TWI475180B - 合成噴流裝置 - Google Patents

Description

合成噴流裝置

本發明係關於一種噴流裝置，特別係有關於一種提供散熱用之合成噴流裝置。

合成噴流(synthetic jet)之流場為紊流，其熱對流效果比層流更佳，因此可應用到散熱領域。傳統合成噴流致動器包含腔體、振膜以及出口。振膜可上下振動，當振膜向上擠壓腔體時，腔體內空氣從出口噴出，形成合成噴流。當振膜向下運動時，腔體即可從外界吸入空氣。如此週而復始，致動器可從出口噴出不連續之合成噴流。但是習知合成噴流致動器通常是出氣口與進氣口共用，因此當振膜運動時會將已噴出之氣體吸回腔體內部，故常容易導致噴出之流量降低，進而降低熱傳效率。

此外，習知合成噴流致動器與散熱器(如鰭片)結合，形成散熱機構。合成噴流致動器所噴出之氣體會與鰭片發生熱交換，因此當進氣時會有部分被加熱的氣體被吸回到腔體內部，使得腔體內溫度升高而影響散熱效率。

本發明之一實施例提供一種合成噴流裝置，包含一基座、一框體、一第一構件、一泵膜片、一第二構件、一閥膜片、一磁性元件、一第一線圈以及一第二線圈。前述框體固定於前述基座上。前述泵膜片連接前述第一構件與前 述框體。前述閥膜片連接前述第二構件與前述基座，對應前述泵膜片進行振動，其中前述基座、前述框體、前述第一構件、前述第二構件、前述泵膜片以及前述閥膜片之間形成一腔體，且前述腔體具有一進氣口與一出氣口。

當前述第一構件朝一第一方向運動時，前述第二構件朝一第二方向運動並封住前述出氣口，使外部空氣經由前述進氣口流入前述腔體內，其中前述第二方向相反於前述第一方向。

當前述第一構件朝前述第二方向運動時，前述第二構件朝前述第一方向運動並封住前述進氣口，使前述腔體內的空氣由前述出氣口噴出。

於一實施例中，前述進氣口形成於前述第二構件與前述框體之間，且前述出氣口形成於前述基座上。

於一實施例中，前述合成噴流裝置更包括一熱交換器，前述熱交換器連接前述基座並且形成有複數個鰭片。

於一實施例中，前述泵膜片環繞前述第一構件，且前述閥膜片環繞前述第二構件，其中前述第二構件具有一通孔，外部空氣從前述進氣口流入前述腔體內，並依序經過前述通孔以及前述出氣口而流出前述腔體。

於一實施例中，前述合成噴流裝置更包括一磁性元件、一第一線圈以及一第二線圈，前述磁性元件固定於前述框體內，並且位於前述第一、第二構件之間，前述第一、第二線圈分別設置於前述第一、第二構件上並且環繞前述磁性元件。

於一實施例中，前述合成噴流裝置更包括一支架，前述支架固定於前述基座上，並且連接前述框體以及前述磁性元件，藉以將前述磁性元件固定於前述框體內。

於一實施例中，前述磁性元件為一永久磁鐵。

於一實施例中，前述第一線圈與前述第二線圈被通入交電流以驅使前述泵膜片、前述閥膜片以及前述第一、第二構件產生週期性振動。

於一實施例中，當前述第一線圈受一第一磁力作用而使前述泵膜片和前述第一構件朝前述第一方向運動，前述第二線圈受一第二磁力作用而使前述閥膜片與前述第二構件朝前述第二方向運動。

於一實施例中，當前述第一線圈受一第三磁力作用而使前述泵膜片和前述第一構件朝前述第二方向運動，前述第二線圈受一第四磁力作用而使前述閥膜片與前述第二構件朝前述第一方向運動。

於一實施例中，前述合成噴流裝置更包括一線圈單元、一第一磁鐵以及一第二磁鐵，前述第一、第二磁鐵分別設置於前述第一、第二構件上，前述線圈單元固定於前述框體內，並且位於前述第一、第二磁鐵之間。

於一實施例中，前述合成噴流裝置更包括一支架，前述支架固定於前述基座上，並且連接前述框體以及前述線圈單元，藉以將前述線圈單元固定於該框體內。

於一實施例中，前述線圈單元被通入交流電以驅使前述泵膜片、前述閥膜片以及前述第一、第二構件產生週期 性振動。

首先請一併參照第1、2圖，本發明一實施例之合成噴流裝置10包含有一基座15、一框體20、一支架21、一第一構件41、一泵膜片42、一第二構件51、一閥膜片52、一磁性元件60以及一熱交換器70。如第1、2圖所示，基座15底部結合熱交換器70，而基座15頂部依序設置有第二構件51、框體20、磁性元件60位於框體20內及第一構件41。在基座15的一表面上設置有定位元件25，使閥膜片52分別連接定位元件25與第二構件51之端緣。其中框體20與第二構件51及基座15是分離的，所以框體20下端緣與基座15、第二構件51間產生一間隙，提供外部氣體進入框體20內。支架21固定於熱交換器70上(如第1與第5圖所示)並且穿過框體20以連接磁性元件60，藉此可將磁性元件60固定於框體20內，其中磁性元件60係位於第一、第二構件41、51之間。在一實施例中，前述磁性元件60可為一永久磁鐵，且磁性元件60具有N極與S極。

由第2圖中可以看出，泵膜片42係環繞第一構件41周緣，並且分別連接第一構件41和框體20之上端緣，其中在第一構件41內部設有環狀之第一線圈43，且第一線圈43環繞前述磁性元件60上方或周緣，例如環繞N極上方或周緣。其中第一線圈43可設置於第一構件41的第一 表面40上。在一實施例中，第一線圈43與第一構件41可為一體成型。此外，第二構件51中央形成有一通孔54，且閥膜片52環繞第二構件51周緣，閥膜片52分別連接第二構件51之端緣和基座15上之定位元件25。其中，在第二構件51內部設有第二線圈53，且第二線圈53環繞前述磁性元件60下方或周緣，例如環繞S極下方或周緣。其中，第二線圈53可設置於第二構件51的第二表面50上。在一實施例中，第二線圈53與第二構件51可為一體成型。其中，可將第一線圈43與第二線圈53的電線線路沿著支架21引導至合成噴流裝置10外部與一電源相連接。

前述框體20與第一構件41、第二構件51、泵膜片42、閥膜片52間可定義出一腔體30，其中在框體20的框體壁下端緣與第二構件51間則形成有進氣口31，而該基座15與第二構件51間形成有出氣口32與通孔54連通。在本實施例中，前述進氣口31係形成於第二構件51和框體20之下端緣間，而出氣口32則是形成在基座15上。

如第1、2圖所示，前述熱交換器70係連接於基座15下方並形成有複數個鰭片77設置於基座15周緣。基座15可為圓形，其中複數個鰭片77係輻射狀地設置在基座15的周緣與下方，且鰭片77係等距離的環狀排列。當使用時可透過熱交換器70的底側連接一熱源，例如LED底部，藉以利用熱交換器70周圍的鰭片77進行散熱。於一實施例中，前述基座15與熱交換器70亦可以一體成型的方式製作。

接著請參閱第3圖，進一步地更清楚描述磁性元件60與第一構件41、第一線圈43與第二構件51、第二線圈53的動作原理。當第一、第二線圈43、53被通入交流電時，由於電流周圍所產生的磁場會與磁性元件60作用，進而可產生向上或向下之磁力(勞倫茲力)。舉例而言，當第一線圈43被施加的電流方向如第3圖所示時，第一線圈43與磁性元件60之間會產生相斥的磁力(第一磁力)，此時泵膜片42和第一構件41會朝第一方向A1運動，進而可使外部空氣經由進氣口31吸入至腔體30內(如第3圖中箭頭S1方向所示)。

同理，當第二線圈53被施加的電流方向如第3圖所示時，第二線圈53和磁性元件60之間也會產生相斥的磁力(第二磁力)，此時閥膜片52和第二構件51會朝第二方向A2運動。當第二構件51係朝第二方向A2時會封住基座15之出氣口32，因此在第一、第二構件41、51分別沿第一、第二方向A1、A2運動的情況下，外部空氣可經由進氣口31被有效地吸引進入腔體30內，進而使合成噴流裝置10處於一吸氣狀態。

如第4圖所示，當交流電相位轉換時，被通入第一、第二線圈43、53內的電流方向則會隨之反轉，此時第一線圈43和磁性元件60之間會產生相吸的磁力(第三磁力)，使得泵膜片42和第一構件41朝第二方向A2運動；同理，當第二線圈53被施加的電流方向如第4圖所示時，第二線圈53和磁性元件60之間也會產生相吸的磁力(第四磁 力)，此時閥膜片52和第二構件51則會朝第一方向A1運動。

當泵膜片42和第一構件41朝第二方向A2運動時，腔體30會受到壓縮，因此腔體30內部之空氣可依序經過第二構件51中央之通孔54、第一流道73以及出氣口32而排出腔體30，藉以產生一合成噴流，上述合成噴流可經過基座15內部之第二流道75引導至熱交換器70以進行熱交換(如第4圖中箭頭S2方向所示)，其中第二流道75係貫穿基座15。

由第4圖可清楚地看出，當第二構件51朝第一方向A1運動時會封住進氣口31，因此腔體30內部之空氣能夠經過第二構件51中央之通孔54、第一流道73以及出氣口32經第二流道75而排出，使合成噴流裝置10處於一噴氣狀態；換言之，當第一、第二構件41、51分別沿第二、第一方向A2、A1運動時，可有效地將腔體30內部空氣排出以產生合成噴流，且此時並不會有任何外部空氣流入腔體30內。接著請一併參閱第5、6圖，在本發明另一實施例之合成噴流裝置中，其與前述實施例結構大致相同，相同部分在此不予贅述，而本實施例與前述實施例不同處在於：基座15的高度約略和熱交換器70相當，且基座15和熱交換器70可以一體成型的方式製作；其中，在基座15內部設有第二流道75，且在第二流道75的側邊形成有一噴氣口71，藉由出氣口32排出之合成噴流可依序經過前述第二流道75與噴氣口71而朝水平方向噴出，進而可和 熱交換器70周圍的鳍片進行熱交換。從第5圖與第6圖可以看出，複數個鰭片77係輻射狀地設置在基座15的周緣與下方。其中鰭片77係等距離的環狀排列，且第二流道75並未貫穿基座15。

本實施例基本上第一構件41、第一線圈43、泵膜片42、第二構件51、第二線圈53、閥膜片52與磁性元件60的動作原理與前述實施例相同。於一實施例中，前述第一線圈43與第二線圈53可被通入特定頻率之交流電，因此泵膜片42、閥膜片52以及第一、第二構件41、51可配合交流電之頻率而產生週期性的振動。或者，前述第一線圈43與第二線圈53亦可分別連接獨立的驅動電路，藉以個別控制第一、第二構件41、51之運動。

請參閱第7圖，在本發明另一實施例之合成噴流裝置10中，亦可將一第一磁鐵46以及一第二磁鐵56分別固定於第一、第二構件41、51上，並且將一線圈單元61固定於支架21上，其中前述線圈單元61係位於第一、第二磁鐵46、56之間，當線圈單元61被通入交流電時，由於電流周圍所產生的磁場會與第一、第二磁鐵46、56作用，進而可透過相吸或相斥的磁力分別帶動第一、第二磁鐵46、56朝上方(第一方向A1)或下方(第二方向A2)運動，藉此同樣可以驅使泵膜片42、閥膜片52以及第一、第二構件41、51產生週期性的振動，進而產生合成噴流。

綜上所述，本發明藉由將合成噴流裝置的進氣口與出氣口分開設置，可避免排出之流體進行熱交換後再被吸回 至腔體內，由於每次排出合成噴流裝置之流體均為未經過熱交換的冷流體，因此相較於傳統的合成噴流裝置而言可大幅提升熱交換的效率。

雖然本揭露以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

A1‧‧‧第一方向

A2‧‧‧第二方向

S1、S2‧‧‧箭頭

10‧‧‧合成噴流裝置

15‧‧‧基座

20‧‧‧框體

21‧‧‧支架

25‧‧‧定位元件

30‧‧‧腔體

31‧‧‧進氣口

32‧‧‧出氣口

40‧‧‧第一表面

41‧‧‧第一構件

42‧‧‧泵膜片

43‧‧‧第一線圈

46‧‧‧第一磁鐵

50‧‧‧第二表面

51‧‧‧第二構件

52‧‧‧閥膜片

53‧‧‧第二線圈

54‧‧‧通孔

56‧‧‧第二磁鐵

60‧‧‧磁性元件

61‧‧‧線圈單元

70‧‧‧熱交換器

71‧‧‧噴氣口

73‧‧‧第一流道

75‧‧‧第二流道

77‧‧‧鰭片

第1圖係表示本發明一實施例之合成噴流裝置立體圖；第2圖係表示本發明一實施例之合成噴流裝置剖面圖；第3圖係表示本發明一實施例之合成噴流裝置處於吸氣狀態時之示意圖；第4圖係表示本發明一實施例之合成噴流裝置處於噴氣狀態時之示意圖；第5圖係表示本發明另一實施例之合成噴流裝置立體圖；第6圖係表示本發明另一實施例之合成噴流裝置剖面圖；以及第7圖係表示本發明另一實施例之合成噴流裝置剖面圖。

A1‧‧‧第一方向

A2‧‧‧第二方向

S2‧‧‧箭頭

10‧‧‧合成噴流裝置

15‧‧‧基座

20‧‧‧框體

21‧‧‧支架

25‧‧‧定位元件

30‧‧‧腔體

32‧‧‧出氣口

40‧‧‧第一表面

41‧‧‧第一構件

42‧‧‧泵膜片

43‧‧‧第一線圈

50‧‧‧第二表面

51‧‧‧第二構件

52‧‧‧閥膜片

53‧‧‧第二線圈

54‧‧‧通孔

60‧‧‧磁性元件

70‧‧‧熱交換器

73‧‧‧第一流道

75‧‧‧第二流道

77‧‧‧鰭片

Claims (13)

1. 一種合成噴流裝置，其中包含：一基座；一框體，設置於該基座上方；一第一構件；一泵膜片，分別連接該第一構件與該框體之上端緣；一第二構件，設置於該基座與該框體間；一閥膜片，分別連接該第二構件與該基座，對應該泵膜片進行振動，其中該基座、該框體、該第一構件、該第二構件、該泵膜片以及該閥膜片之間形成一腔體，且該腔體具有一進氣口與一出氣口；當該第一構件朝一第一方向運動時，該第二構件朝一第二方向運動並封住該出氣口，使外部空氣經由該進氣口流入該腔體內，其中該第二方向相反於該第一方向；當該第一構件朝該第二方向運動時，該第二構件朝該第一方向運動並封住該進氣口，使該腔體內的空氣由該出氣口噴出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之合成噴流裝置，其中該進氣口形成於該第二構件與該框體之間，且該出氣口形成於該基座上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之合成噴流裝置，其中該合成噴流裝置更包括一熱交換器，該熱交換器連接該基座並且形成有複數個鰭片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之合成噴流裝置，其中該泵膜片環繞該第一構件，且該閥膜片環繞該第二構件， 其中該第二構件具有一通孔，外部空氣從該進氣口流入該腔體內，並依序經過該通孔以及該出氣口而流出該腔體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之合成噴流裝置，其中該合成噴流裝置更包括一磁性元件、一第一線圈以及一第二線圈，該磁性元件固定於該框體內，並且位於該第一、第二構件之間，該第一、第二線圈分別設置於該第一、第二構件上並且環繞該磁性元件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之合成噴流裝置，其中該合成噴流裝置更包括一支架，該支架固定於該基座上，並且連接該框體以及該磁性元件，藉以將該磁性元件固定於該框體內。
7. 如申請專利範圍第5項所述之合成噴流裝置，其中該磁性元件為一永久磁鐵。
8. 如申請專利範圍第5項所述之合成噴流裝置，其中該第一線圈與該第二線圈被通入交電流以驅使該泵膜片、該閥膜片以及該第一、第二構件產生週期性振動。
9. 如申請專利範圍第8項所述之合成噴流裝置，其中當該第一線圈受一第一磁力作用而使該泵膜片和該第一構件朝該第一方向運動，該第二線圈受一第二磁力作用而使該閥膜片與該第二構件朝該第二方向運動。
10. 如申請專利範圍第9項所述之合成噴流裝置，其中當該第一線圈受一第三磁力作用而使該泵膜片和該第一構件朝該第二方向運動，該第二線圈受一第四磁力作用而使該閥膜片與該第二構件朝該第一方向運動。
11. 如申請專利範圍第1項所述之合成噴流裝置，其中該合成噴流裝置更包括一線圈單元、一第一磁鐵以及一第二磁鐵，該第一、第二磁鐵分別設置於該第一、第二構件上，該線圈單元固定於該框體內，並且位於該第一、第二磁鐵之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之合成噴流裝置，其中該合成噴流裝置更包括一支架，該支架固定於該基座上，並且連接該框體以及該線圈單元，藉以將該線圈單元固定於該框體內。
13. 如申請專利範圍第11項所述之合成噴流裝置，其中該線圈單元被通入交流電以驅使該泵膜片、該閥膜片以及該第一、第二構件產生週期性振動。