(57)【要約】  音波を生成することによる冷却のための第１のトランスデューサ３と、音波を生成することによる冷却のための第２のトランスデューサ４と、音響冷却システムによって生成される雑音に対する相殺信号を生成する信号処理ユニット６とを有する前記音響冷却システムである。第２のトランスデューサ４は、前記相殺信号を、少なくとも部分的に前記雑音を相殺する音に変換する。
2010509555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波を生成することによって冷却をする第１のトランスデューサを有する音響冷却システムであって、音波を生成することによって冷却をする第２のトランスデューサと、前記音響冷却システムにより生成される雑音に対する相殺信号を生成する信号処理ユニットとを有し、前記第２のトランスデューサが前記相殺信号を少なくとも部分的に前記雑音を相殺する音に変換することを特徴とする、音響冷却システム。
【請求項２】
前記音響冷却システムにより生成される前記雑音を検出する雑音検出器であって、検出された前記雑音信号を、前記信号処理ユニットに供給する雑音検出器を更に有する請求項１に記載の音響冷却システム。
【請求項３】
前記信号処理ユニットが、所定の相殺信号を生成する、請求項１に記載の音響冷却システム。
【請求項４】
各トランスデューサは、共振器を有している、請求項１乃至３の何れか一項に記載の音響冷却システム。
【請求項５】
前記第２のトランスデューサは、前記第１のトランスデューサを励起する信号の非線形処理によって得られる信号により励起される、請求項１乃至４の何れか一に記載の音響冷却システム。
【請求項６】
前記第２のトランスデューサ駆動電力は、前記第１のトランスデューサの駆動電力に実質的に対応している、請求項１乃至５の何れか一項に記載の音響冷却システム。
【請求項７】
前記共振器は、本質的に平行な方向において延在している、請求項４乃至６の何れか一項に記載の音響冷却システム。
【請求項８】
前記共振器は、本質的に反対の方向を向いている対応する開口を備えて配されている、請求項４乃至６の何れか一項に記載の音響冷却システム。
【請求項９】
冷却のための第１のトランスデューサによって、音波を生成するステップと、
冷却のための第２のトランスデューサによって、音波を生成するステップと、
信号処理ユニットによって、前記音響冷却システムによって生成される雑音に対する相殺信号を生成するステップと、
前記第２のトランスデューサによって、前記相殺信号を少なくとも部分的に前記雑音を相殺する音に変換するステップと、
を有する音響冷却システムを駆動する方法。
【請求項１０】
雑音検出器によって、前記音響冷却システムによって生成された前記雑音を検出し、検出された雑音信号を前記信号処理ユニットに供給するステップを更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記信号処理ユニットのための所定の相殺信号を供給するステップをさらに有する請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
それぞれの共振器によって各トランスデューサからの音波を指向するステップをさらに含んでいる請求項９乃至１１の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振冷却システム、即ち共振させられる冷却システムであって、これにより冷却されるべき対象に向かって指向されることができる脈動空気流を生じる冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、例えば、電気部品が音響共振システムにより冷却される場合における技術が、存在する。この種のシステムで最も重要な構成要素は、例えば圧電素子、ＰＶＤＦ（ポリビニルイジンジフルオリド）材、ラウドスピーカー又は他の何らかの電磁的又は静電トランスデューサのような、音響トランスデューサである。トランスデューサが、例えば、開口共振パイプ又は管又はヘルムホルツ共振器のような、共振器に接続されている場合、脈動空気流が生成される。
【０００３】
この空気流は、冷却目的のために、例えば電子回路及びシステムにおいて又は発光体において、使用されている。脈動気流は、従来の冷却技術を使用する場合に得られていた層状気流よりも、冷却に効果的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
音響共振冷却器の便利な出力は、共振器の放出口における乱気流である。これらが、実際の冷却をもたらす。しかしながら、やむを得ず、多少の周期的な空気の移動もいくらか残っており、我々は、これを音として又はより詳細には雑音として知覚する。
【０００５】
米国特許第６、６２５、２８５号には、雑音低減機能を備えた音響冷却システムが開示されている。当該冷却システムは、冷却器として作用する音響駆動素子を駆動するための入力値を供給する温度及び圧力センサを備えている。当該システムが作動されて、システムを冷やす場合、マイクロフォンにより検出される雑音が生じる。検出された前記雑音は、次いで、システムによって生じた前記雑音を相殺する音を生じるラウドスピーカーのための駆動パラメータを決定するのに使用される。
【０００６】
本発明の目的は、上記の技術および従来技術の改善を提供することにある。
【０００７】
詳細な目的は、暖かい対象を効率的に冷却できると共に、当該システムの雑音レベルも低レベルに保持できる音響冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、音波を生成することによって冷却する第１のトランスデューサと、音波を生成することによって冷却する第２のトランスデューサとを有する音響冷却システムが提供される。信号処理ユニットは、音響冷却システムによって生成される雑音に対する相殺信号を生成し、前記第２のトランスデューサは、前記相殺信号を、少なくとも部分的に前記雑音を相殺する音に変換する。
【０００９】
本発明の冷却システムは、いかなる複雑な雑音低減手段も組み込むことを必要とせずに、雑音が低減されるという点において、有利である。むしろ、雑音の相殺も、冷却を実行する構成要素によって実施される。好ましくは、それぞれのトランスデューサのための音波は、流体として発生し、好ましくは、雑音は完全に相殺される。
【００１０】
当該音響冷却システムは、音響冷却システムによって生成される雑音を検出する雑音検出器であって、検出された雑音信号を信号処理ユニットに供給する雑音検出器を有し得て、動的な雑音相殺が達成され得る点において有利である。
【００１１】
前記信号処理ユニットは、所定の相殺信号を生成しても良く、より単純な冷却システムが使用され得るという点において有利である。
【００１２】
各トランスデューサは、所望の共振が脈動気流ごとに得られ得ることにおいて有利である共振器を、有し得る。
【００１３】
前記第２のトランスデューサは、前記第１のトランスデューサを励起している信号の非線形処理によって得られる信号によって励起されることができ、前記トランスデューサの非線形性を扱うという可能性を提供し、即ち前記第１のトランスデューサのための駆動値の基本周波数の倍音（harmonics）における信号成分を有する雑音相殺することが可能である。
【００１４】
前記第２のトランスデューサの駆動電力は、前記第１のトランスデューサの駆動電力に実質的に対応し得て、前記第２のトランスデューサの単純かつ効率的な制御を提供する。前記駆動電力が前記トランスデューサにより発揮される冷却を生成するために使用される電力であると理解される。
【００１５】
前記共振器はほぼ平行な方向に延在し得て、又は前記共振器は、前記冷却システムの多用途かつ柔軟な構成を提供するために、ほぼ反対の方向を向いている対応する開口を備えて配され得る。
【００１６】
本発明の他の見地によれば、音響冷却システムを駆動する方法であって、冷却する第１のトランスデューサによって、音波を生成するステップと、冷却する第２のトランスデューサによって、音波を生成するステップと、信号処理ユニットによって、前記音響冷却システムによって生成される雑音に対する相殺信号を生成するステップと、前記第２のトランスデューサによって、前記相殺信号を少なくとも部分的に前記雑音を相殺する音に変換するステップと、を有する方法が、提供される。
【００１７】
当該方法は、雑音検出器によって、前記音響冷却システムにより生成される前記雑音を検出するステップをさらに有し得る。
【００１８】
当該方法は、前記信号処理ユニットのための所定の相殺信号を供給するステップも含み得る。
【００１９】
本発明の方法は、それぞれの共振器によって、各トランスデューサからの音波を指向するステップを更に含み得る。
【００２０】
本発明の方法は、本発明の冷却システムに関連して上述された特徴の何れかを組み込むことができ、同じ対応する効果がある点に留意する必要がある。前記トランスデューサにより生成される音は、もちろん、いかなる適切な周波数も有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施例による冷却システムの概略図である。
【図２】第２実施例による冷却システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施例は、今、例として、添付の概略図を参照して記載される。
【００２３】
図１は、２つのトランスデューサ３、４を備える音響冷却システム１を図示している。各トランスデューサ３、４は、冷却のための音波を生成しており、それぞれの開口部１０、１１を備えているそれぞれの音響共振器７、８を有している。図１の実施例において、共振器７、８は、互いに平行に配されている。信号発生器１３は、第１のトランスデューサ３に正弦波駆動信号Ｓ１を送り、同じ信号Ｓ１が、非線形回路１４及び信号処理ユニット６を介して、前記第２のトランスデューサに送られる。
【００２４】
開口１０、１１は、典型的には、冷やされるべき暖かい対象（図示せず）に向けて指向されて配置されており、温度センサ（図示せず）は、入力値を、駆動信号Ｓ１のレベル、すなわちシステム１により発揮されるべき冷却のレベルの決定のための信号発生器１３に供給する。
【００２５】
システム１が作動されている場合、雑音が、通常、生成され、前記雑音は雑音検出器５又はマイクロフォンにより検出される。検出された前記雑音は、信号εとして信号処理ユニット６に送られる。
【００２６】
信号発生器１３から非線形回路１４まで送られる信号Ｓ１は、非線形回路１４によって、Ｓ１の倍音周波数成分を含む信号Ｓ'１に変換される。
Ｓ'１は、例えば、周期的なパルス形信号または「鋸歯」信号でもよい。
【００２７】
もちろん、前記信号のうちの１つから得られる音が、他の信号から得られる音を相殺できる限り、信号Ｓ１およびＳ'１を生成するいかなる適切な方法も使用されることができる。
【００２８】
例えば、２つの信号Ｓ１およびＳ'１は、値をｓｉｎ（０）からｓｉｎ（２π）にわたっている値を有するルックアップテーブルから検索することにより生成されることができる。各信号は、前記ルックアップテーブルを繰り返し横断するそれぞれのポインタと関連付けられており、前記ポインタが異なっているので、位相シフトされた正弦波信号が生成される。前記ポインタのうちの１つを、例えば、他の前記ポインタの速度の２倍で前記ルックアップテーブルを横断させることも可能であり、結果として、２つの倍音信号を生じる。
【００２９】
他の変形において、２つの信号Ｓ１およびＳ'１は、サイン／コサイン発生器を使用し、それぞれの角度値を各信号Ｓ１，Ｓ'１に割り当てることによって、生成される。このことにより、２つの入力値を適応させることのみによって、前記信号のための任意の位相を生成できるようになる。もちろん、位相シフトされている又は倍音の信号がＳ１，Ｓ'１の信号を生成するための他の何らかの適切な三角法の公式を使用することも可能である。
【００３０】
信号処理ユニット６は、雑音信号εと信号Ｓ'１との間の相関を最小にすることによって、Ｓ'１を適応的にフィルタリングする適応制御要素９を有している。次いで、得られた信号Ｓ''１は、雑音検出器５により検出される雑音を相殺する共に冷却を実施するように第２の変換器４を駆動するために使用される。
【００３１】
即ち、 前記信号Ｓ'１は適応フィルタでフィルタリングされ、この正確な伝達関数は、マイクロフォンの出力信号εにより決定される。適応化の基準は、εとＳ'１との間の相関をできるだけ小さくすることである。これは、（アナログか又はデジタルかの何れかの）適応フィルタリングの分野において、知られている手順である。これは、任意に選択されることができる様々な方法で実行されることができる。εをできるだけ小さくすることにより、前記マイクロフォンの位置における、元の音響励起信号の残り（これは、望まれていない雑音を生じる）は最小化され、望まれていない雑音は、かなり低減される。
【００３２】
前記音響波の比較的大きい波長（典型的には、大気に関して、１ｋＨｚにおける３４ｃｍ）のため、雑音検出器５の正確な位置における完全な雑音相殺が、共振器放出口１０、１１から、より大きな距離における改良されたノイズ特性もたらす。
【００３３】
好ましくは、第２のトランスデューサ４は、冷却出力の観点から、第１のトランスデューサ３に「続いて」いる。第１のトランスデューサ３が、如何なる理由であっても、よりしっかりと働き始めた場合、第２のトランスデューサ４は、自動的に同じように働く。このことは、第１のトランスデューサ３の冷却動作が、冷却されるべき対象の前記実際の温度に依存して（例えば温度センサを介して）なされる場合、第２のトランスデューサ４が、これに応じて、自身の冷却動作を自動的に適応化することを意味する。
【００３４】
１つの変形において、雑音検出器５が除かれており、この場合、雑音相殺信号のための所定のパラメータは、信号処理ユニット６に格納されている。これらのパラメータの決定は、好ましくは、例えば、システム１からの特定の距離における一時的なマイクロフォンを使用し、前記一時的なマイクロフォンの位置における雑音が相殺されるように前記パラメータを決定することによって、冷却システム１の組立ての間に実行される。
【００３５】
図２は、図１と同じ構成要素が同じ符号を有している第２実施例を図示している。ここで、共振器７、８は、これらの開口１０、１１が反対方向を向いて配されており、雑音検出器５は、共振器７、８の側部に配されている。
【００３６】
実際には、冷却システム１の詳細な用途（特に、この物理的形状及び冷却されるべき対象の位置）が、前記トランスデューサ／共振器のどの配置が最も適切であるかを決定する。
【００３７】
いかなる適切な雑音相殺の方法の原理も、本発明の範囲を逸脱することなく使用されることができる点に留意する必要がある。
【００３８】
当該システムが２つのトランスデューサを有すると記載されている場合であっても、前記トランスデューサのうちの少なくとも１つが、雑音の相殺及び冷却の提供の両方をするように構成されている限り、任意の適切な数のトランスデューサが使用されることができる。
【００３９】
好ましくは、２つのトランスデューサ３、４は、流体（例えば空気）の音波を生成するが、前記音波はいかなる適切な媒体においても生成されることができる。
【図１】
2010509555.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2010509555.tif 000005
2010509555.tif 000006
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