２０６の効率を最大にすることを理解できるであろう。
【００１７】
ディスク開口部２１４Ａによって、圧電ディスク２０６Ａの振動運動を可能にしながら、気密シール状態をディスクプレート２１２Ａとパネル２０５との間に形成することができる。空気チャンバまたは第１プレナム１１２Ａは、パネル２０５と圧電ディスク２０６Ａとの間に形成される。第１プレナム１１２Ａは、パネル２０５に食い込む凹部であるとして図示されているが、ディスクプレート２１２Ａは、圧電ディスク２０６Ａを当該プレート内の凹部に収容して、第１プレナム１１２Ａを形成することができる厚さを有するように構成することができることを理解されたい。作動流体１０８は、第１プレナム１１２Ａからパネル２０５の出口開口部１１６を通って押し出される。出口開口部１１６は、特性を最適化した作動流体１０８を放出する所望の寸法及び特性を有するスリットまたは他の何れかの開口部として構成することができる。出口開口部１１６の正確な特徴だけでなく、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６の他の構成部品群の正確な寸法及び特徴は、出力される所望の作動流体１０８に応じて当業者が行なうことができる設計上の選択である。
【００１８】
パネル２０５は、第１プレナム１１２Ａへの流入口２１８を有するものとして図示されている。流入口２１８は、周辺駆動機構２０４から流入する作動流体１０８の一部が第１プレナム１１２Ａに流入する通路に通じる。第１プレナム１１２Ａの構成について上に説明したように、流入口２１８は別の構成として、パネル２０５内に形成するのではなく、ディスクプレート２１２Ａの上面側（図示せず）の窪み部分、または凹部を通るように形成することができる。流体移送開口部２１６Ａは、ディスクプレート２１２Ａを貫通して周辺駆動機構２０４から内部駆動機構２０２の流入口２１８に達する流体通路に通じる。
【００１９】
作動流体１０８の流速を大きくするために、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６は周辺駆動機構２０４を含み、この周辺駆動機構２０４は、内部駆動機構２０２の上に積層されるアクチュエータの第２段１１０として構成される。図３に関連する以下の記載から分かり、そして説明されるように、何れかの数の追加中間駆動機構群を図２に示す内部駆動機構と周辺駆動機構との間に設けて、作動流体１０８の速度を更に大きくすることができる。周辺駆動機構２０４は、ディスクプレート２１２Ｂ及びディスクプレート２１２Ｃを含み、これらのプレートは、プレート内にそれぞれ取り付けられる圧電ディスク２０６Ｂ及び２０６Ｃを有する。
【００２０】
ディスクプレート２１２Ｃをディスクプレート２１２Ｂに接着させると、第２プレナム１１２Ｂを圧電ディスク２０６Ｂと圧電ディスク２０６Ｃとの間に形成することができる。１つの実施形態によれば、第２プレナム１１２Ｂのサイズは、圧電ディスク２０６Ｂ及び／又は２０６Ｃのうちの一方、または両方が、それぞれディスクプレート２１２Ｂ及び／又は２１２Ｃ内の凹部に収容されるような量に応じて設定することができる。作動流体１０８は、第２プレナム１１２Ｂから流体移送開口部２１６Ｂに流出口２２０を介して移送される。流出口２２０は、流入口２１８と同様に構成することができ、そしてディスクプレート２１２Ｃ内に、または別の構成として、ディスクプレート２１２Ｂ内に形成することができる。流出口２２０、流体移送開口部２１６Ａ及び２１６Ｂ、及び流入口２１８は一体となって、作動流体１０８の通路に通じることにより、作動流体１０８を第２プレナム１１２Ｂと第１プレナム１１２Ａとの間で移動させることができる。多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６内のこれらのプレナムの間の流体通路の構成は、図２または３に示す流出口２２０、流体移送開口部２１６Ａ及び２１６Ｂ、または流入口２１８の形状、サイズ、または位置に限定されないことを理解されたい。
【００２１】
ディスクプレート２１２Ａをディスクプレート２１２Ｂに、内部駆動機構２０２及び周辺駆動機構２０４を積層する際に接着させることにより、隣接するディスクプレート２１２の間の通常の気密シール状態から真空空間及び／又は加圧空間が、圧電ディスク２０６Ａと圧電ディスク２０６Ｂとの間に形成される可能性がある。圧電ディスク２０６Ａ及び２０６Ｂは、互いの方に向かって、そして互いから離れる方向に直線振動するので、真空になると、または加圧されると必ず、この運動が妨害され、これによって、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６の効率または性能が低下してしまう。この問題を防止するために、通気部２２４をディスクプレート２１２Ａと２１２Ｂとの間に設ける。
【００２２】
通気部２２４は、窪みまたは溝をディスクプレート２１２Ａ内に含み、窪みまたは溝は、圧電ディスク２０６Ａと２０６Ｂとの間の空間から外部に向かってこれらのプレートの辺縁にまで延びている。この溝の種々の構成だけでなく、通気部２２４の別の形態について図３〜５を参照して以下に示し、そして説明する。通気部２２４を利用することにより、これらのプレートの間の空間を周囲雰囲気に暴露し、これにより、圧電ディスク２０６Ａ及び２０６Ｂを妨害されることなく作動させることができる。通気部２２４は別の構成として、図示のディスクプレート２１２Ａ内に形成する他に、またはディスクプレート２１２Ａ内に形成するのではなく、ディスクプレート２１２Ｂの上面側（図示せず）に形成することができる。圧電ディスク２０６Ａ及び２０６Ｂが互いの方に向かって、そして互いから離れる方向に直線変位するので、そして通気部２２４が、２つのディスクの間の空間の流出口に通じて、空気が２つのプレートの間を自由に移動することができるので、通気部２２４への空気流の流入、及び通気部２２４からの空気流の流出が生じる。図示していないが、本開示により、この通気流を、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６の他の段１１０の雄雌嵌合部からの全ての通気流と合流させることができ、そして第２出口開口部に移送して、周囲空気流１０２に更に作用させることができる構成を想到することができる。
【００２３】
動作状態では、１つの実施形態によれば、１つの段１１０の内部の圧電ディスク群２０６は、位相が互いに１８０度ずれる。このように１８０度ずれるためには、これらのディスクの間のプレナム１１２の両側を構成する圧電ディスク群２０６は、同時に内側に向かって移動してプレナム１１２を圧縮し、そして同時に外側に向かって移動してプレナム１１２を膨張させる。プレナム１１２をこのように交互に圧縮し、膨張させると、作動流体１０８が生成される。これらの振動の周波数は、圧電ディスク群２０６の特徴、及び／又はこれらのディスクに供給される電気入力に応じて制御することができるので、作動流体１０８の所望の流動特性を実現することができる。種々の段１１０の圧電ディスク群２０６の間の位相差は、これらの段１１０の間の流体通路の長さによって異なることを理解されたい。
【００２４】
次に、図３を参照しながら、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６がアクチュエータ機構群から成る３つの段１１０を含む構成の別の実施形態について説明する。この実施形態によれば、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６は、図２に関連して上に説明した内部駆動機構２０２及び周辺駆動機構２０４を含む。しかしながら、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６は更に、内部駆動機構２０２と周辺駆動機構２０４との間に配置される中間駆動機構３０２を含む。この中間駆動機構は、第３段１１０を多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６に付与し、これによって、作動流体１０８の流速を更に大きくする。３つの段１１０しかこれらの図に示していないが、何れの数の中間駆動機構でも駆動機構積層体に付与することができ、作動流体１０８の特性を必要に応じて更に変更することができることを理解されたい。
【００２５】
周辺駆動機構２０４と同様に、中間駆動機構３０２は、圧電ディスク２０６Ｄ及び２０６Ｅをそれぞれ収容するディスク開口部２１４Ｄ及び２１４Ｅを有する２つのディスクプレート２１２Ｄ及び２１２Ｅを含む。ディスクプレート２１２Ｄ及び２１２Ｅを雄雌嵌合すると、第３プレナム１１２Ｃが形成される。流体移送開口部２１６Ｄは、作動流体１０８が、第３プレナム１１２Ｃと第１プレナム１１２Ａとの間を移動するための通路に通じるのに対し、流体移送開口部２１６Ｅは、第２プレナム１１２Ｂからの作動流体１０８のための通路に通じる。流出口３０４は、第３プレナム１１２Ｃから流体移送開口部２１６Ｄに達する通路に通じて、第１プレナム１１２Ａと第３プレナム１１２Ｃとの間の開口移送部を完成させる。流入口２１８及び流出口２２０について上に説明したように、流入口３０４は図３に示す構成に限定されず、そしてディスクプレート２１２Ｄ、２１２Ｅに含めることができる、またはディスクプレート２１２Ｄ及び２１２Ｅの両方の内部に部分的に含めることができる。
【００２６】
図３〜５は更に、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６のこれらの段１１０の間の通気部２２４に対応する２つの別の実施形態を示している。ディスクプレート２１２Ａから分かるように、そして図２に関連して前に説明したように、通気部２２４は、隣接する段１１０に接する何れかのディスクプレート２１２Ａ（または、両方のディスクプレート）の内部に形成される窪み、または溝とすることができる。図４は、ディスクプレート２１２Ａの断面図を示すことにより、１つの実施形態による通気溝４０２を更に詳細に示している。
【００２７】
通気部２２４に対応する第２の実施形態では、中間駆動機構３０２を周辺駆動機構２０４から分離するものとして図３に示される通気プレート３１２を使用する。通気プレート３１２は、ディスクプレート群２１２と同様の個別プレートであるが、対応する圧電ディスク２０６はプレート内に取り付けられない。通気プレート３１２は、移送開口部３１６を含むことにより、作動流体１０８がこれらの段の間を流れることができるようになっている。通気プレート３１２は更に、通気開口部３１４を含むことにより、隣接する圧電ディスク２０６Ｅ及び２０６Ｂの移動を妨害しないようにすることができる。図５に示す通気プレート３１２の断面図に示すように、通気開口部３１４から周囲雰囲気に、通気プレート３１２の両面側の通気溝５０２を使用して排気される。
【００２８】
通気プレート３１２は別の構成として、単一の通気溝５０２を通気プレート３１２の何れかの側に、図４に示す通気部２２４と同様に含むことができることを理解されたい。更に、通気プレート３１２は、隣接する段１１０に接する一方のディスクプレート２１２または両方のディスクプレート２１２に含まれる通気溝４０２の利用に代わるものであることを理解されたい。例えば、通気プレート３１２を図３に示す実施形態において利用するのではなく、ディスクプレート２１２Ｅ及び２１２Ｂのうちの何れかが、または両方が、ディスクプレート２１２Ａと同様に通気溝４０２を含むことができる。同様に、ディスクプレート２１２Ａが図示のように通気溝４０２を含むのではなく、通気プレート３１２をディスクプレート２１２Ａと２１２Ｄとの間に使用して、内部駆動機構２０２と中間駆動機構３０２との間の空間から排気することができる。
【００２９】
最後に、更に別の実施形態によれば、隣接する段１１０の間の隣接するディスクプレート２１２は、隣接する圧電ディスク２０６を取り付ける取り付け先のディスクプレート２１２を１枚しか含まないようにすることができる。例えば、図４を参照するに、圧電ディスク２０６Ａをディスクプレート２１２Ｄに取り付けることにより、ディスクプレート２１２Ａを無くすことができる構成が想到される。この構成にするために、ディスク開口部２１４Ｄから排気して、圧力が圧電ディスク２０６Ａと２０６Ｄとの間に全く発生しないようにする。
【００３０】
次に、図６を参照して、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６を設ける例示的なルーチン６００について詳細に説明する。図６及び７に関連して本明細書において記載される論理操作は、（１）コンピューティングシステム上で実行される一連のコンピュータ操作またはプログラムモジュールとして、そして／または（２）コンピューティングシステム内の相互接続機械論理回路群または回路モジュール群として行なうことができることを理解されたい。当該実施形態は、コンピューティングシステムの性能及び他の要部構成によって異なる選択事項である。従って、本明細書において記載されるこれらの論理操作は、ｓｔａｔｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ（状態操作）、ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ（構造デバイス）、ａｃｔｓ（作用）、またはｍｏｄｕｌｅｓ（モジュール）と種々表記される。これらの操作、構造デバイス、作用、及びモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、特殊用途デジタルロジック、及びこれらの何れかの組み合わせで実現することができる。また、これらの図に示され、そして本明細書において記載される数よりも多くの数の、または少ない数の操作を行なうことができることを理解されたい。これらの操作はまた、本明細書において記載される順番とは異なる順番で行なうことができる。
【００３１】
ルーチン６００は操作６０２から始まり、操作６０２では、ディスクプレート群２１２を、ディスク開口部２１４を設けて作製する。操作６０４では、圧電ディスク群２０６を、これらのディスクプレート２１２の対応するディスク開口部２１４の内部に取り付ける。流体通路１１４を操作６０６において設けることにより、種々のプレナム１１２を流体接続する。上に説明したように、これらの流体通路１１４は、流体移送開口部２１６だけでなく、流入口２１８と、そして２段アクチュエータの流出口２２０、及び３段アクチュエータの流出口２２０及び３０４のような各段１１０に対応する流出口と、を含むことができる。操作６０６から、ルーチン６００は操作６０８に進み、操作６０８では、通気手段を多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６の複数の段１１０の間に設ける。例えば、通気溝群４０２を複数の段１１０の間の隣接するディスクプレート２１２のうちの一方または両方において使用することができる、または通気プレート群３１２を複数の段１１０の間に使用することができる。操作６１０では、ディスクプレート群２１２を接着させて合体させることにより、各段１１０のアクチュエータ機構群に対応するプレナム１１２を形成する。ルーチン６００は操作６１２に進み、操作６１２では、各段を表わすこれらの駆動機構を積層し、そして接着させて合体させることにより、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６を完成させ、そしてルーチン６００が終了する。
【００３２】
次に、図７を参照して、作動流体１０８を、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６を利用して供給する例示的なルーチン７００について詳細に説明する。ルーチン７００は操作７０２から始まり、操作７０２では、電気入力を圧電ディスク群２０６に供給する。電気入力に応答して、操作７０４において、圧電ディスク群２０６が振動して、多段シンセティックジェットアクチュエータ１０６の各段１１０のプレナム群１１２を交互に圧縮し、膨張させる。上に説明したように、単一段の内部の対向する圧電ディスク２０６は、位相が互いに１８０度ずれて振動することにより、プレナム１１２をこれらのディスクの間で同時に、かつ交互に圧縮し、膨張させる。これらのプレナム１１２を圧縮し、膨張させると、作動流体１０８が生成され、この作動流体１０８は、操作７０６において、これらのプレナムの間を、流体通路１１４を通って移送される。操作７０８では、作動流体１０８を第１プレナム１１２Ａから周囲空気流１０２に出口開口部１１６を通って放出し、そしてルーチン７００が終了する。
【００３３】
これまでの説明から、多段シンセティックジェットアクチュエータを設ける技術が、本明細書において開示されていることを理解されたい。添付の請求項において規定される本発明は、本明細書において記載される特定の特徴、構成、作用、または媒体に必ずしも限定されないことを理解されたい。限定されるのではなく、特定の特徴、構成、作用、及び媒体は、請求項を実施する例示的な形態として開示される。
【００３４】
上に説明した主題は、例示として与えられ、限定的に解釈されるべきではない。種々の変形及び変更は、本明細書において記載される主題に、例示され、かつ説明される例示的な実施形態及びアプリケーションに従うことなく、かつ以下の請求項に記載される本開示の真の思想及び範囲から逸脱しない範囲で加えることができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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