(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プレート（２４）と、
前記第１プレート（２４）から間隔を置いて配置された第２プレート（２６）と、
前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）を、間隔を置いて配置された関係に維持するために、前記第１プレート（２４）と、前記第２プレート（２６）との間に配置されたスペーサ素子（２８）であって、オリフィス（３０）が内部に形成されたスペーサ素子（２８）と、
流体（２２）の流れが生成され、前記オリフィス（３０）から外に噴出するように、アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）のうちの、少なくとも１つに結合させた前記アクチュエータ素子とを含むシンセティックジェット（１２）と、
前記シンセティックジェット（１２）を支持するために、前記シンセティックジェット（１２）の周りに配置されたＵ字型で強固な据え付け取付けブラケット（１４）と、
前記シンセティックジェット（１２）を、可動に固定された構成で、前記取付けブラケット（１４）に結合させる、複数のサスペンションタブ（５６）とを備え、前記複数のサスペンションタブ（５６）が、３つのサスペンションタブ（５６）、４つのサスペンションタブ（５６）、５つのサスペンションタブ（５６）、又は６つのサスペンションタブ（５６）の構成を備え、
前記複数のサスペンションタブ（５６）のそれぞれが、前記シンセティックジェット（１２）と、前記取付けブラケット（１４）との間に、半可撓性接続部を提供するエラストマー材料で形成されている、シンセティックジェット組立体（１０）。
【請求項２】
前記複数のサスペンションタブ（５６）と比較して、前記取付けブラケット（１４）が、強固な構造体である、請求項１に記載のシンセティックジェット組立体（１０）。
【請求項３】
前記エラストマー材料から形成された前記サスペンションタブ（５６）が、前記シンセティックジェット（１２）と、前記取付けブラケット（１４）との間の振動を減衰させるように構成されている、請求項２に記載のシンセティックジェット組立体（１０）。
【請求項４】
第１プレート（２４）と、
前記第１プレート（２４）から間隔を置いて配置された第２プレート（２６）と、
前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）を、間隔を置いて配置された関係に維持するために、前記第１プレート（２４）と、前記第２プレート（２６）との間に配置されたスペーサ素子（２８）であって、オリフィス（３０）が内部に形成されたスペーサ素子（２８）と、
流体（２２）の流れが生成され、前記オリフィス（３０）から外に噴出するように、アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）のうちの、少なくとも１つに結合させた前記アクチュエータ素子とを含むシンセティックジェット（１２）と、
前記シンセティックジェット（１２）を支持するために、前記シンセティックジェット（１２）の周りに配置されたＵ字型で強固な据え付け取付けブラケット（１４）と、
前記シンセティックジェット（１２）を、可動に固定された構成で、前記取付けブラケット（１４）に結合させる、複数のサスペンションタブ（５６）とを備え、前記複数のサスペンションタブ（５６）が、３つのサスペンションタブ（５６）、４つのサスペンションタブ（５６）、５つのサスペンションタブ（５６）、又は６つのサスペンションタブ（５６）の構成を備え、
前記取付けブラケット（１４）が、一対の側脚部（６０、６２）を連結する後脚部（５８）を有し、
前記複数のタブが、少なくとも１つのサスペンションタブ（５６）が、各側脚部及び後脚部に配置されるように構成され、
各側脚部（６０、６２）に配置された、前記少なくとも１つのサスペンションタブ（５６）が、
前記側脚部（６０、６２）の中心、中心より前方、又は中心より後方に存在するように配置された、単一のサスペンションタブ（５６）、又は
前記側脚部（６０、６２）の中心の両側に配置されるように位置付けられた、一対のサスペンションタブ（５６）のいずれかを備える、シンセティックジェット組立体（１０）。
【請求項５】
第１プレート（２４）と、
前記第１プレート（２４）から間隔を置いて配置された第２プレート（２６）と、
前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）を、間隔を置いて配置された関係に維持するために、前記第１プレート（２４）と、前記第２プレート（２６）との間に配置されたスペーサ素子（２８）であって、オリフィス（３０）が内部に形成されたスペーサ素子（２８）と、
流体（２２）の流れが生成され、前記オリフィス（３０）から外に噴出するように、アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）のうちの、少なくとも１つに結合させた前記アクチュエータ素子とを含むシンセティックジェット（１２）と、
前記シンセティックジェット（１２）を支持するために、前記シンセティックジェット（１２）の周りに配置されたＵ字型で強固な据え付け取付けブラケット（１４）と、
前記シンセティックジェット（１２）を、可動に固定された構成で、前記取付けブラケット（１４）に結合させる、複数のサスペンションタブ（５６）とを備え、前記複数のサスペンションタブ（５６）が、３つのサスペンションタブ（５６）、４つのサスペンションタブ（５６）、５つのサスペンションタブ（５６）、又は６つのサスペンションタブ（５６）の構成を備え、
前記複数のサスペンションタブ（５６）が、前記シンセティックジェット（１２）を、前記取付けブラケット（１４）に結合させるために、前記シンセティックジェット（１２）の前記スペーサ素子（２８）、又は前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）に据え付けられており、
前記複数のサスペンションタブ（５６）が、前記シンセティックジェット（１２）の動作中、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）の移動を制限するように、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）を、前記取付けブラケット（１４）に固定する、シンセティックジェット組立体（１０）。
【請求項６】
シンセティックジェット組立体（１０）を製造する方法であって、
一連の流体（２２）の渦を生成し、噴出させるように構成された、シンセティックジェット（１２）を提供することであって、前記シンセティックジェット（１２）が、
第１プレート（２４）と、
前記第１プレート（２４）から間隔を置いて配置された第２プレート（２６）と、
前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）を、間隔を置いて配置された関係に維持するために、前記第１プレート（２４）と、前記第２プレート（２６）との間に配置されたスペーサ素子（２８）であって、オリフィス（３０）が内部に形成されたスペーサ素子（２８）と、
前記一連の流体（２２）の渦が生成され、前記オリフィス（３０）から外に噴出するように、アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）のうちの、少なくとも１つに結合させた前記アクチュエータ素子とを含むことと、
取付けブラケット（１４）を、部分的に、前記シンセティックジェット（１２）の周りに配置することと、
複数のサスペンションタブ（５６）を、前記シンセティックジェット（１２）の本体（１６）と、前記取付けブラケット（１４）との間に形成することであって、前記複数のサスペンションタブ（５６）が、前記シンセティックジェット（１２）の本体（１６）を、可動に固定された構成で、前記取付けブラケット（１４）に取り付けることとを含み、
前記取付けブラケット（１４）を配置することが、Ｕ字型取付けブラケット（１４）を
、部分的に、前記シンセティックジェット（１２）の周りに配置することを含み、
前記複数のサスペンションタブ（５６）を形成することが、前記シンセティックジェット（１２）の３辺が、前記Ｕ字型取付けブラケット（１４）に据え付けられるように、前記Ｕ字型ブラケット（１４）の各脚部に、少なくとも１つのサスペンションタブ（５６）を形成することを含み、
前記複数のサスペンションタブ（５６）を形成することが、多数の位置で、前記シンセティックジェット（１２）と、前記取付けブラケット（１４）との間に、エラストマー材料を設けることを含み、
前記エラストマー材料から形成された前記サスペンションタブ（５６）が、前記シンセティックジェット（１２）と、前記取付けブラケット（１４）との間の振動を減衰させるように構成されている、方法。
【請求項７】
前記複数のサスペンションタブ（５６）と比較して、前記取付けブラケット（１４）が、強固な構造体である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のサスペンションタブ（５６）が、前記シンセティックジェット（１２）の動作中、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）の移動を制限するために、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）を、前記取付けブラケット（１４）に固定する、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
キャビティ（２０）、及びオリフィス（３０）が内部に形成された本体（１６）と、
前記本体（１６）の偏向を選択的に引き起こし、これにより、流体（２２）の流れが生成され、前記オリフィス（３０）から外に噴出するように、前記本体（１６）に結合した、少なくとも１つのアクチュエータ素子とを備えるシンセティックジェット（１２）と、
一対の側脚部（６０、６２）を連結する後脚部（５８）を含み、前記シンセティックジェット（１２）を支持するために、部分的に、前記シンセティックジェット（１２）の周りに配置された、Ｕ字型で強固な金属製Ｕ字型取付けブラケット（１４）と、
前記シンセティックジェット（１２）を、前記取付けブラケット（１４）に結合させ、複数のサスペンションタブ（５６）が、前記側脚部及び後脚部の各々に配置されるように構成された、複数のサスペンションタブ（５６）とを備え、
前記シンセティックジェット（１２）の前記本体（１６）が、
第１プレート（２４）と、
前記第１プレート（２４）から間隔を置いて配置された第２プレート（２６）と、
前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）を、間隔を置いて配置された関係に維持するために、前記第１プレート（２４）と、前記第２プレート（２６）との間に配置されたスペーサ素子（２８）であって、オリフィス（３０）が内部に形成されたスペーサ素子（２８）とを含み、
前記少なくとも１つのアクチュエータ素子が、前記流体（２２）の流れが生成され、前記オリフィス（３０）から外に噴出するように、前記アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、前記第１プレート（２４）、及び前記第２プレート（２６）のうちの、少なくとも１つに結合している、シンセティックジェット組立体（１０）。
【請求項１０】
前記複数のサスペンションタブ（５６）のそれぞれが、前記シンセティックジェット（１２）と、前記取付けブラケット（１４）との間の振動を減衰させるように、前記シンセティックジェット（１２）と、前記取付けブラケット（１４）との間に、半可撓性接続部を提供する、請求項９に記載のシンセティックジェット組立体（１０）。
【請求項１１】
前記複数のサスペンションタブ（５６）が、前記シンセティックジェット（１２）を、前記取付けブラケット（１４）に結合させるために、前記シンセティックジェット（１２
）の前記本体（１６）に据え付けられており、
前記複数のサスペンションタブ（５６）が、前記シンセティックジェット（１２）の動作中、前記本体（１６）の移動を制限するために、前記本体（１６）を、前記取付けブラケット（１４）に固定する、請求項９または１０に記載のシンセティックジェット組立体（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンセティックジェットサスペンション構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンセティックジェットアクチュエータは、表面上で流体の流れに影響を与え、熱を表面から離して分散させるために、流体のシンセティックジェットを生成する、幅広く用いられている技術である。通常のシンセティックジェットアクチュエータは、内部チャンバを画定するハウジングを備える。オリフィスが、ハウジングの壁に存在する。アクチュエータは、一連の流体の渦を生成し、ハウジングのオリフィスから、外部環境に噴出させるように、内部チャンバ内の容量を周期的に変化させる、ハウジング内、又はハウジングの周囲における機構をさらに含む。容量変更機構の例には、例えば、ピストンの往復中に、オリフィスの内外に流体を移動させるために、ジェットのハウジング内に配置されたピストン、又はハウジングの壁としての可撓性ダイヤフラムを挙げることができる。可撓性ダイヤフラムは、通常、圧電アクチュエータ、又は他の適切な手段によって駆動される。
【０００３】
通常、制御システムが、容量変更機構の、時間に応じて正弦的に変化する動きを発生させるために、使用される。機構がチャンバの容量を減少させると、流体が、オリフィスを通って、チャンバから吐出される。流体が、オリフィスを通過する際、オリフィスの鋭いエッジが、流れを分け、渦層が生成され、この渦層が巻き上がり、渦になる。これらの渦は、渦自体の自己誘導で発生した速度で、オリフィスのエッジから離れた方に移動する。機構がチャンバの容量を増加させると、周囲流体が、オリフィスから離れたところから、チャンバ内に引き込まれる。渦は、オリフィスのエッジから離れた方にすでに移動したため、チャンバに入る周囲流体によって影響されない。渦がオリフィスから離れて移動する際、渦は、流体のジェットを合成する。即ち、「シンセティックジェット」である。
【０００４】
振動伝播、及び音響ノイズが、シンセティックジェットの動作のマイナス面であることが認識されている。特に振動伝播については、振動が、シンセティックジェットの運動面から、シンセティックジェットが取り付けられた取付け構造体に伝達することを防止すること、及び／又は振動が、周囲の構造体、もしくは取付け構造体が取り付けられた面に伝わることを防止することが、非常に望ましい。振動伝播を最小限にする取付け構造体を提供することを達成する一方で、このような取付け構造体はまた、シンセティックジェットアクチュエータが、固定静止面に、強固に固着された場合に起こり得るように、シンセティックジェットアクチュエータの空気流の出力を減衰させることがないように、設計されるべきである。
【０００５】
したがって、シンセティックジェットの運動面から、取付け構造体、及び取付け構造体が取り付けられた面に伝達される、望ましくない振動の量を制限することにより、振動を減衰させる取付け構造体を提供することが望ましい。取付け構造体により、シンセティックジェットが、固定静止面に対してより強固に固着された場合よりも、空気流の出力における減衰が少なく機能できることがまた、望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２−０１３８７０４号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一態様によれば、シンセティックジェット組立体は、第１プレートと、第１プレートから間隔を置いて配置された第２プレートと、第１プレート、及び第２プレートを、間隔を置いて配置された関係に維持するために、第１プレートと、第２プレートとの間に配置されたスペーサ素子であって、オリフィスが内部に形成されたスペーサ素子と、流体の流れが生成され、オリフィスから外に噴出するように、アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、第１プレート、及び第２プレートのうちの、少なくとも１つに結合させたアクチュエータ素子とを含むシンセティックジェットを含む。シンセティックジェット組立体はまた、シンセティックジェットを支持するために、シンセティックジェットの周りに配置された取付けブラケットと、シンセティックジェットを、可動に固定された構成で、取付けブラケットに結合させる、複数のサスペンションタブとを備える。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、シンセティックジェット組立体を製造する方法は、一連の流体の渦を生成し、噴出させるように構成された、シンセティックジェットを提供することであって、シンセティックジェットが、第１プレートと、第１プレートから間隔を置いて配置された第２プレートと、オリフィスが内部に形成され、第１プレート、及び第２プレートを、間隔を置いて配置された関係に維持するために、第１プレートと、第２プレートとの間に配置されたスペーサ素子と、一連の流体の渦が生成され、オリフィスから外に噴出するように、アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、第１プレート、及び第２プレートのうちの、少なくとも１つに結合させたアクチュエータ素子とを備えることを含む。この方法はまた、取付けブラケットを、部分的に、シンセティックジェットの周りに配置することと、複数のサスペンションタブを、シンセティックジェットの本体と、取付けブラケットとの間に形成することであって、複数のサスペンションタブが、シンセティックジェットの本体を、可動に固定された構成で、取付けブラケットに取り付けることとを含む。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によれば、シンセティックジェット組立体は、キャビティ、及びオリフィスが内部に形成された本体と、本体の偏向を選択的に引き起こし、これにより、流体の流れが生成され、オリフィスから外に噴出するように、本体に結合した、少なくとも１つのアクチュエータ素子とを備えるシンセティックジェットを含む。シンセティックジェット組立体はまた、複数の脚部を含み、シンセティックジェットを支持するために、部分的に、シンセティックジェットの周りに配置された、Ｕ字型取付けブラケットと、シンセティックジェットを、取付けブラケットに結合させ、少なくとも１つのサスペンションタブが、Ｕ字型ブラケットの各脚部に配置されるように構成された、複数のサスペンションタブとを備える。
【００１０】
これら及び他の利点、及び特徴は、貼付の図面とともに提示される、本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明から、より容易に理解されるであろう。
【００１１】
図面は、本発明を実施するために目下熟考された実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による、シンセティックジェット組立体の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による、シンセティックジェットの一部の断面図である。
【図３】制御システムが、ダイヤフラムを、オリフィスに向かって内向きに動かした場合のジェットを示す、図２のシンセティックジェットの断面図である。
【図４】制御システムが、ダイヤフラムを、オリフィスから離して外向きに動かした場合のジェットを示す、図２のシンセティックジェットアクチュエータの断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による、３つのサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の一上面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による、３つのサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の一上面図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態による、３つのサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の一上面図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態による、４つのサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の一上面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による、４つのサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の一上面図である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態による、４つのサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の一上面図である。
【図７】本発明の実施形態による、５つのサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の上面図である。
【図８】本発明の実施形態による、６つのサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の上面図である。
【図９】本発明の実施形態による、３つの薄いサスペンションタブの構成を内部に組み込んだ、シンセティックジェット組立体の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態は、シンセティックジェットアクチュエータの動作（運動）部分と、静止した取付けブラケットとの間に、半可撓性接続を提供する、サスペンションタブを対象とする。タブは、シンセティックジェットからの空気流の出力に、最小限しか影響を及ぼさない一方で、シンセティックジェットの運動面から、静止したブラケット、及び取付けブラケットが取り付けられた面に伝達される、望ましくない振動の量を制限することにより、振動を減衰させる。
【００１４】
図１を参照すると、シンセティックジェット組立体１０の斜視図が提供されている。シンセティックジェット組立体１０は、シンセティックジェット１２、及び取付けブラケット１４を含む。シンセティックジェット１２の断面が、図２に示されている。一実施形態では、取付けブラケット１４は、１つ以上の位置で、シンセティックジェット１２の本体、即ちハウジング１６に据え付けられた、Ｕ字型取付けブラケットである。回路ドライバ１８を、取付けブラケット１４の外部に配置するか、又は据え付けることができる。代替的に、回路ドライバ１８は、シンセティックジェット組立体１０から離れて配置されてもよい。
【００１５】
ここで、図１、及び図２を併せて参照すると、シンセティックジェット１２のハウジング１６が、内部にガス、即ち流体２２を有する、内部チャンバ、即ちキャビティ２０を画定し、かつ部分的に包囲している。ハウジング１６、及び内部チャンバ２０は、本発明の様々な実施形態に従い、実質的にいかなる幾何学的構成もとることができるが、説明、及び理解のために、ハウジング１６は、第１プレート２４、及び第２プレート２６を含み、第１プレート２４、及び第２プレート２６は、両者の間に配置されたスペーサ素子２８により、間隔を置いて配置された関係に維持されるものとして、図２に断面図で示されている。一実施形態では、スペーサ素子２８は、第１プレート２４、及び第２プレート２６の間に、約１ｍｍの離隔距離を維持する。１つ以上のオリフィス、即ち開口３０が、内部チャンバ２０を、周囲の外部環境３２と流体連通させるために、第１プレート２４、及び第２プレート２６と、スペーサ素子２８の側壁との間に形成されている。代替的な実施形態では、スペーサ素子２８は、１つ以上のオリフィス３０が形成された前面（不図示）を含む。
【００１６】
様々な実施形態によれば、第１プレート２４、及び第２プレート２６は、金属、プラスチック、ガラス、及び／又はセラミックから形成され得る。同様に、スペーサ素子２８は、金属、プラスチック、ガラス、及び／又はセラミックから形成され得る。適切な金属には、ニッケル、アルミニウム、銅、及びモリブデン等の材料、又はステンレス鋼、真鍮、青銅等の合金が挙げられる。適切なポリマー、及びプラスチックには、ポリオレフィン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エポキシ、ウレタン、アクリル、シリコーン、ポリイミド、及びフォトレジスト材料、並びに他の弾性プラスチックが挙げられる。適切なセラミックには、例えば、（チタン酸ランタン、チタン酸ビスマス、及びチタン酸ジルコン酸鉛等の）チタン酸塩、及びモリブデン酸塩が挙げられる。また、シンセティックジェット１２の様々な他の部品も、金属から形成され得る。
【００１７】
アクチュエータ３４、アクチュエータ３６が、それぞれ、第１プレート２４、及び第２プレート２６に結合し、第１複合構造体、及び第２複合構造体、即ち可撓性ダイヤフラム３８、可撓性ダイヤフラム４０を形成する。可撓性ダイヤフラムは、コントローラ組立体、即ち制御ユニットシステム４２を介して、ドライバ１８によって制御される。例えば、可撓性ダイヤフラム３８、可撓性ダイヤフラム４０のそれぞれは、金属層を備えてもよく、金属電極が、ダイヤフラム３８、ダイヤフラム４０が、電極と金属層との間に印加される電気的バイアスによって動くことができるように、金属層の隣に配置されてもよい。図１に示されるように、一実施形態では、コントローラ組立体４２は、ドライバ１８に電子的に結合しており、ドライバ１８は、シンセティックジェット１２の取付けブラケット１４に、直接結合している。代替的な実施形態では、制御ユニットシステム４２は、シンセティックジェット１２から離れて配置されているドライバ１８内に統合されている。また、制御システム４２は、例えばコンピュータ、論理プロセッサ、又は信号発生器等の、いかなる適切な装置により、電気的バイアスを生成するように構成され得る。
【００１８】
一実施形態では、アクチュエータ３４、アクチュエータ３６は、正弦的に変化する交流電圧をかけることによって駆動され得る圧電性動力（圧電動力）装置である。正弦的に変化する交流電圧により、圧電動力装置は、急速に、膨張、及び収縮する。動作中、制御システム４２は、ドライバ１８を介して、圧電アクチュエータ３４、圧電アクチュエータ３６に、電荷を伝達する。圧電アクチュエータ３４、圧電アクチュエータ３６は、電荷に応じて、機械的応力、及び／又は機械的歪みを受ける。圧電動力アクチュエータ３４、圧電動力アクチュエータ３６の応力／歪みにより、プレート２４とプレート２６との間の、内部チャンバ２０の容量を変化させる、時間に応じて正弦的に変化する動き、即ち周期的な動きが達成されるように、第１プレート２４、及び第２プレート２６のそれぞれにおいて、偏向が生じる。一実施形態では、スペーサ素子２８も、可撓性にすることができ、内部チャンバ２０の容量を変化させるために変形させることができる。  内部チャンバ２０における、結果的な容量の変化により、図３、及び図４に対して詳細に説明されるように、内部チャンバ２０と、外部容量３２との間で、ガス、又は他の流体の入れ替えが生じる。
【００１９】
圧電動力アクチュエータ３４、圧電動力アクチュエータ３６は、本発明の様々な実施形態により、モノモルフ装置、又はバイモルフ装置であってもよい。モノモルフの実施形態では、圧電動力アクチュエータ３４、圧電動力アクチュエータ３６は、金属、プラスチック、ガラス、又はセラミックを含む材料から形成されたプレート２４、プレート２６に結合され得る。バイモルフの実施形態では、圧電動力アクチュエータ３４、圧電動力アクチュエータ３６の一方、又は両方が、圧電材料から形成されたプレート２４、プレート２６に結合したバイモルフアクチュエータであってもよい。代替的な実施例では、バイモルフは、単一のアクチュエータ３４、アクチュエータ３６を含んでもよく、プレート２４、プレート２６は、第２アクチュエータとなる。
【００２０】
シンセティックジェット１２の部品は、併せて接着されてもよく、そうでなければ、接着剤、はんだ等を使用して、互いに対して取り付けられてもよい。一実施形態では、熱硬化性接着剤、又は導電性接着剤が、アクチュエータ３４、アクチュエータ３６を、第１プレート２４、及び第２プレート２６に接合し、第１複合構造体３８、及び第２複合構造体４０を形成するために用いられる。導電性接着剤の場合、接着剤は、リード線（不図示）を、シンセティックジェット１２に取り付けるために、銀、金等の導電性充填材で満たされ得る。適切な接着剤は、１２０度以上の動作温度を達成することができるように、ショアＡ硬度１００以下の範囲の硬度を有する場合があり、例として、シリコーン、ポリウレタン、熱可塑性ゴム等を含み得る。
【００２１】
本発明の実施形態では、アクチュエータ３４、アクチュエータ３６は、水硬性材料、空圧式材料、磁性材料、静電材料、及び超音波材料等の、圧電性動力装置以外の装置を含んでもよい。したがって、そのような実施形態では、制御システム４２は、アクチュエータ３４、アクチュエータ３６のそれぞれを、相応の様式で作動させるように構成される。例えば、静電材料が使用される場合、制御システム４２は、第１プレート２４、及び第２プレート２６のそれぞれを作動させ、撓ませるために、迅速な交流静電気電圧を、アクチュエータ３４、アクチュエータ３６に供給するように構成され得る。
【００２２】
シンセティックジェット１２の動作を、図３、及び図４を参照して説明する。まず図３を参照すると、シンセティックジェット１２が、アクチュエータ３４、アクチュエータ３６として示されている。アクチュエータ３４、アクチュエータ３６は、第１プレート２４、及び第２プレート２６を、矢印４４によって示されるように、内部チャンバ２０に対して外向きに動かすように制御されている。第１プレート２４、及び第２プレート２６が、外向きに撓む場合、内部チャンバ２０の内部の容量が増加し、周囲流体、即ちガス４６が、矢印４８のセットによって示されるように、内部チャンバ２０内に流れ込む。アクチュエータ３４、アクチュエータ３６は、制御システム４２によって制御されている。そのため、第１プレート２４、第２プレート２６が、内部チャンバ２０から外向きに動く場合、渦は、オリフィス３０のエッジからすでに去っており、したがって、内部チャンバ２０内に引き込まれている周囲流体４６に影響されない。一方、周囲流体４６のジェットが、オリフィス３０から離れたところから引き込まれる周囲流体４６を、強力に同伴する渦によって合成される。
【００２３】
図４は、アクチュエータ３４、アクチュエータ３６としてのシンセティックジェット１２を示す。アクチュエータ３４、アクチュエータ３６は、第１プレート２４、及び第２プレート２６を、矢印５０によって示されるように、内部チャンバ２０内に、内向きに撓ませるように制御されている。内部チャンバ２０の内部の容量が減少し、流体２２が、冷却ジェットとして、オリフィス３０を通り、矢印５２のセットによって示される方向に、例えば発光ダイオード等の冷却すべき装置５４に向かって、吐出される。流体２２が、オリフィス３０を通って内部チャンバ２０から出る際、流体の流れは、オリフィス３０の鋭いエッジで分離し、渦層が生成され、渦層は、巻き上がって渦になり、オリフィス３０のエッジから離れて移動し始める。
【００２４】
図１〜図４のシンセティックジェットが、内部に単一のオリフィスを有するものとして示され、説明されているが、本発明の実施形態が、複数オリフィスのシンセティックジェットアクチュエータを含み得ることも、想定されている。また、図１〜図４のシンセティックジェットアクチュエータが、第１プレート、及び第２プレートのそれぞれに含まれるアクチュエータ素子を有するものとして示され、説明されているが、本発明の実施形態が、両プレートのうち１つに配置された単一のアクチュエータ素子のみを含み得ることも、想定されている。さらに、シンセティックジェットプレートが、本明細書に示されるような正方形の構成よりむしろ、円形、長方形、又は代替的な形状の構成で設けられ得ることも、想定されている。
【００２５】
再び図１に戻って参照すると、同図に示されるように、シンセティックジェット組立体１０の取付けブラケット１４が、−この取付けブラケット１４は、本発明の例示的な一実施形態による、強固な、金属製Ｕ字型取付けブラケットとして形成され得る−サスペンションタブ５６により、１つ以上の場所で、シンセティックジェット１２のハウジング１６に据え付けられている。取付けブラケット１４を、シンセティックジェット１２に据え付けるサスペンションタブ５６が、本発明の様々な実施形態に従い、図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７、図８、及び図９に、よりよく示されている。各実施形態では、サスペンションタブ５６は、シンセティックジェット組立体１０の運動部分（即ち、本体１６）を、シンセティックジェット組立体１０の静止部分（即ち、取付けブラケット１４）から隔離するために、シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に対して、可動に固定するように機能する。サスペンションタブ５６は、シンセティックジェット１２を、シンセティックジェットの運動面が、固定取付け面により強固に取り付けられた場合よりも制約の少ない、特定の所望の位置に配置するのに役立ち、かつ、シンセティックジェット１２が、固定静止面により強固に固着された場合よりも、空気流の出力における減衰をより少なく機能することも可能にする。サスペンションタブ５６は、取付けブラケット１４と、シンセティックジェット１２との間に、接続部を形成するために、所望の位置に設置、又は分配されることを含めて、多数の異なる方法で形成され得る。
【００２６】
本発明の例示的な実施形態によれば、サスペンションタブ５６は、シンセティックジェット１２の本体１６と、強固な静止した取付けブラケット１４との間に接続部を提供する、半可撓性材料で構成される。例示的な実施形態によれば、サスペンションタブ５６は、シンセティックジェット１２のスペーサ素子２８（図１〜図４）と、取付けブラケット１４との間に、接続部を形成する。しかしながら、サスペンションタブ５６が、シンセティックジェット１２のプレート２４、プレート２６と、取付けブラケット１４との間の接続部を、代わりに形成し得ることが想定されている。サスペンションタブ５６は、飽和ゴム、及び不飽和ゴムを含む、いかなる数の適切なエラストマー材料で形成されてもよい。一例として、サスペンションタブ５６は、シンセティックジェット１２と、取付けブラケット１４との間に、可撓性接続部、又は半可撓性接続部を提供する、シリコーンエラストマーで形成される。半可撓性のサスペンションタブ５６は、シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に対して、ほぼ静止した位置に保持するのには十分な機械的強度を有するように、しかし、シンセティックジェット１２の運動面から、静止したブラケット１４に（さらには、取付けブラケットが取り付けられる表面、又は基材上に）伝達される、望ましくない振動の量を制限することにより、振動を減衰させる、限定された柔軟性を提供するように、構成される。サスペンションタブ５６の特定の材料組成は、振動減衰量を選択的に制御するように、選択することができる。
【００２７】
サスペンションタブ５６によって提供される振動減衰量は、タブの材料組成だけではなく、サスペンションタブ５６の寸法、位置、及び数量に応じて変化する。したがって、シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に据え付けるために用いられる、サスペンションタブ５６の寸法、位置、及び数量は、振動減衰を選択的に制御するために、シンセティックジェット組立体１０の組み立て／製造中に選択されてもよい。タブに関する様々な実施形態、及び構成が、図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７、図８、及び図９に示されている。サスペンションタブ５６の寸法、位置、及び数量は、特定の実施形態間で変化するが、−各実施形態では−少なくとも１つのサスペンションタブ５６が、シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に、十分に結合させるために、Ｕ字型取付けブラケットにおける脚部、即ちセグメント５８、セグメント６０、セグメント６２のそれぞれに配置されることが認識される。
【００２８】
まず、図５Ａ〜図５Ｃを参照すると、複数のシンセティックジェット組立体１０が示されており、シンセティックジェット組立体１０のそれぞれは、シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に据え付けるために、３つのサスペンションタブ５６を用いている。単一のサスペンションタブ５６が、Ｕ字型取付けブラケットの脚部／セグメント５８、６０、６２のそれぞれに配置されており、サスペンションタブ５６は、取付けブラケット１４と、シンセティックジェットの本体１６との間に、３つの取付け点を提供している。各実施形態では、Ｕ字型のブラケット１４の後部、即ち連結脚部５８に含まれるサスペンションタブ５６は、後脚部５８の中心に配置されている。−一方で、Ｕ字型ブラケット１４の側脚部６０、側脚部６２に含まれるサスペンションタブ５６は、側脚部６０、側脚部６２のそれぞれにおける、前方位置（図５Ａ）、中心位置（図５Ｂ）、又は後方位置（図５Ｃ）に配置され得る。
【００２９】
次に、図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、複数のシンセティックジェット組立体１０が示されており、シンセティックジェット組立体１０のそれぞれは、シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に据え付けるために、４つのサスペンションタブ５６を用いており、サスペンションタブ５６は、取付けブラケット１４と、シンセティックジェットの本体１６との間に、４つの取付け点を提供している。一対のサスペンションタブ５６が、Ｕ字型取付けブラケット１４の後脚部５８に配置されており、サスペンションタブ５６は、後脚部５８のほぼ反対側の端部に配置されている。単一のサスペンションタブ５６が、Ｕ字型取付けブラケット１４の側脚部６０、側脚部６２のそれぞれに配置されており、側脚部６０、側脚部６２のサスペンションタブ５６は、側脚部６０、側脚部６２のそれぞれにおける、前方位置（図６Ａ）、中心位置（図６Ｂ）、又は後方位置（図６Ｃ）のいずれかに配置されている。
【００３０】
さらに他のサスペンションタブ構成を用いる、シンセティックジェット組立体１０のさらなる実施形態が、図７〜図９に示されている。図７では、シンセティックジェット１２を、取付けブラケットに据え付けるために、５つのサスペンションタブ５６を用いるシンセティックジェット組立体１０が示されており、一方図８では、シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に据え付けるために、６つのサスペンションタブ５６を用いるシンセティックジェット組立体１０が示されている。図９では、シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に据え付けるために、３つのサスペンションタブ５６を用いるシンセティックジェット組立体１０が示されている。−これは、図５Ｂに示されるシンセティックジェット組立体１０と同様である。しかしながら、図９のシンセティックジェット組立体１０は、図５Ｂのシンセティックジェット組立体１０よりも薄い構成を有するサスペンションタブ５６を含む。より薄いサスペンションタブ５６は、図５Ｂのシンセティックジェット組立体１０で用いられる、より厚みのあるサスペンションタブ５６と比較して、サスペンションタブ５６によって提供される振動減衰量を変化させるのに役立つ。
【００３１】
図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７、図８、及び図９のシンセティックジェット組立体１０における、サスペンションタブ５６の材料構成、寸法、位置、及び数量が、組立体の振動減衰を選択的に制御すると、上で説明されているが、サスペンションタブ５６の寸法、位置、及び数量はまた、シンセティックジェットの運動面（即ち、プレート２４、プレート２６）のモード形状に影響を及ぼすことが認識される。即ち、サスペンションタブ５６の寸法、位置、及び数量は、シンセティックジェット１２の運動面が、特定の位置において、固定取付けブラケット１４に固定される程度を決定する。サスペンションタブ５６に起因するモード形状におけるこの効果は、シンセティックジェット１２の空気流の出力、及び不均衡な運動面によって発生する音響ノイズ、及び振動に直接関係している。即ち、サスペンションタブ５６により、流れを生み出すために利用される、シンセティックジェット１２の幅全体にわたる、最大振幅が可能になり、かつ、シンセティックジェット１２によって発生する、明らかな音響ノイズを減少させるために、共振周波数が低い、機械的共振モードで動作することも可能になる。したがって、シンセティックジェット組立体１０における、サスペンションタブ５６の材料組成、寸法、位置、及び数量は、シンセティックジェット１２の所望の性能特性に基づいて、選択され得る。
【００３２】
シンセティックジェット１２を、取付けブラケット１４に据え付けるために、サスペンションタブ５６を用いるシンセティックジェット組立体１０が、図５Ａ〜図５Ｃ、図６Ａ〜図６Ｃ、図７、図８、及び図９に示されるような、正方形／長方形のシンセティックジェット１２と、Ｕ字型取付けブラケット１４とを含む構造体に限定されないことが認識される。即ち、他の形状、及び構成を有するシンセティックジェット組立体１０も、本発明の範囲内にあると想定されている。例えば、シンセティックジェットを、取付けブラケットに据え付けるために、３つのサスペンションタブを用いる、円形のシンセティックジェット、及び半円形の取付けブラケットを含むシンセティックジェット組立体１０は、本発明の範囲内にあると考えられる。
【００３３】
上述の本発明の実施形態は、シンセティックジェットを、特定の位置において、静止面に対して固着するために、取付けブラケット１４、及びサスペンションタブ５６の構成を組み込むシンセティックジェット組立体１０を対象としているが、他の取付け機構が用いられ得ることが、想定されている。例えば、上述の取付けブラケット、及びサスペンションタブの一代替案として、シンセティックジェット１２は、「タブ」、即ち、実際の取付けブラケットを必要とすることなく、装置を支持するために、シンセティックジェットの運動部分から外に延びる、柔らかい突起に取り付けられ得る。この場合、突起は、シンセティックジェットの運動部分を、取付けブラケットに連結することはないが、依然として、装置を、静止面から可動に固定している。
【００３４】
したがって、本発明の実施形態が、シンセティックジェット組立体の運動部分を、シンセティックジェット組立体１０の静止部分から隔離するために、シンセティックジェットを、取付けブラケットに対して、可動に固定するように機能するサスペンションタブの構成を含む、シンセティックジェット組立体を提供することが有益である。サスペンションタブは、シンセティックジェットを、シンセティックジェットの運動面が、固定取付け面により強固に取り付けられた場合よりも少ない制約で、特定の位置に固着する（即ち、シンセティックジェットを、特定の所望の位置に配置する）、低コストの方法を提供する。サスペンションタブによりまた、シンセティックジェットが、固定静止面により強固に固着した場合と比較して、シンセティックジェットが生成する正の空気流（即ち、空気流の出力）への減衰に関して、最小限の影響しか及ぼさずに機能することが可能になる。さらにまた、サスペンションタブの材料組成、寸法、位置、及び数量は、シンセティックジェットの作動におけるモード形状に、特定の所望の効果を有するように調整することができる。
【００３５】
したがって本発明の一実施形態によれば、シンセティックジェット組立体は、第１プレートと、第１プレートから間隔を置いて配置された第２プレートと、第１プレート、及び第２プレートを、間隔を置いて配置された関係に維持するために、第１プレートと、第２プレートとの間に配置されたスペーサ素子であって、オリフィスが内部に形成されたスペーサ素子と、流体の流れが生成され、オリフィスから外に噴出するように、アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、第１プレート、及び第２プレートのうちの、少なくとも１つに結合させたアクチュエータ素子とを含むシンセティックジェットを備える。シンセティックジェット組立体はまた、シンセティックジェットを支持するために、シンセティックジェットの周りに配置された取付けブラケットと、シンセティックジェットを、可動に固定された構成で、取付けブラケットに結合させる、複数のサスペンションタブとを備える。
【００３６】
本発明の別の態様によれば、シンセティックジェット組立体を製造する方法は、一連の流体の渦を生成し、噴出させるように構成された、シンセティックジェットを提供することであって、シンセティックジェットが、第１プレートと、第１プレートから間隔を置いて配置された第２プレートと、オリフィスが内部に形成され、第１プレート、及び第２プレートを、間隔を置いて配置された関係に維持するために、第１プレートと、第２プレートとの間に配置されたスペーサ素子と、一連の流体の渦が生成され、オリフィスから外に噴出するように、アクチュエータ素子の偏向を、選択的に引き起こすために、第１プレート、及び第２プレートのうちの、少なくとも１つに結合させたアクチュエータ素子とを備えることを含む。この方法はまた、取付けブラケットを、部分的に、シンセティックジェットの周りに配置することと、複数のサスペンションタブを、シンセティックジェットの本体と、取付けブラケットとの間に形成することであって、複数のサスペンションタブが、シンセティックジェットの本体を、可動に固定された構成で、取付けブラケットに取り付けることとを含む。
【００３７】
本発明のさらに別の態様によれば、シンセティックジェット組立体は、キャビティ、及びオリフィスが内部に形成された本体と、本体の偏向を選択的に引き起こし、これにより、流体の流れが生成され、オリフィスから外に噴出するように、本体に結合した、少なくとも１つのアクチュエータ素子とを備えるシンセティックジェットを含む。シンセティックジェット組立体はまた、複数の脚部を含み、シンセティックジェットを支持するために、部分的に、シンセティックジェットの周りに配置された、Ｕ字型取付けブラケットと、シンセティックジェットを、取付けブラケットに結合させ、少なくとも１つのサスペンションタブが、Ｕ字型ブラケットの各脚部に配置されるように構成された、複数のサスペンションタブとを備える。
【００３８】
本発明を、限られた数の実施形態のみに関連させて、詳細に説明してきたが、本発明が、そのような開示された実施形態に限定されないことは、容易に理解されるであろう。むしろ、本明細書に説明されてはいないが、本発明の趣旨、及び範囲に相当する、いかなる数の、変形、代替、置換、又は均等な構成を組み込むように、本発明を修正することが可能である。また、本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様は、記載した実施形態のうちの、いくつかの実施形態のみを含む可能性があることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されると見なされるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００３９】
１０  シンセティックジェット組立体
１２  シンセティックジェット
１４  ブラケット
１６  本体、ハウジング
１８  ドライバ
２０  キャビティ、内部チャンバ
２２  流体
２４  第１プレート
２６  第２プレート
２８  スペーサ素子
３０  開口、オリフィス
３２  外部容量、外部環境
３４  アクチュエータ
３６  アクチュエータ
３８  ダイヤフラム、第１複合構造体
４０  ダイヤフラム、第２複合構造体
４２  制御ユニットシステム、制御システム、コントローラ組立体
４４  矢印
４６  周囲流体、ガス
４８  矢印
５０  矢印
５２  矢印
５４  装置
５６  サスペンションタブ
５８  後脚部、連結脚部、セグメント
６０  側脚部、セグメント
６２  側脚部、セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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