JP4677744B2 - 噴流発生装置、電子機器及び噴流発生方法 - Google Patents

Description

本発明は、噴流を発生させて電子部品等の発熱体を冷却する噴流発生装置、この噴流発生装置を搭載した電子機器及び噴流発生方法に関する。

従来から、ＰＣ（Personal Computer）の高性能化に伴うＩＣ（Integrated Circuit）等の発熱体からの発熱量の増大が問題となっており、様々な放熱の技術が提案され、あるいは製品化されている。その放熱方法として、例えばＩＣにアルミなどの金属でなる放熱用のフィンを接触させて、ＩＣからの熱をフィンに伝導させて放熱する方法がある。また、ファンを用いることにより、例えばＰＣの筐体内の温まった空気を強制的に排除し、周囲の低温の空気を発熱体周辺に導入することで放熱する方法もある。あるいは放熱フィンとファンとを併用することにより、放熱フィンで発熱体と空気の接触面積を大きくしつつ、ファンにより放熱フィンの周囲の暖まった空気を強制的に排除する方法もある。

しかしながら、このようなファンによる空気の強制対流では、放熱フィンの下流側でフィン表面の温度境界層が生起され、放熱フィンからの熱を効率的に奪えないという問題がある。このような問題を解決するためには、例えばファンの風速を上げて温度境界層を薄くすることが上げられる。しかし、風速を上げるためにファンの回転数を増加させることにより、ファンの軸受け部分からの騒音や、ファンからの風が引き起こす風切り音などによる騒音が発生するという問題がある。

上記温度境界層を破壊し、放熱フィンからの熱を効率よく空気に逃がす方法として、合成噴流を用いたものがある。これはチャンバ内に設けられた往復するピストンなどにより生じる空気の動きを、チャンバの一端に設けられた孔から噴出させるものである。この孔から噴出された空気は合成噴流と呼ばれ、空気の混合を促進し上記温度境界層の破壊を引き起こし、従来のファンによる強制対流に比べ効率よく放熱することができる（例えば、特許文献１参照。）。
米国特許第６１２３１４５号明細書（ＦＩＧ．８等）

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ピストンの往復運動による空気振動が音波として伝搬するため、この音による騒音が問題となる。また、近年のＩＣの高クロック化によって発生する熱量は増加の一途をたどっているため、例えばその発熱によって放熱フィン付近に形成される温度境界層を破壊するためには、そのＩＣや放熱フィンに向けてこれまでより多量の空気を送り込まなければならない。そうすると、上記特許文献１におけるＦＩＧ．１Ａ等に示された装置のように、振動膜を振動させて空気を噴出させる装置であっても、その振動の振幅を上げて空気の噴出量を上げなければならない。したがってその振動膜の振動数が可聴帯域にある場合には、その振動膜の騒音も問題となる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、極力騒音の発生を抑制しつつ、発熱体から発せられる熱を効果的に放熱することができる噴流発生装置、これを搭載した電子機器及び噴流発生方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備する。

本発明において、互いに弱め合うようにとは、複数の吐出手段により生じた音波が伝播される領域の一部またはすべてにおいて、当該音波が互いに弱め合うようにすることを含む意味である。以下、同様である。

本発明では、制御部によって複数のチャンバから生じる夫々の音波が互いに弱め合うようにしている。これにより、例えばＩＣチップ等の発熱体の高クロック化に伴い当該発熱体からの発熱量が増加しても効果的に放熱することができるとともに、騒音の発生を防止することができる。

制御部は、各チャンバによって生じる音波を弱め合うようにするために、例えばその音波の位相、周波数及び振幅のうち少なくとも１つを制御すればよい。

本発明の一の形態によれば、前記各開口のうち、少なくとも一組の前記チャンバが夫々有する開口の間隔をｄ（ｍ）、前記一組のチャンバによって生じる夫々の音波の波長をλ（ｍ）とした場合、ｄ<λ／２を満たす。この場合に、音波の波長λは複数のチャンバごとにすべてほぼ同一であるとすれば、例えばそのチャンバごとに設けられた開口から発生した音波のほぼ最大振幅同士で強め合う箇所がなくなるので、騒音の発生を極力防止することができる。

本発明においては、前述のｄ<λ／２の条件が満たされれば、各チャンバについては種々の形態とすることが可能である。

例えば、チャンバが２つのときは夫々のチャンバから発生する音波の位相を３６０／２＝１８０°ずらして振動機構を振動させると波形が反転して音波が弱め合うことになる。

また、例えば吐出手段がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つのときには、夫々のチャンバから発生する音波の波長と振幅を等しくし、ＡとＢから同位相の波形を発生させ、ＣとＤから、ＡとＢに対して位相が１８０°ずれた波形を発生させれば音波は弱め合うことになる。

さらに、チャンバの数がｎ（ｎ＝２，３，４，・・・）であり、夫々のチャンバから発生する音波の波長と振幅が略等しい場合、制御部により、各々のチャンバから発生する音波の波形が、３６０／ｎ［度］なる位相差となるように制御することも可能である。これにより、ｎ個のチャンバを含むシステム全体で音波の合成波形が互いに弱め合うことになる。

また、チャンバの数がｎ（ｎ＝２，３，４，・・・）であり、夫々のチャンバから発生する音波の波長が何れもλで振幅も略等しく、隣接する開口の間隔が夫々ｄ（ｍ）であった場合、ｄ<λ／｛２（ｎ−１）｝とすることも可能である。この場合、最も離れた開口の距離がλ／｛２（ｎ−１）｝となり、この距離に対して波長が充分に長いので、位置・方向性によらず各吐出手段から発生する音波の合成波形は、位置・方向性によらず互いに弱め合うこととなる。すなわち、チャンバごとに設けられた開口から発生した音波のほぼ最大振幅同士で強め合う箇所がなくなるので、騒音の発生を極力防止することができる。

また、例えばチャンバがＡ，Ｂ，Ｃの３つのときに、各々のチャンバから発生する音波の波長を何れもλとし、チャンバＡ、Ｂから発生する音波については何れも振幅ａの同位相の波形とし、チャンバＣから発生する音波については振幅２×ａで（前記Ａ、Ｂから発生する音波の位相とは）逆位相の波形になるように構成することも可能である。この場合は、チャンバがＡ，Ｂ，Ｃから発生する各音波の音波の合成波形は、各波形の山部と谷部が弱め合って合成波形フラットなものとなり、消音効果が得られることとなる。

さらに上記の場合、ｄ<λ／｛６（ｎ−１）｝とすることにより、例えば、１つのチャンバで、振動機構が有する１つの振動板を設ける場合の音より小さくすることができる。

また、各チャンバの形状や大きさ等を同じものの他、上記ｄとλの関係条件さえ満たすようにすれば、チャンバの形状や大きさはどのようなものであってもかまわない。また、２つのチャンバの配置関係も問わない。したがって、例えば、発熱体を内蔵した電子機器に本発明に係る噴流発生装置を搭載した場合、その発熱体と噴流発生装置との位置関係は適宜変更することができ、電子機器の設計が容易となる。

本発明の一の形態によれば、前記制御部は、８０〜１５０（Ｈｚ）で前記振動機構の振動を制御する。これにより、人間の聴感特性上、例えば１（ｋＨｚ）の音波に比べて、１／２０以下の騒音レベルに音を低減することができるため、静粛性を損なわずに発熱体を冷却することができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記各チャンバのうち少なくとも一つに取り付けられた吸音材または蓋部材をさらに具備する。これにより、さらに音を低減させることができる。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は、前記各チャンバ内に夫々配置された振動板を有する。本発明では、例えば振動板の数を増やすほど、あるいは振動板の振幅を大きくするほど、これら複数の振動板の振動による合成噴流の流量を増やすことができる。したがって例えばＩＣチップ等の発熱体の高クロック化に伴い発熱体からの発熱量が増加しても効果的に放熱することができる。一方、振動板の数を増やしたり、振幅を大きくしたりしても、制御部が、複数の振動板の振動により生じる音波の振動が互いに弱め合うように、当該冷媒の振動を制御するので、効果的に放熱しつつ騒音の発生を防止することができる。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は、前記各チャンバのうち、少なくとも一組のチャンバを仕切るように設けられた振動板を有する。開口は、チャンバが複数の振動板によって仕切られる数ごとに設けられていてもよいし、それより多くてもかまわない。また、振動板の数は単数でも複数でもよいことは言うまでもない。例えば振動板が１つの場合、制御部は、例えば振動板に正弦波の振動で駆動させるように制御することで、複数の開口から生じる音波を互いに弱め合うようにすることができる。

本発明の一の形態によれば、前記チャンバの数をｎとした場合、前記制御部は、前記夫々の音波の位相差を３６０／ｎ［度］に制御する。これにより、ｎ次以外の高調波を弱め合うようにすることができる。この場合、そのｎ次以外の高調波の整数倍の周波数成分を持つ高調波も同様に弱め合うようにすることができる。ここで言う「夫々音波の位相差」とは各音波の基本周波数のみに着目した当該各音波の位相差である。

本発明の一の形態によれば、前記制御部は、各チャンバによって生じる音波の振幅をすべてほぼ同じに制御し、前記各チャンバによって生じる夫々の音波に含まれる振動のうち、夫々のｎ次高調波同士の合成波による騒音レベルが、前記各チャンバのうち１つのチャンバによって生じる音波の騒音レベルよりも小さくなるようにｎが設定されている。また、このように、位相差を３６０／ｎ［度］に設定した場合、もちろんｐｎ（ｐは２以上の整数）次の高調波同士も強め合うことになる。しかし、ｎ次よりさらに高い次数の高調波は振幅も小さいため、当該ｐｎ次の高調波同士の合成波の振幅も当該１つのチャンバによって生じる音波の振幅よりも小さくなる。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は、振動方向である第１の方向に垂直な面に対してほぼ対称な形状の振動板を有する。このような対称構造とすることにより、各音波及びその音波の高調波の振幅等を極力同一にすることができ、静粛性をより向上させることができる。

本発明の一の形態によれば、前記制御部は、前記振動機構を振動させるための定格入力より低い入力で当該振動機構を振動させる。これにより、高調波成分が低減され、騒音を抑制することができる。入力とは、例えば電力あるいは電圧である。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は、振動する方向に垂直な面に対して非対称な形状を有する第１の振動板と、前記第１の振動板とほぼ同一形状を有し、該第１の振動板の振動方向とほぼ同一方向に振動するように、かつ、当該振動方向で前記第１の振動板とは逆向きに配置された振動を与える第２の振動板とを有する。このような構成によれば、非対称な形状を有する振動板であっても、互いに逆向きに配置することで全体的な対称性を確保することができる。したがって、複数のチャンバにより生じる夫々の音波の波形を極力同一にすることができ、静粛性の向上を図ることができる。非対称な形状の振動板としては、例えばコイル部やマグネット部を有するスピーカの形状を有するものを用いることができる。

本発明の一の形態によれば、前記制御部は、前記振動機構を前記第１の周波数で振動させるための駆動信号を生成する第１の信号生成部と、前記第１の周波数とは異なる周波数であって、前記振動機構を前記第１の周波数で振動させたときに該振動機構に含まれる第２の周波数での振動を発生させないようにするための該振動機構の駆動信号を生成する第２の信号生成部とを有する。第２の周波数とは、例えば、第１の周波数を基本周波数とした場合の高調波成分である。これにより、第１の周波数での振動が互いに弱め合うようしさえすれば、従来のひずみ成分を伴う振動板を使用しても、効果的に騒音を低減することができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記各チャンバによって生じる夫々の音波を検出する音波検出部をさらに具備し、前記制御部は、前記音波の検出信号に基づき当該夫々の音波を制御する。このようなフィードバック制御により、より確実に噴流発生装置の静粛化を図ることができる。また、振動機構の経時変化などにより、その振動特性が変化したとしても、騒音を低減させることが可能となる。

本発明の一の形態によれば、前記各チャンバは、当該各チャンバのうち、少なくとも２つのチャンバでなる第１のチャンバ群と、少なくとも２つのチャンバでなる第２のチャンバ群とで構成され、前記振動機構は、前記第１のチャンバ群に含まれた前記冷媒に振動を与える第１の振動板と、前記第２のチャンバ群に含まれた前記冷媒に振動を与える第２の振動板とを有し、前記制御部は、前記第１のチャンバ群から生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記第２のチャンバ群から生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記第１のチャンバ群からの第１の合成音波と前記第２のチャンバ群からの第２の合成音波とが互いに弱め合うように、前記第１及び第２の振動板の振動を制御する。本発明では、第１のチャンバ群で弱め合った第１の合成音波と、第２のチャンバ群で弱め合った第２の合成波とがさらに合成されて弱め合うので、さらに騒音の低減を図ることができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記互いに弱め合った合成音波がさらに弱められるような別の音波を生成する音波生成部をさらに具備する。これにより、さらに騒音の低減を図ることができる。音波生成部としては、例えば、前記弱め合った合成音波の位相と逆位相でほぼ同じ振幅の音波を生成するものであればよい。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は振動板を有し、当該噴流発生装置は、貫通孔を有し、前記振動板により仕切られてチャンバ群を形成する筐体をさらに具備し、前記振動機構は、前記筐体の外部に配置され、前記振動板を駆動するためのアクチュエータと、前記貫通孔に挿通されて振動板に接続され、前記アクチュエータの動きに同期して可動するロッドとを具備する。ここで言うチャンバ群とは、ｎ個のチャンバが（ｎ−１）個の振動板によって仕切られて構成されるものである。ただしｎは２以上の整数である。アクチュエータとしては、例えば電磁駆動するものが用いられる。以下、同様である。アクチュエータが筐体の内部にあると、チャンバにそのアクチュエータの熱がこもる可能性があり、熱がこもると放熱の能力が低下する。しかしながら、本発明ではそのような不都合を回避することができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、貫通孔を有し、前記振動板により仕切られてチャンバ群を形成する筐体をさらに具備し、前記振動機構は、前記筐体の外部に配置され、前記振動板を駆動するためのアクチュエータと、前記貫通孔に挿通されて振動板に接続され、前記アクチュエータの動きに同期して可動するロッドとを具備する。本発明では、アクチュエータが筐体の外部に配置されるので、各チャンバの容積または形状等を極力等しくすることができる。したがって、騒音低減の効果を向上させることができる。また、上述のようにアクチュエータが筐体の内部にあるとチャンバに熱がこもるといった問題を回避することができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記筐体に設けられ、前記ロッドの、前記第１の方向とは異なる第２の方向の振動を吸収する吸収部材をさらに具備する。これにより、ロッドのぶれを抑えることができ、振動板を安定して振動させることができる。また、例えば、吸収部材が貫通孔を覆うように設けられることにより、振動板が振動したときに筐体内部の冷媒が当該貫通孔から漏れることを防止することができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記貫通孔、または該貫通孔付近に設けられた、前記ロッドの第１の軸受をさらに具備する。第１の軸受は固体に限られず、流体であってもよい。以下、「軸受」の文言が含まれる発明について、「固体」または「流体」と限定されているものを除き、同様である。特に、流体軸受を用いることにより、筐体の密閉性及び静音性が向上する。流体としては、例えば油が用いられる。

本発明の一の形態によれば、前記ロッドは前記振動板を貫通し、当該噴流発生装置は、前記筐体における前記第１の軸受に対向する位置に設けられた、前記ロッドの第２の軸受をさらに具備する。これにより、第１の軸受のみ用いられる場合より安定してロッドが可動するので、安定した振動板の振動が得られる。また、ロッドが筐体の一側から他側まで延びるように構成されるので、チャンバごとの容積または形状等を等しくすることができる。これにより、より騒音の低減を図ることができる。ロッドは第１の軸受と対向する位置で第１の筐体を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記貫通孔を介する前記筐体の内外の連通を遮断するためのシール部材をさらに具備する。これにより、チャンバの気密性が高まり、効率よく噴流を発生させることができる。シール部材は固体でも流体でもよいことは以下同様である。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記ロッドと前記第１の軸受との隙間を介する前記筐体の内外の連通を遮断するためのシール部材をさらに具備する。これにより、チャンバの気密性が高まり、効率よく噴流を発生させることができる。第２の軸受にもシール部材が設けられていてもよい。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、第１の貫通孔を有し、前記振動板のうち第１の振動板により仕切られて第１のチャンバ群を形成する第１の筐体と、前記第１の貫通孔に対向する第２の貫通孔を有し、前記振動板のうち第２の振動板によりより仕切られて第２のチャンバ群を形成する第２の筐体とをさらに具備し、前記振動機構は、前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に配置され、前記第１及び第２の振動板を駆動するためのアクチュエータと、前記第１及び第２の貫通孔に挿通されて前記第１及び第２の振動板とを接続し、前記アクチュエータの動きに同期して可動するロッドとを有する。本発明では、アクチュエータ１つで少なくとも２つの振動板を振動させることができる。したがって、少ない電力で冷媒の吐出量を増やすことができ、冷却効率を向上させることができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記第１の貫通孔、または該第１の貫通孔付近に設けられた、前記ロッドの第１の軸受さらに具備する。これにより、安定してロッドが可動する。同様に、噴流発生装置は、第２の貫通孔に設けられた、ロッドの軸受をさらに具備してもよい。

本発明の一の形態によれば、前記ロッドは前記第１の振動板を貫通し、当該噴流発生装置は、前記第１の筐体における前記第１の軸受に対向する位置に設けられた、前記ロッドの第２の軸受をさらに具備する。これにより、第１の軸受のみ用いられる場合より安定してロッドが可動するので、安定した振動板の振動が得られる。同様に、ロッドは第２の振動板を貫通し、噴流発生装置は、前記第１の筐体における前記第１の軸受に対向する位置に設けられた、前記ロッドの軸受をさらに具備してもよい。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記ロッドが挿通される第３の貫通孔を有し、前記振動板のうち該第３の貫通孔に挿通された前記ロッドが接続される第３の振動板により仕切られて第３のチャンバ群を形成する第３の筐体をさらに具備する。本発明では、例えば冷却対象となる発熱体の数や配置によって、筐体の数を調整することができる。しかも、筐体の数に比例して冷媒の吐出量を増やすことができる一方で、アクチュエータは依然として１つで足りる。したがって省電力、コストの抑制、噴流発生装置の小型化を実現することができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記第１の貫通孔を介する前記第１の筐体の内外の連通を遮断するための第１のシール部材、及び前記第２の貫通孔を介する前記第２の筐体の内外の連通を遮断するための第２のシール部材のうち少なくとも一方をさらに具備することを特徴とする噴流発生装置。これにより、チャンバの気密性が高まり、効率よく噴流を発生させることができる。シール部材は固体でも流体でもよい。

本発明の一の形態によれば、前記アクチュエータは、前記第１及び第２の貫通孔を覆うように前記第１及び第２の筐体に当接し、当該噴流発生装置は、前記ロッドと前記アクチュエータとの隙間を介する、前記第１の筐体と前記第２の筐体との連通を遮断するためのシール部材をさらに具備する。本発明は、例えば、アクチュエータにより第１の筐体と第２の筐体とが連結されている場合に特に有効である。本発明では、シール部材により、第１の筐体内部と第２の筐体内部との連通を遮断することができるので、第１及び第２の筐体の夫々で効率よく冷媒を吐出させることができる。

本発明の一の形態によれば、前記アクチュエータは、前記第１及び第２の貫通孔を覆うように前記第１及び第２の筐体に当接し、前記アクチュエータは、前記ロッドの軸受と、前記ロッドと前記軸受との隙間を介する、前記第１の筐体と前記第２の筐体との連通を遮断するシールするシール部材とを有する。本発明では、シール部材により、第１の筐体内部と第２の筐体内部との連通を遮断することができるので、第１及び第２の筐体の夫々で効率よく冷媒を吐出させることができる。

本発明の一の形態によれば、前記アクチュエータは、流体圧により前記ロッドを可動させるための流体圧発生部を有する。流体圧発生部は、例えば水圧、油圧、または空気圧等により圧力を発生させばよい。

本発明の一の形態によれば、前記アクチュエータは、回転子と、前記回転子の回転運動を前記ロッドに伝達するリンク機構とを有する。回転子が用いられるアクチュエータとは、一般的な回転式のモータであり、リニアモータに比べコストを抑制することができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、側壁と、一端及び他端が夫々前記側壁から前記筐体の外部及び内部に向けて突出するように設けられた前記冷媒の吐出ノズルとを有し、前記各チャンバを形成する筐体をさらに具備する。チャンバ内にノズルの他端が配置されることにより、ノズルの長さを極力長くすることができ、発生する音の周波数を低くすることができる。人間の聴感特性上、周波数が低い音ほど音が小さく聴こえるので、本発明によれば、発生する音を極力小さくすることができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記各チャンバのうち少なくとも１つのチャンバから前記冷媒を吐出させるための曲折したノズルをさらに具備する。これにより、例えば、曲折の方向等に応じて、様々な発熱体の配置に対応して当該発熱体を冷却することができる。また、例えば、異なるチャンバから夫々延びる少なくとも一組のノズルを、上記の距離ｄを満たすように、チャンバの配列方向とは異なる方向で配列させることもできる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、前記各チャンバのうち少なくとも１つのチャンバから前記冷媒を吐出させるためのフレキシブルなノズルをさらに具備することを特徴とする噴流発生装置。これにより、様々な発熱体の配置に応じてノズルの方向を可変させることができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、第１の発熱体に向けて前記各チャンバのうち少なくとも１つのチャンバから前記冷媒を吐出させるための第１のノズルと、前記第１の発熱体とは別の第２の発熱体に向けて前記各チャンバのうち少なくとも１つのチャンバから前記冷媒を吐出させるための第２のノズルとをさらに具備する。これにより、夫々別の位置に配置された複数の発熱体を狙って冷媒を吐出させることができる。羽根車を回転させる従来のファンでは、本発明のように局所的に冷却することはできない。第１のノズルと第２のノズルとは同じチャンバからの冷媒を吐出させるものであってもよいし、それぞれ別のチャンバからの冷媒を吐出させるものであってもよい。

本発明の一の形態によれば、前記第１のノズルは直線状をなし、前記第２のノズルは曲折している。これにより、第２のノズルの曲折の方向等に応じて、様々な発熱体の配置に対応して当該発熱体を冷却することができる。

本発明の一の形態によれば、前記第１のノズルは、第１の長さ及び前記冷媒が流れる方向に垂直な第１の断面積でなる第１の流路を有し、前記第２のノズルは、第１の長さより長い第２の長さ及び前記第１の断面積より広い第２の断面積でなる第２の流路を有する。これにより、第２の流路の流路抵抗が大きくなることを回避することができ、適切な量の冷媒を第２のノズルから吐出させることができる。

本発明の一の形態によれば、噴流発生装置は、発熱体の熱を放熱するための複数の放熱フィンを備えたヒートシンク上に配置され、前記各放熱フィンが立設する立設方向にほぼ平行な側面を有し、前記各チャンバのうち少なくとも一組のチャンバを形成する筐体と、前記各放熱フィンに向けて前記筐体の側面から曲折して延びるように設けられ、前記一組のチャンバからそれぞれ前記冷媒を吐出させるための少なくとも一組のノズルとをさらに具備する。これにより、ノズルが設置される当該筐体の側面を前記ヒートシンクに対向させる場合に比べ、ヒートシンクに対する噴流発生装置の設置が容易となる。また、本発明の配置により、ヒートシンクと噴流発生装置とを含めた包絡体積を極力小さくすることができる。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は、振動の方向に沿うように立設された側壁であって、第１の端部と、前記振動方向で前記第１の端部と反対側に設けられた第２の端部とを有する側壁を有する振動板と、前記第１の端部を支持する第１の支持部材と、前記第２の端部を支持する第２の支持部材とを有する。このように振動の方向に配列された第１の支持部材と第２の支持部材とによって側壁が支持されることにより、振動板の横振れを防止して安定した振動を得ることができる。また、横振れが抑えられることにより、例えば振動機構が振動板を振動させるための駆動機構が電磁駆動のものである場合、ステータと可動部材とが衝突しにくくすることができる。このように衝突しにくくすることで、ステータと可動部材との隙間を狭くすることができコイルにかかる磁界を強くできる。その結果、駆動機構は効率よく駆動力を得ることができる。さらに、衝突しにくくすることで、高次モードの振動を抑制することができ、ノイズを低減することができる。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は、前記振動の方向に沿うように立設された側壁を有する振動板と、前記側壁を前記振動方向に摺動可能に支持する支持部材とを有する。これにより、軸受部材が支持する側壁の支持面積を大きくすることができるので、振動板の横振れを防止して安定した振動を得ることができる。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は、側壁と前記支持部材との間に介在された潤滑材を有する。これにより、振動板がスムーズに振動できるようなり、また、各チャンバ間での気密性を高めることができる。

本発明の一の形態によれば、前記振動機構は、振動板と、前記振動板の周囲で該振動板を支持する支持部材と、前記振動板を駆動するための駆動部と、前記振動板及び前記支持部材に取り付けられるように配線され、前記制御部からの電気的な制御信号を前記駆動部に伝達するための導線とを有する。これにより、導線が振動板及び支持部材と一体的に動くようになるので、空中に配線される場合に比べ断線することを抑制することができる。

本発明の一の形態によれば、前記支持部材は、前記振動板の周囲に沿って螺旋状に形成された溝を有し、前記導線は、前記溝に沿って配線されている。導線が振動板や支持部材と一体的に動くように構成されていても、例えば導線が、支持部材の変形量が大きい方向、すなわち振動板の中央から外側に向かう方向に沿って配線される場合には、導線に大きな応力が加わり断線する可能性がある。しかし、本発明ではそのような問題を回避することができる。本発明において、溝とは、蛇腹のような形状も含む。

本発明に係る電子機器は、発熱体と、開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として前記発熱体に向けて吐出させるための振動機構と、前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備する。

本発明において、発熱体としては、例えばＩＣチップや抵抗等の電子部品、あるいは放熱フィン等が挙げられるが、これらに限られず発熱するものなら何でもよい。電子機器としては、コンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電化製品等が挙げられる。以下、同様である。

本発明に係る噴流発生方法は、開口を夫々有する複数のチャンバに含まれた冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して前記冷媒を脈流として吐出させる工程と、前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記冷媒に与える振動を制御する工程とを具備する。

本発明では、複数のチャンバによって生じる夫々の音波が互いに弱め合うようにしている。これにより、例えばＩＣチップ等の発熱体の高クロック化に伴い当該発熱体からの発熱量が増加しても効果的に放熱することができるとともに、騒音の発生を防止することができる。

本発明に係る噴流発生装置は、媒体を脈流として夫々吐出する複数の吐出手段と、前記複数の吐出手段によって生じる夫々の音波が互いに打ち消されるように、当該音波の振幅及び位相のうち少なくとも一方を調整する波形調整手段とを具備する。

本発明において、互いに打ち消されるようにとは、複数の吐出手段により生じた音波が伝播される領域の一部またはすべてにおいて、当該音波が互いに打ち消されるようにすること、あるいは互いに弱め合うようにすることを含む意味である。以下、同様である。

本発明では、波形調整手段によって複数の吐出手段によって生じる夫々の音波が互いに打ち消されるようにしている。これにより、例えばＩＣチップ等の発熱体の高クロック化に伴い当該発熱体からの発熱量が増加しても効果的に放熱することができるとともに、騒音の発生を防止することができる。

波形調整手段は、複数の吐出手段によって生じる音波を打ち消すために、例えばその音波の位相、あるいは振幅を調整すればよい。

本発明の一の形態によれば、前記媒体は気体であり、該気体に振動を与える振動体をさらに具備し、前記複数の吐出手段は、前記振動体により振動が与えられた気体を外部へ噴出させるための開口を夫々有し、前記波形調整手段は、前記振動体の振動を制御する制御手段を有する。制御手段が、振動体の振動を制御することにより、発生する音波が互いに打ち消されて騒音の発生を防止することができる。

本発明の一の形態によれば、前記複数の吐出手段が夫々有する開口のうち、少なくとも一組の吐出手段の開口の間隔をｄ（ｍ）、前記一組の吐出手段によって生じる夫々の音波の波長をλ（ｍ）とした場合、ｄ<λ／２を満たす。各々の吐出手段が夫々チャンバを有する構成とすることが可能である。この場合に、音波の波長λは複数のチャンバごとにすべてほぼ同一であるとすれば、例えばそのチャンバごとに設けられた開口から発生した音波のほぼ最大振幅同士で強め合う箇所がなくなるので、騒音の発生を極力防止することができる。

以上のように、本発明によれば、騒音の発生を防止しつつ、発熱体から発せられる熱を効果的に放熱することができる。また、ひずみ成分である高調波成分の振動による騒音をも抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る噴流発生装置を示す斜視図である。図２はその断面図である。

噴流発生装置１は、例えば独立した２つの筐体１１及び１２を有している。筐体１１及び１２には、夫々振動機構５及び６が取り付けられている。この振動機構５及び６は、振動板７及び８を有しており、振動板７及び８は柔軟な膜状の物質、たとえばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルム等により形成されている。振動機構５及び６は、例えばスピーカの構造を有しており、図示しないコイル、マグネット等でなっている。振動板７及び８はその振動の方向に対して非対称な形状を有している。

筐体１１及び１２はそれぞれチャンバ１１ａ及び１２ａを形成し、チャンバ１１ａ及び１２ａには夫々気体が満たされている。気体としては例えば空気を用いることができる。筐体１１及び１２の側面には例えば開口としてノズル１３及び１４が夫々複数設けられている。このようなノズル１３（またはノズル１４）は複数設けられていなくてもチャンバごとに１つずつ設けられるようにしてもかまわない。また、ノズル１３等は、図１及び図２に示すように筐体１１等から突出した形状でなくてもよく、例えば筐体１１等の壁面が開口されているだけでもよい。

筐体１１及び１２の夫々の上部には穴部１１ｂ及び１２ｂが形成され、これらの穴部１１ｂ及び１２ｂを覆うように振動機構５及び６が取り付けられている。

振動機構５及び６の振動は制御部１０によって制御されるように構成されている。制御部１０は、例えば、振動機構５及び６のコイルに正弦波の交流電圧を印加するための電源回路１５と、振動機構５及び６の振動の波形を制御するための制御回路１６とを有している。後述するように、制御部１０は制御回路１６を用いて、振動機構５及び６の夫々の振動により発生する空気の振動を互いに打ち消し合うように、または弱め合うように振動機構５及び６の駆動を制御する。

筐体１１及び１２は、剛性の高い物質、例えばアルミ等の金属によって構成されている。形状は例えば直方体状である。筐体１１及び１２は、例えば、形状、材質、開口等の形状を等しくしたものを用いる。また振動板７及び８等についても、形状、材質等を等しくしたものを用いる。

以上のように構成された噴流発生装置１の作用を説明する。制御部１０が振動機構５及び６を駆動し、振動板７及び８を正弦波振動させることにより、チャンバ１１ａ及び１２ａ内の容積が増減する。チャンバ１１ａ及び１２ａの容積変化に伴い、それらチャンバ１１ａ及び１２ａの圧力が変化し、これに伴い、夫々ノズル１３及び１４を介して空気の流れが脈流として発生する。例えば、振動板７がチャンバ１１ａの容積を増加させる方向に変位すると、チャンバ１１ａの圧力は減少し、これによりノズル１３を介して筐体１１の外部の空気がチャンバ内に流れ込む。逆に、振動板７がチャンバ１１ａの容積を減少させる方向に変位すると、チャンバ１１ａの圧力は増加し、これによりチャンバ１１ａにある空気がノズル１３を介して筐体１１の外部に噴出される。振動機構６、チャンバ１２ａ等についても同様である。この噴出された空気を例えば高熱部に吹き付けることにより、高熱部を冷却することができる。

一方、振動板７及び８の振動は、音波となって空気中を伝搬する。すなわち、ノズル１３及び１４を介した空気の噴流とは別個に、振動板７及び８の振動によって、チャンバ１１ａ及び１２ａから外部にかけて空気の粗密が形成され、縦波である音波が発生する。この音波が騒音となる。特に、ノズル１３及び１４から音が発生する。

このような騒音の発生を抑制するため、図３に示すように、筐体１１及び１２から発生した気体の振動を互いに打ち消し合うように、または弱め合うように振動板７及び８の振動を制御部１０により制御する。具体的には、例えば振動板７及び８の振動の波形がほぼ等しく、かつ、逆位相となるように制御する。これにより、音波が互いに弱め合い騒音が低減される。

図４は噴流発生装置１を用いて、例えばＩＣチップ等の熱を放熱するときの例を示す斜視図である。ＩＣチップ５０は例えばヒートスプレッダ（またはヒートパイプの機能を有する熱輸送体）５１に接触して設けられ、ヒートスプレッダ５１には複数の放熱フィン５２が取り付けられている。噴流発生装置１は、例えばノズル１３及び１４からの気体の噴出方向を放熱フィン５２に向けて配置されている。

ＩＣチップ５０から発せられる熱はヒートスプレッダ５１で拡散され放熱フィンに伝達される。そうすると、放熱フィン５２の近傍は高熱の空気が滞留して温度境界層が形成されてしまう。そこで、例えば上記振動機構５及び６の振動によってノズル１３及び１４から発生した噴流を放熱フィン５２に向けて吹き付ける。この噴流によって当該温度境界層が破壊され、効率よく放熱される。

本実施の形態によれば、例えば振動機構５等の数を増やし、また筐体１１等の数を増やすほど、あるいは、振動機構５等の振幅を大きくするほど、これら振動機構５等の振動による合成噴流の流量を増やすことができる。したがって、例えば、ＩＣチップの高クロック化に伴い当該ＩＣチップからの発熱量が増加しても効果的に放熱することができる。一方、振動機構５等の数を増やしたり、振幅を大きくしたりしても、制御部１０によって音波が互いに弱め合うように、当該音波の振動の位相を制御する。すなわち、効果的に放熱しつつ騒音の発生を防止することができる。

また、本実施の形態に係る噴流発生装置１は、ノズル１３（または１４）がＹ方向に複数配列されているので、発熱体、例えば放熱フィン５２等のＹ方向の長さにも適宜合わせて効率的に放熱することができる。

また、本実施の形態によれば、少なくとも振動板を正弦波で振動させて音波を相殺させているため、例えば送風を作るためのファンを２つ用いて互いの騒音が弱め合う場合に比べてきれいに音を相殺することができる。１つのファンから出力される音波は一般に雑音が多いため、そのようなファンを２つ用いて音を消すことは困難である。

次に、噴流発生装置１を用いた場合の騒音低減の効果の実験結果について説明する。この実験で用いた噴流発生装置１は、その大きさが例えば図１に示すように、
ａ＝１００（ｍｍ）、ｂ＝１８（ｍｍ）、ｃ＝５０（ｍｍ）、ｄ＝２０（ｍｍ）、ｅ＝２５（ｍｍ）、ｆ＝４０（ｍｍ）、ノズル１３及び１４の径をφ＝３（ｍｍ）・・・条件（１）
としている。また、振動機構５及び６の振動数を人の可聴領域である１００（Ｈｚ）程度とした。

ここで、図５は人の聴感特性を示したグラフである。このグラフは、ＪＩＳ規格で規定された等ラウドネス曲線（Ａ特性のもの）であり、２０（Ｈｚ）〜２０（ｋＨｚ）の周波数帯域において、人が同じ音圧レベルに晒されたときに、どれほどの大きさに聞こえるかを表したものである。すなわち、１（ｋＨｚ）の音波を基準として、各周波数の音がどれだけの大きさで聴こえるかを表したものである。この図より、同じ音圧レベルでも、１（ｋＨｚ）の音に比べ５０（Ｈｚ）の音は３０（ｄＢ）小さく聴こえるということがわかる。音圧レベルＬｐ（ｄＢ）は以下の式（１）で定義される。
Ｌｐ＝２０ｌｏｇ（ｐ／ｐ０）・・・式（１）
ｐは音圧（Ｐａ）、ｐ０は基準音圧（２０μＰａ）である。

図６は、音圧計を用いて噴流発生装置１の騒音を測定した結果を示すグラフである。このグラフでは人の可聴領域である約２０（Ｈｚ）〜２０（ｋＨｚ）の周波数帯域の音波の測定結果である。また、このグラフは、人が感じる「騒音レベル」ではなく、「音圧レベル」を示している。したがって、このグラフは上記Ａ特性の補正（人の聴感特性に合うように音圧レベルを補正したもの）をかけたものではない。したがって、この図６に示すグラフでは、周波数が低いほど音圧レベルは高くなっているが、人が感じる騒音としてはほとんど変わらない。このグラフより、１００（Ｈｚ）で最も効果的に音波の弱め合いが見られた。

さらに、図１に示すようにノズル１３とノズル１４との距離をｄ（開口間の距離）とし、音波の波長をλ（ｍ）とした場合、
ｄ<λ／２・・・式（２）
を満たすようにすれば、次のような効果が得られる。すなわち、ノズル１３等から発生した音波のほぼ最大振幅同士で強め合う箇所がなくなるので、騒音の発生を極力防止することができる。このような効果が得られる理由について、以下説明する。

例えば図７に示すように、２つのチャンバ１１ａ及び１２ａの開口１３と開口１４との距離がｄの場合に、ＡＰ、ＢＰの距離を夫々ｈ、ｉとする。｜ｈ−ｉ｜が、夫々のチャンバ１１ａ及び１２ａの音源Ａ、Ｂから発せられるほぼ同じ波長λを有する音波の、当該λの２分の１より小さく、かつ、そのときの２つの音波が逆位相となれば、２つの音波は弱め合う。ここで、三角形の定義より、｜ｈ−ｉ｜は最大極限でｄ、すなわち、｜ｈ−ｉ｜<ｄとなるので、結局ｄが半波長以下、すなわち、ｄ<λ／２となればよい。このようにｄを設定すれば、２つの音波のほぼ最大振幅同士で強め合う箇所がなくなる。

このことは、例えば図８に示すような２つの音源Ａ、Ｂから発せられる音波の波面からも理解することができる。この図では、太線が音源Ａの波面であり、細線が音源Ｂの波面である。また、夫々の波面の実線が山で、破線が谷とする。音源Ａ、Ｂ間の距離ｄがｄ<λ／２で、かつ、逆位相となっており、これにより、複数の点Ｃ（白丸）で２つの音波の最大振幅同士で弱め合い、最大振幅同士で強め合う箇所がなくなる。

本実施の形態においては、前述の式（２）が満たされれば、チャンバ等については種々の形態とすることが可能である。

例えば、チャンバが２つのときは夫々のチャンバから発生する音波の位相を３６０／２＝１８０°ずらして振動板７及び８を夫々振動させると波形が反転して音波が弱め合うことになる。

また、図９に示すように、例えばチャンバがＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つのときには、夫々のチャンバから発生する音波の波長と振幅を等しくし、ＡとＢから同位相の波形を発生させ、ＣとＤからＡとＢに対して位相が１８０°ずれた波形を発生させれば音波は弱め合うことになる。

さらに、チャンバの数がｎ（ｎ＝２，３，４，・・・）であり、夫々のチャンバから発生する音波の波長と振幅が略等しい場合、制御部１０により、各々のチャンバから発生する音波の波形が、３６０／ｎ［度］なる位相差となるように構成することも可能である。かかる構成により、ｎ個のチャンバを含むシステム全体で音波の合成波形が互いに弱め合うことになる。具体的には、図１０は、例えばｎ＝３の場合における音波の位相差を示したものであり、３つの波形Ｘ，Ｙ及びＺの位相差を夫々１２０度ずつずらせばよい。これにより、合成波が太線Ｗで示す波形になり、音波が弱め合う。

また、チャンバの数がｎ（ｎ＝２，３，４，・・・）であり、夫々のチャンバから発生する音波の波長が何れもλで振幅も略等しく、隣接するチャンバの開口の間隔が夫々ｄ（ｍ）であった場合、
ｄ<λ／｛２（ｎ−１）｝・・・式（３）
とすることも可能である。この場合、最も離れた開口同士の距離がλ／｛２（ｎ−１）｝となり、この距離に対して波長が充分に長いので、位置・方向性によらず各チャンバから発生する音波の合成波形は、位置・方向性によらず互いに弱め合うこととなる。すなわち、チャンバごとに設けられた開口から発生した音波のほぼ最大振幅同士で強め合う箇所がなくなるので、騒音の発生を極力防止することができる。

また、例えばチャンバがＡ，Ｂ，Ｃの３つのときに、各々のチャンバから発生する音波の波長を何れもλとし、チャンバＡ、Ｂから発生する音波については何れも振幅ａの同位相の波形とし、チャンバＣから発生する音波については振幅２×ａで（前記Ａ、Ｂから発生する音波の位相とは）逆位相の波形になるように構成することも可能である。この場合は、チャンバがＡ，Ｂ，Ｃから発生する各音波の音波の合成波形は、各波形の山部と谷部が弱め合って合成波形フラットなものとなり、消音効果が得られることとなる。

図１１は、噴流発生装置１を用いた以上の実験において、距離ｄがλ／１８０〜λ／２の場合をパラメータとした２つの音波の合成波を算出したグラフである。縦軸の振幅は、各パラメータの相対値と考えればよい。ここで、実験条件は上記条件（１）に、さらに、
音波の速度３４５（ｍ／ｓ）、振動数ｆ＝１００（Ｈｚ）・・・条件（２）
を条件とした。この場合、λ＝ｖ／ｆよりλ＝３．４５（ｍ）となる。ここで２つの音源の振幅は夫々１としている。

このグラフからわかるように、ｄ＝λ／６で振幅が最大で１となる。つまり、
ｄ<λ／６・・・式（４）
とすることにより１つのチャンバで１つの振動板を設ける場合の音より小さくすることができることがわかる。また、３つの音源の場合は、２ｄ<λ／６とすればよい。すなわち、振動板の数をｎ（ｎ＝２，３，４，・・・）とした場合、
ｄ<λ／｛６（ｎ−１）｝・・・式（５）
を満たすようにすれば、１つのチャンバで１つの振動板を設ける場合の音より小さくすることができる。

上述したように、条件（２）の場合、λ＝３．４５（ｍ）であるので、式（２）のｄ<λ／２＝１．７２５（ｍ）、あるいは式（４）のｄ<λ／６＝０．５７５（ｍ）を満たせばよい。本実験で用いた噴流発生装置１は、そのｄを０．０２５（ｍ）としているので、十分に式（２）及び（４）を満たしている。

このように、２つのチャンバの形状や大きさ等を同じものの場合、ｄが、例えば上記式（２）または式（４）さえ満たすようにすればチャンバの形状や大きさはどのようなものであってもかまわない。２つのチャンバの配置関係も問わず、開口やノズルの形状も問わない。したがって、例えば、発熱体を内蔵した電子機器に噴流発生装置１を搭載した場合、その発熱体と噴流発生装置１との位置関係は適宜変更することができ、電子機器の設計が容易となる。

図１２は他の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。この噴流発生装置２１は、１つの筐体２２内の空間を例えば１つの振動機構２５によって２つのチャンバ２２ａ及び２２ｂに区画されて構成されている。チャンバ２２ａ及び２２ｂは形状、容積等がほぼ同じとなるように設けられている。チャンバ２２ａと２２ｂとでチャンバ群が構成される。このように区画されたチャンバ２２ａ及び２２ｂに夫々対応するように、筐体２２に開口２２ｃ及び２２ｄが形成されている。この開口２２ｃ（または２２ｄ）は１つであってもよいし、複数であってもよい。開口２２ｃ及び２２ｄの形状、大きさ等はほぼ等しく形成されている。筐体２２や振動板２７等の材質等は図１に示すものと同じでよい。振動機構２５としても、上記実施の形態と同様に例えばスピーカを用いることができる。また、振動機構２５を制御する制御部２０は、例えば正弦波の交流電圧を印加するための電源回路等を含むものである。

以上のように構成された噴流発生装置２１の作用を説明する。制御部２０が振動機構２５駆動し、振動板２７を正弦波振動させることにより、各チャンバ２２ａ及び２２ｂの圧力が交互に増減する。これに伴い、夫々開口２２ｃ及び２２ｄを介して空気の流れが発生する。この空気の流れは、開口２２ｃと２２ｄとにおいて、筐体２２の内部から外部へ、外部から内部へ流れるように交互に発生する。このように筐体２２の外部へ空気が噴出されることで、この噴出された空気を例えば高熱部に吹き付けて高熱部を冷却することができる。

一方、振動板２７の振動によって、開口２２ｃ及び２２ｄからの噴流とは別個に、音波となって開口２２ｃ及び２２ｄを介して空気中を伝播する。開口２２ｃ及び２２ｄから発生する音波は、同一の振動板の表と裏から発生するものであり、夫々のチャンバ２２ａ及び２２ｂの形状等、夫々の開口２２ｃ及び２２ｄの形状などを等しくしているため、波形が等しく、位相が反転したものとなる。したがって、開口２２ｃ及び２２ｄを介して発生する音波が相殺され騒音が抑制される。

特に、開口２２ｃと開口２２ｄとの距離ｄが上記式（２）や式（３）を満たせばより騒音を低減することができる。

この図１２に示す実施の形態に係る噴流発生装置２１の変形例として、例えば振動機構を３つ以上設ける場合には、夫々の振動板の振幅や位相を調整することで互いに音波が弱め合うようにすることができる。

図１３はさらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す斜視図である。この噴流発生装置４１は、複数のノズル４３及び複数のノズル４４が２つの筐体１１及び１２において距離ｄをおいて交互に配列されている。特にこの例では、複数のノズル４３及び複数のノズル４４が一次元的に配列されている。このようにしても、上記各実施の形態に係る噴流発生装置と同様の効果を得ることができる。すなわち、距離ｄさえ上記式（２）や式（４）を満たすようにすれば、騒音を防止しつつ効果的に放熱処理を行うことができる。

本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、筐体１１等に吸音材及び蓋部材を設けるようにしてもよい。吸音材としては、例えばグラスウールを用いることができる。これにより、さらに騒音を低減させることができる。

以上の説明では、チャンバの形状や材質、開口の形状、ならびに、振動板やその振動板の駆動装置の形状、材質等を等しくしたが、夫々のチャンバの開口から発生する音波は、波形が等しく、位相が反転したものであればよく、夫々のチャンバや振動板の形状等は異なったものとしてもよい。

また、複数の音波を互いに打ち消し合うように、または弱め合うようにその波形を制御するための手段として、上記各実施の形態では、チャンバに設けられた開口間の距離や振動機構の振動の制御を例に挙げた。しかし、これらに限られず、チャンバの形状や材質、構造、開口の形状等によって波形を調整することもできる。また、位相を制御する場合のほか、振幅や周波数を制御して、複数の音波が互いに弱め合うようにしてもよい。

以上の説明では、チャンバに設けられた開口の数について言及していないが、開口を多数設けてもよい。

上記実施の形態では、振動機構としてスピーカを例に挙げたが、これに代えて、例えば圧電素子を用いた振動機構であってもかまわない。また、本実施の形態に係る噴流発生装置は、必ずしも振動機構を有する構成としなくてもよく、例えば、ルーツポンプのようにロータの回転によって噴流を発生させる構成としてもよい。

図１４は、例えば上記チャンバを２つ用いた場合に、それら２つのチャンバから夫々生じる音波の位相差を１８０°ずらした波形を示す図である。図示するように、基本周波数の成分の波形３１及び３２は１８０°ずれているため互いに弱め合うが、それらの高調波成分（ひずみ成分）の波形３３及び３４は同位相となるので強め合ってしまう。２次高調波成分の整数倍の高調波成分を持つ振動、すなわち、４次、６次、・・・も同様に強め合う。つまり、２次高調波及び２次高調波の整数倍の高調波による振動が発生することにより、騒音が増してしまうことになる。

また、図１５に示すように、例えば３つのチャンバを用いて１２０°ずつそれらの位相をずらしても、１次の基本波４５、４６及び４７、２次の高調波３５、３６及び３７による振動は相殺されるが、３次の高調波３８、３９及び４０による振動は強め合ってしまう。すなわち、チャンバの数をｎとした場合、ｎ次以外の周波数成分を持つ振動は相殺されるが、ｎ次高調波による振動は強め合う。複数のチャンバからの波形の重ね合わせにより、基本波の合成波形を小さくし、なおかつ、すべての高調波の合成波形も小さくするのは不可能である。

一般に、高調波の次数が高いほどその振幅は小さくなるので、本実施の形態では、例えば３つ以上のチャンバを用いて音波を制御することが好ましい。３次ともなれば、その音波の振幅は十分に小さいものである。具体的には、以下のように考察することができる。

例えば、各次の高調波の騒音レベルが、夫々１次＝２０［ｄＢＡ］、２次＝１８［ｄＢＡ］、３次＝１５［ｄＢＡ］であるチャンバの場合であって、チャンバ（音源）が１つの場合、つまりｎ＝１の場合、このチャンバから発生する音の騒音レベルは約２２．９［ｄＢＡ］という結果が得られた。このとき、目標とする騒音レベルを２０［ｄＢＡ］とすると、このままでは目標を達成していない。なお、［ｄＢＡ］は上述したようにＡ補正がかけられたもの、すなわち「騒音レベル」を意味する。以下、同様である。

ｎ＝２とすると、１次、３次の高調波は相殺されるが、２次は強め合ってしまい、騒音レベルは２次の１８［ｄＢＡ］の２倍である２１［ｄＢＡ］となってしまう。したがって、これでもまだ目標を達成していない。

そこで、本実施の形態では、ｎ＝３とする。こうすることで、３次の高調波は強め合うが、１次及び２次の音波は相殺され、騒音レベルは１５［ｄＢＡ］の３倍である１９．８［ｄＢＡ］となり、これは目標を達成している。すなわち、３つのチャンバを用いた場合、３つのチャンバを発生する音波の位相を１２０°ずつずらして駆動することで、騒音レベルを目標値以下とすることができる。

なお、騒音レベルの目標値を２０［ｄＢＡ］としたが、最悪１つのチャンバから生じる騒音レベルである上記２２．９［ｄＢＡ］が目標値として設定されていてもよい。

高調波成分を含まないようすにする他の方法としては、スピーカ（振動機構）の定格入力に対して十分に低い駆動電力の範囲で駆動するという方法がある。一般的にスピーカの定格入力に近い駆動電力でスピーカを駆動することで、発生する音波に含まれる高調波成分の割合が大きくなる。図１６は、あるスピーカをその定格入力（０．５Ｗ）で駆動した場合と、定格の４０％（０．２Ｗ）で駆動した場合の、基本波に対する高調波の振幅の比率表である。この表から、定格の４０％（０．２Ｗ）で駆動した場合に高調波成分が低減していることが分かる。

本実施の形態では、ひずみ成分に対しても音波の相殺効果が得られるため、ひずみを伴う振動機構でも使用することができる。したがって、振動機構に対する仕様が限定されず、安価な振動機構を用いることができる。また、用いる振動機構のひずみ率に応じて、騒音を低減させるために必要となるチャンバの数を最小に設定することができ、低消費電力化、省スペース化が図れる。

図１７及び図１８は、本発明の別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。図１８は、図１７に示すＡ−Ａ線断面図であり、図１７は、図１８に示すＢ−Ｂ線断面図である。この噴流発生装置６１は、筐体６８内にチャンバ６２ａ及び６２ｂを有して構成されている。チャンバ６２ａ及び６２ｂは筐体６８及び筐体６８内に設けられた壁６９によって構成されている。チャンバ６２ａ及び６２ｂには、振動機構６５ａ及び６５ｂが夫々配置されている。振動機構６５ａ及び６５ｂの構成は、例えば図２で示した振動機構５等と同様である。筐体６８には、チャンバ６２ａ及び６２ｂに内部がそれぞれ連通するノズル６３ａ及び６３ｂが設けられ、これによりチャンバ６２ａ及び６２ｂから空気が夫々吐出される。振動機構６５ａ及び６５ｂは壁６９に設けられた開口部６６ａ及び６６ｂを夫々塞ぐように設けられている。振動機構６５ｂがチャンバ６２ａ内の空気を振動させることにより、ノズル６３ａから空気を吐出させる。また、振動機構６５ａがチャンバ６２ｂ内の空気を振動させることにより、ノズル６３ｂから空気を吐出させる。振動機構６５ａ及び６５ｂは図２に示す制御部１０と同様な図示しない制御部に接続され、例えば互いに逆位相で、かつ、同一振幅で振動するように制御される。

このように、振動機構６５ａ及び６５ｂが振動方向Ｒが同じとなるように、かつ、互いに逆向きとなるように配置されることで、スピーカのように非対称な形状を有する振動機構あるいは振動板であっても、全体的な対称性を確保することができる。したがって、ノズル６３ａ及び６３ｂから生じる夫々の音波の波形を極力同一にすることができ、静粛性の向上を図ることができる。

また、例えば、図１２に示した噴流発生装置２１を動作させる場合、ひずみ成分である高調波の位相にずれが生じるため、チャンバ２２ａと、チャンバ２２ｂとから発生する音波の相殺効果が低減するおそれがある。

しかしながら、振動方向Ｒに垂直な面に対して対称的な構成を有する振動機構（図示せず）であれば、例えばそのような振動機構１つであっても、騒音を低減させることができる。この場合、当該振動板の表裏に設けられた各チャンバの材質、大きさ、形状、容積、開口部（ノズル）の大きさもしくは形状等を等しくすることが好ましい。これにより、夫々のチャンバから発生する音波は反転したものとなり、音波の合成波を小さくすることができる。具体的には、振動方向Ｒに垂直な面に対してほぼ対称的な構成を有する振動機構としては、第１のコイル及び第２のコイルが、適当な板部材の第１の面（例えば表面）及び第１の面とほぼ平行な第２の面（例えば裏面）に夫々設けられたものを用いることができる。第１のコイル及び第２のコイルとしては、例えば平面コイルを用いることができる。当該板部材としては、柔軟な樹脂製またはゴム製のものを用いることができる。そしてこの第１のコイル及び第２のコイルが設けられた板部材の第１の面側及び第２の面側に第１のマグネット及び第２のマグネットを配置させ、当該コイルに駆動電圧を印加することで、当該振動体を振動させることができる。このよう振動体は例えば図１２に示したチャンバの中央に配置すればよく、また、第１のマグネット及び第２のマグネットは筐体２２の底部と天井部とに夫々配置すればよい。なお、平面コイルは板部材の第１の面及び第２の面のうちいずれか一方にのみ配置されていてもよい。

図１９は、さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す図である。以下、図１及び図２に示す部材または機能等について同様なものについては、その説明を簡略または省略する。

この噴流発生装置７１において、振動機構５の振動制御部７０の駆動信号源７２、７３及び７４は、夫々振動機構５に互いに異なる周波数の駆動信号をそれぞれ出力する。振動機構６の振動制御部７５の駆動信号源７６、７７及び７８も同様に、夫々振動機構６に互いに異なる周波数の駆動信号をそれぞれ出力する。例えば、駆動信号源７２及び７６は同じ基本周波数の信号を生成する。

また、駆動信号源７３及び７４は、振動機構５の高調波成分の振動が発生しないような駆動信号を夫々生成する。例えば、振動機構５等の当該高調波の位相と逆位相で振幅及び周波数が同じ振動が発生するような駆動信号である。同様に、駆動信号源７７及び７８は、振動機構６の高調波成分の振動が発生しないような駆動信号を夫々生成する。

このような構成によれば、例えば駆動信号源７２及び７６からの信号の位相差及び振幅が制御されることにより（例えば同振幅で、かつ、１８０°ずれた位相で調整されることにより）、当該基本周波数の振動が互いに弱め合う。なおかつ、駆動信号源７３等及び７７等により、振動機構５及び６に高調波成分の振動が発生しないような駆動信号が生成される。つまり、基本周波数成分の音波が互いに弱め合い、かつ、高調波成分が発生しないので、騒音を低減させることができる。

なお、図１９に示す形態と、図１２に示す形態とを組み合わせることも可能である。すなわち、振動板が１つと、チャンバが２つと、当該１つの振動板に接続された図１９に示す振動制御部７０とを備えた噴流発生装置によっても、基本周波数成分の音波が互いに弱め合い、かつ、高調波成分が発生しないので、騒音を低減させることができる。

図２０は、図１９に示す形態において、基本周波数を１００Ｈｚとしたときに、振動制御部７０の信号を加工して高調波成分であるひずみ成分を低減させた例を示す。この例では、基本周波数１００Ｈｚに２００Ｈｚおよび３００Ｈｚの信号を重畳して２次（２００Ｈｚ）及び３次（３００Ｈｚ）の高調波を低減させている。

図２１は、さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す図である。この噴流発生装置８１は、チャンバ１１ａ及び１２ａに振動機構５及び６から発生する音波の状態（振幅や位相等）を検出するマイクロフォン８２及び８３を夫々有する。この検出信号は振動制御部８０にフィードバックされ、振動制御部８０により、振動機構５及び６からの音波が弱め合うようにそれらの振動が制御される。

本実施の形態では、振動機構５または６の経時変化などにより、その振動特性が変化したとしても、騒音を低減させることが可能となる。また、マイクロフォン８２及び８３がチャンバ１１ａ及び１２ａ内に夫々設けられることで、互いのチャンバからの音波の影響を受けずに当該チャンバの音波を検出することができるので、振動の制御を精度よく行うことができる。

以上説明した各実施の形態に係る各噴流発生装置１，２１，４１，６１，７１，８１は、送風して発熱体を冷却するという目的に用いられたが、この目的には限られない。例えば、各噴流発生装置１，２１，４１，６１，７１，８１は、燃料電池の燃料を供給する手段として用いることもできる。具体的には、燃料電池本体の酸素（空気）吸入口と、上記各実施の形態に係る噴流発生装置のチャンバのノズル（開口部）とを対向させるように配置すればよい。このようにすれば、噴流発生装置から吐出された噴流の空気が当該吸入口から酸素燃料として吸入される。これにより、軸流ファン等によって燃料を供給していた従来に比べ、装置全体の薄型化を達成しつつ、その軸流ファンを用いた場合と同等の発電効率を得ることができる。

図２２は、さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。

噴流発生装置９１は、図１２に示した噴流発生装置が例えば２つ配列されて構成されたものであり、これらの噴流発生装置１２１と２２１とは実質的に同じものである。各制御部１２０及び２２０は、各振動板１２７及び２２７の振動がほぼ同一振幅、同一周波数及び逆位相となるように制御する。すなわち、振動機構１２５の振動板１２７が、チャンバ１２２ｂの圧力を上げる方向（図中下方）に移動するタイミングで、振動機構２２５の振動板２２７が、チャンバ２２２ｂの圧力を下げる方向（図中上方）に移動する。また、振動板１２７が、チャンバ１２２ａの圧力を上げる方向（図中上方）に移動するタイミングで、振動機構２２５の振動板２２７が、チャンバ２２２ａの圧力を下げる方向（図中下方）に移動する。

このようなスピーカ型の振動機構１２５等では、振動板１２７が振動する方向でその形状が非対称であり、また、そのボイスコイル部やヨーク部の形状が当該振動方向で非対称である。また、振動板１２７が振動することによるチャンバ１２２ｂの圧力差の方が、チャンバ１２２ａの圧力差より大きい。したがって、各開口１２２ｃ、１２２ｄ、２２２ｃ、２２２ｄから生じる音圧波形は、例えば夫々符号８３ａ、８３ｂ、９３ａ、９３ｂで表した波形のようになる。振幅で見ると、波形８３ｂ>波形８３ａとなり、波形９３ｂ>波形９３ａとなる。波形８３ａと８３ｂとが合成されると、合成波形８４（第１の合成波形）が生成される。同様に、波形９３ａと９３ｂとが合成されると、合成波形９４（第２の合成波形）が生成される。制御部１２０及び２２０は、互いに逆位相で振動を制御するので、これら第１の合成波形８４と第２の合成波形９４とは互いに弱め合い、最終的にほぼフラットな波形９０が生成される。

このように、各チャンバ１２２ａ及び１２２ｂで弱め合った第１の合成波形８４と、各チャンバ２２２ａ及び２２２ｂで弱め合った第２の合成波形９４とがさらに合成されて弱め合うので、さらに騒音の低減を図ることができる。

図２３及び図２４に本実施の形態の実験結果を示す。図２３は、噴流発生装置９１のうちの１つの噴流発生装置１２１のみを用い、駆動周波数を２００Ｈｚとしたときの音圧の波形、つまり上記第１の合成波形８４を示す波形である。図２３から分かるように、振動機構１２５の非対称性より、音波は完全に平坦にはならない。

図２４は、噴流発生装置１２１と２２２とから夫々生じる第１の合成波形８４、第２の合成波形９４、及びこれらの最終的な合成波形９０を示す波形である。駆動周波数は両者とも２００Ｈｚとし、位相差は１７０度とした。図２４に示すように、各合成波形が弱められ、最終合成波形は、各合成波形の２分の１程度の音圧まで低減できた。なお、図２３及び図２４においては、噴流発生装置１２１及び２２２の両者から生じる夫々の音圧のレベル及び位相の相対的な関係に着目するので、グラフの単位や目盛り等の数値は何も限定されていない。

図２５に、本実験による騒音スペクトルを示す。図に示すように、特に、２００Ｈｚ、６００Ｈｚにおいて２０ｄＢ近くの騒音が低減されていることが分かる。

本実施の形態において、最も距離が離れている２つの開口間の距離が上記の式（２）、または式（４）を満たせば、第１の合成波形と第２の合成波形とが強め合う箇所がなくなる。つまり、チャンバ１２２ａの開口１２２ｃと、チャンバ２２２ａの開口２２２ｄとの距離が上記の式（２）、または式（４）を満たせばよい。

噴流発生装置１２１と２２１とは同一の構成であるが、２つの装置が異なる構成であってもよい。２つの装置が異なる構成の場合、最終的な合成波形が弱め合うように、位相や振幅等が制御されればよい。

本実施の形態に係る噴流発生装置９１は、筐体を２つ（１２１と２２１）用いる構成とされたが、３つ以上であってもよい。

上記の説明では、チャンバ１２２ａ等に設けられた開口の数について言及していないが、開口を多数設けてもよい。

上記の説明では、位相差を１７０度としているが、この値に限定するものではなく、合成波形の騒音レベルが小さくなるような値であればよい。例えば位相差を１７０度とは別の値にし、駆動周波数を制御することで騒音を低減させることも可能である。

噴流発生装置１２１及び２２１に加え、別の音波発生手段、例えば図示しないスピーカユニットのみを設け、その音圧、位相を調整することで、さらに騒音レベルを低減してもよい。たとえば、図２４に示す最終合成波形の逆位相となる音波をスピーカユニットから発生させることで、合成波の騒音レベルをさらに低減させることができる。

上記の説明では、振動板１２７等の振動を正弦波にて駆動したが、振動板１２７等からの音波に高調波成分が含まれないように制御された信号にて振動板１２７等を駆動してもよい。この場合、各噴流発生装置１２１及び２２１からの音波に含まれる高調波成分がなくなるため、より一層の騒音低減効果が得られる。つまり、図２５に示す４００Ｈｚの騒音レベルのピークがなくなることに相当する。

図２６は、本発明のさらに別の実施の形態に係る気体噴出装置を示す断面図である。
本実施の形態に係る噴流発生装置１０１の筐体１７２は、振動板１４５により仕切られたチャンバ１７２ａ及び１７２ｂを形成している。筐体１７２の外部には、振動板１４５を振動させるためのアクチュエータ１７８が設けられている。振動板１４５には、該振動板１４５を可動させるアクチュエータ１７８のロッド１８５が接続されている。ロッド１８５は、筐体１７２に設けられた貫通孔１７２ｅに挿通されている。アクチュエータ１７８は、ヨーク１８２、マグネット１８３、コイル１８４等を有している。制御部１７０によってコイルに例えば交流電圧が印加されることで、ロッド１８５が図中上下に移動し、これにより振動板１４５が振動する。振動板１４５が振動することで、ノズル１７３及び１７４から交互に噴流が発生するとともに、逆位相で音波が発生し、夫々の音波は互いに弱められる。

本実施の形態では、アクチュエータ１７８が筐体１７２の外部に配置されているので、各チャンバ１７２ａ及び１７２ｂの容積を極力等しくすることができる。また、アクチュエータ１７８が筐体１７２の内部にあると、チャンバ７２ａまたは７２ｂにそのアクチュエータ１７８の熱がこもる可能性がある。この状態で振動板１４５を振動させると、その熱を持った気流が噴出されてしまい、放熱の能力が低下する。しかしながら、本実施の形態ではそのような不都合を回避することができる。

図２７は、図２６に示す噴流発生装置の変形例を示す断面図である。以下、図２７〜図２９において、図２６に示す部材または機能等について同様なものについては、その説明を簡略または省略する。

この噴流発生装置１１１には、ロッド１８５の横振れを吸収する吸収部材１９２が設けられている。この吸収部材１９２は、例えば蛇腹の部材で構成される。このような蛇腹部材に限らず、フレキシブルな樹脂やゴムであってもよい。この吸収部材１９２により、振動板１４５の振動方向に対するロッド１７５の横ぶれを抑えることができ、振動板１４５を安定して振動させることができる。横揺れが発生する場合、コイル１８４がヨーク１８２等に当り、擦れ音が出てしまうが本実施の形態によればそのような擦れ音は発生しない。また、横振れが生じると基本振動波とは別のモードの振動が生じやすくなるため、高調波が出てしまう。高調波は、上述したように極力発生させたくないので、本実施の形態のように横振れを防止することは有意義である。

また、本実施の形態では、例えば、吸収部材１９２が貫通孔１７２ｅを覆って筐体１７２を密閉するように設けられることにより、振動板４５が振動したときに筐体１７２内部の空気が当該貫通孔７２ｅから漏れることを防止することができる。つまり、吸収部材１９２がシール部材としても機能する。これにより、効率よく、各チャンバ１７２ａ及び１７２ｂから冷媒を吐出させることができる。

なお、このような固体のシール部材１９２に限らず、例えば、貫通孔１７２ｅを塞ぐように粘性のある流体のシール部材が設けられていてもよい。

図２８は、図２６に示す噴流発生装置のさらに別の変形例を示す断面図である。噴流発生装置１２１の筐体１７２には、ロッド１８５の軸受１０５ａ及び１０５ｂが装着されている。これらの軸受１０５ａ等としては、例えばリニアボール軸受、流体軸受等が用いられる。ロッド１８５は、振動板１４５を貫通し、貫通孔１７２ｅに対向してチャンバ１７２ｂ側に設けられた貫通孔１７２ｆに挿通されている。軸受１０５ａ及び１０５ｂは夫々貫通孔１７２ｅ及び１７２ｆ付近に設けられている。このような構成によれば、軸受１０５ａのみが用いられる場合より、ロッド１８５の横振れを小さくでき、安定してロッド１８５が可動する。したがって、振動板１４５を効率よく振動させることができる。また、ロッド１８５が筐体１７２の一側から他側まで延びるように構成されるので、チャンバ１７２ａ、１７２ｂごとの容積または形状等を等しくすることができる。これにより、さらに騒音の低減を図ることができる。

なお、軸受１０５ａまたは１０５ｂが固体軸受の場合、当該固体軸受１０５ａに液体が充填されていてもよい。これにより、ロッド１８５と軸受１０５ａまたは１０５ｂとの隙間を介する、筐体１７２の内外の連通を遮断することができる。

図２９は、図２６に示す噴流発生装置のさらに別の変形例を示す断面図である。この噴流発生装置１３１では、チャンバ１７２ａ及び１７２ｂ内にロッド１８５の軸受１０６ａ及び１０６ｂが夫々設けられている。噴流発生装置１３１では、図２８に示した噴流発生装置１２１のように筐体下部の貫通孔１７２ｆは設けられていない。このような構成によっても、噴流発生装置１２１と同様な作用効果を得ることができる。

図２６、図２７〜図２９において、ロッド１８５が挿通される筐体１７２の貫通孔１７２ｅ等にシール部材が設けられるようにしてもよい。これにより、筐体内部の密閉性が高まり、効率よく冷媒を吐出させることができる。

図３０は、本発明のさらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。この噴流発生装置２０１は、チャンバ２０４ａ及び２０４ｂの外輪郭を形成する上部筐体２０２Ａと、チャンバ２０６ａ及び２０６ｂの外輪郭を形成する下部筐体２０２Ｂとを有している。筐体２０２Ａと２０２Ｂとは夫々ほぼ同一の形状、大きさ等を有している。各筐体２０２Ａ及び２０２Ｂには、各チャンバ２０４ａ、２０４ｂ、２０６ａ及び２０６ｂから延設されたノズル２０７Ａ、２０８Ａ、２０７Ｂ及び２０８Ｂが設けられている。上部筐体２０２Ａ及び下部筐体２０２Ｂの夫々の内部には、スピーカ構造の振動発生デバイス２０５Ａ及び２０５Ｂが設けられている。上部筐体２０２Ａと下部筐体２０２Ｂとの間には、振動発生デバイス２０５Ａ及び２０５Ｂに共通の駆動部となるアクチュエータ２０３が設けられている。アクチュエータ２０３は、マグネット２０３ａ、ヨーク２０３ｂ、コイル２０３ｃ等でなる。コイル２０３ｃには、振動発生デバイス２０５Ａ及び２０５Ｂの振動を制御する制御部２１０が電気的に接続されている。

振動発生デバイス２０５Ａは、フレーム２１３Ａ、このフレーム２１３Ａにエッジ部材２１５Ａを介して取り付けられた振動板２１１Ａを有する。フレーム２１３Ａは、上部筐体２０２Ａの下部に形成された貫通孔２０２Ａａに嵌合するように取り付けられている。フレーム２１３Ａには、空気流通用の穴部２１３Ａａが形成されている。エッジ部材２１５Ａは、可撓性または弾性を有し、例えば樹脂やゴム等でなっている。上部筐体２０２Ａの内部には、チャンバ２０４ａと２０４ｂとを形成するための仕切り部材２１２Ａが設けられている。この仕切り部材２１２Ａの中央には穴２１２Ａａが形成され、振動発生デバイス２０５Ａのフレーム２１３Ａが、この穴２１２Ａａを下側から覆うように吸振材２１４Ａを介して仕切り部材２１２Ａに取り付けられている。

下部の振動発生デバイス２０５Ｂも、上部の振動発生デバイス２０５Ａとほぼ同様の構成を有している。両者の異なるところは、振動板２１１Ｂに、コイル２０３ｃが装着されている点である。また、振動発生デバイス２０５Ａと同様に、振動発生デバイス２０５Ｂは、仕切り部材２１２Ｂの穴２１２Ｂａを上側から覆うように設けられている。

ヨーク２０３ｂの貫通孔２０３ｂａには、ロッド２０９が挿通されている。さらに、ロッド２０９は、上記貫通孔２０２Ａａ及び２０２Ｂａに挿通され、振動板２１１Ａと振動板２１１Ｂとに接続されている。このような構成によって、２つの振動板２１１Ａ及び２１１Ｂが一体的に振動する。

チャンバ２０４ａの容積と、チャンバ２０４ｂの容積とがほぼ等しくなるように、上部筐体２０２Ａが形成されている。具体的には、振動発生デバイス２０５Ａの体積分だけ、下部のチャンバ２０４ｂの高さが上部のチャンバ２０４ａの高さが高くなるように上部筐体２０２Ａが形成されている。下部筐体２０２Ｂも同様に形成されている。

以上のように構成された噴流発生装置２０１の動作を説明する。制御部２１０によりコイル２０３ｃに交流電圧が印加されると、ロッド２０９が図中上下方向に可動し、これにより、振動板２１１Ａ及び２１１Ｂが上下に振動する。振動板２１１Ａ及び２１１Ｂが図中上に移動すると、チャンバ２０４ａ及び２０６ｂ内の圧力が増加し、ノズル２０７Ａ及び２０７Ｂから空気が吐出される。振動板２１１Ａ及び２１１Ｂが図中下に移動すると、チャンバ２０４ｂ及び２０６ａ内の圧力が増加し、ノズル２０８Ａ及び２０８Ｂから空気が吐出される。ノズル２０７Ａ及び２０８Ａから発生する音波（特に、基本周波数の音波）は逆位相となるため、互いに弱め合う。また、ノズル２０７Ｂ及び２０８Ｂから発生する音波（特に、基本周波数の音波）も逆位相となるため、互いに弱め合う。

本実施の形態では、騒音が低減できるとともに、１つのアクチュエータ２０３及び４つのチャンバが設けられることで、少ない電力で空気の吐出量を増やすことができ、冷却効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、２つのエッジ部材２１５Ａ及び２１５Ｂが設けられているので、振動板２１１Ａ、２１１Ｂ、ロッド２０９等の横振れが小さくなる。図３１に一般的なスピーカ２３５を用いた噴流発生装置を示す。このスピーカ２３５では、フレーム２１３と振動板２１１との間にエッジ部材２１５に加えてダンパ２３６が設けられるが、噴流発生装置２３１では、そのダンパ２３６が不要となる。ダンパ２３６は、横振れ防止には有効であるが、振動板が振動する上で抵抗となるため、余計な電力を消費する。したがって、ダンパ２３６が不要となれば、低消費電力で振動板２１１Ａ等を振動させることができる。一方、ダンパ２３６がある場合と同じ電力を供給すれば、振動板の振幅を大きくすることができるので、冷却効率が向上する。

図３１に示すスピーカ２３５と、図３０で用いられる振動発生デバイス２０５Ａ等に夫々２Ｗの電力を投入した時の変位を測定した。これらは同じマグネットとほぼ動寸法のヨークを用いた。また、振動板２１１Ａ及び２１１の大きさは同じであり、直径７０ｍｍ、３００ｇ程度である。このような条件において、図３１に示す振動板２１１の振幅は１．３２ｍｍ（振れ量は１．３２×２＝２．６４ｍｍ）となった。一方、図３１に示す構造では振動板２１１Ａの振幅は２．２６ｍｍであり、同じ電力で２倍の振幅があった。また、図３１の構造では振動板が２つあるので、その部分での効率はさらに倍となる。

さらに、本実施の形態では、アクチュエータ２０３が１つなので噴流発生装置２０１を小型化することができる。

図３２は、図３０に示した噴流発生装置２０１の変形例を示す。以下、図３２〜図３８において、図３０に示す部材または機能等について同様なものについては、その説明を簡略または省略する。

この噴流発生装置２３１の上部筐体２３２Ａには、平板状の振動板２２１Ａがエッジ部材２１５Ａを介して装着されている。下部筐体２３２Ｂにも、同様に、平板状の振動板２２１Ｂがエッジ部材２１５Ｂを介して装着されている。コイル２０３ｃが取り付けられる取り付け部材２２６とロッド２２９とが接続され、ロッド２２９は貫通孔２３２Ａａ及び２３２Ｂａを介して振動板２２１Ａ及び２２１Ｂに接続されている。これにより、アクチュエータが駆動することで、ロッド２２９が可動し、振動板２２１Ａと２２１Ｂとが一体的に振動する。このような構成により、図３０に示す噴流発生装置２３１に比べ対称性が向上し、さらに騒音を低減させることができる。

図３３は、図３２に示した噴流発生装置２０１の変形例である。この噴流発生装置２４１では、筐体が４つ設けられている。ロッド２２９は貫通孔２３２Ａａ及び２３２Ｂａを介して振動板２２１Ａ及び２２１Ｂに接続されるとともに、振動板２２１Ａ及び２２１Ｂを貫通している。さらに、そのように貫通したロッド２２９は、貫通孔２３２Ａｂ、２３２Ｂｂ、２３２Ｃａ及び２３２Ｄａを介して振動板２２１Ｃ及び２２１Ｄに接続されている。これにより、４つの振動板２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ及び２２１Ｄを一体的に振動させることができるので、冷媒の吐出量をさらに増やすことができる。また、例えば冷却対象となる発熱体の数や配置によって、筐体の数を調整することができる。しかも、筐体の数に比例して冷媒の吐出量を増やすことができる一方で、アクチュエータ２０３は依然として１つで足りる。また、アクチュエータ２０３が各筐体２３２Ａ、２３２Ｂ、２３２Ｃ及び２３２Ｄの中央、つまり、筐体２３２Ａ及び２３２Ｂの間に設けられているので、対称性も損なわない。

図３２に示した噴流発生装置２３１において、ロッド２２９が振動板２２１Ａ及び２２１Ｂを貫通し、図２８あるいは図２９に示したように、その貫通したロッドの軸受が、上部筐体２３２Ａの上部及び下部筐体２３２Ｂの下部に設けられるようにしてもよい。図３３で示した噴流発生装置２４１についても同様である。

図３４〜図３７は、噴流発生装置２０１、２３１、２４１のアクチュエータ２０３の変形例を示す拡大断面図である。

図３４に示すように、ヨーク２０３ｂの貫通孔２０３ｂａにロッド２０９の軸受２４０が設けられている。軸受２４０は、例えば図示するようにボール軸受が用いられている。これにより、ロッド２０９の横振れ等を防止することができる。軸受としては、このような固体軸受ではなく、流体軸受が用いられてもよい。流体軸受が用いられることにより、騒音をさらに低減できる。この場合の流体は、液体が好ましく、また、磁性流体であることが好ましい。あるいは、軸受２４０の内部に粘性のある液体が含まれるようにしてもよい。これにより、上部筐体２３２Ａの内部と下部筐体２３２Ｂの内部との連通を遮断することができ、夫々の筐体２３２Ａ及び２３２Ｂで効率よく冷媒を吐出させることができる。

図３５では、シール部材２４２Ａ及び２４２Ｂが、上部筐体２３２Ａとロッド２０９との間、及び下部筐体２３２Ｂとロッド２０９との間に夫々設けられている。シール部材２４２Ａ及び２４２Ｂとしては、例えばゴム、樹脂等が用いられる。これにより、上部筐体２３２Ａの内部と下部筐体２３２Ｂの内部との連通を遮断することができ、夫々の筐体２３２Ａ及び２３２Ｂで効率よく冷媒を吐出させることができる。なお、固体のシール部材２４２Ａ及び２４２Ｂに限らず、貫通孔２０３ｂａ等に液体のシール部材が充填されていてもよい。

図３６は、図３４及び図３５で示す形態を組み合わせたものである。これにより、ロッド２０９の横振れ等を防止することができるとともに、上部筐体２３２Ａの内部と下部筐体２３２Ｂの内部との連通を遮断することができる。

図３７は、上部筐体２３２Ａ及び下部筐体２３２Ｂの貫通孔２３２Ａａ及び２３２Ｂａに軸受２４３Ａ及び２４３Ｂが夫々嵌着されている。軸受２４３Ａ及び２４３Ｂは、固体軸受または流体軸受が用いられる。このような構成によっても、ロッド２０９を安定して可動させることができる。

図３８は、図３２に示した噴流発生装置２３１のさらに別の変形例を示す。この噴流発生装置２５１では、アクチュエータ２５５が、流体圧によりピストン２５５ａを駆動させる駆動機構が用いられている。当該流体は、流体供給源２５２から流体の流通管２５４を介し、また、電磁弁等の切り替え弁２５３により配管２５６または２５７が選択されて、選択された方の配管を介してアクチュエータ２５５に供給される。ピストン２５５ａは、ロッド２０９に固定されている。このような構成によっても、振動板２２１Ａ及び２２１Ｂを振動させることができる。流体としては、液体、気体を問わない。

図３９は、図２８に示した噴流発生装置１２１のさらに別の変形例を示す。この噴流発生装置２６１のアクチュエータ２６５は、一般の回転式のモータが用いられている。このモータの回転運動はリンク機構２６６によりロッド１８５の直線方向の運動に変換されるようになっている。このような構成によっても、振動板１４５を振動させることができる。

図４０は、本発明のさらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す斜視図である。

この噴流発生装置３０１では、筐体３０２がチャンバ３０２ａ及び３０２ｂの外輪郭を形成している。筐体３０２内部に上記で説明した各種振動板のうちいずれかが内蔵されることで、これが筐体３０２の内部を仕切り、チャンバ３０２ａ及び３０２ｂを形成している。筐体３０２には、短いノズル３０３ａと長いノズル３０３ｂとが設けられている。長いノズル３０３ｂは、例えば金属または樹脂等でなり、曲折している。短いノズル３０３ａは、例えば各チャンバ３０２ａ及び３０２ｂに６本ずつ、長いノズル３０３ｂは、例えば１本ずつ設けられている。

短ノズル３０３ａだけでなく、長ノズル３０３ｂも上下で同じ長さに形成されている。これは、上下のチャンバ３０２ａ及び３０２ｂから各ノズルを介して生じる音波を逆位相として、互いに弱め合うようにするためである。

図４１は、図４０に示す噴流発生装置３０１の具体的な使用方法を説明するための斜視図である。図に示すように、回路基板２４６にはＣＰＵ２４８が搭載され、このＣＰＵ２４８には、当該ＣＰＵ２４８の熱を拡散するためのヒートシンク２４７が接触している。また、回路基板２４６上には、ＣＰＵ２４８の近傍に他のＩＣチップ２４９が例えば複数搭載されている。噴流発生装置３０１は例えば２つ重ねられている。各噴流発生装置３０１は、各短ノズル３０３ａから吐出される冷媒がヒートシンク２４７の放熱フィン２４７ａに吹き付けられるように、かつ、各長ノズル３０３ｂから吐出される冷媒がＩＣチップ２４９に吹き付けられるように配置されている。このような噴流発生装置３０１の配置により、ＩＣチップ２４９を直接冷やすことができる。

このように、本実施の形態では、例えば長ノズル３０３ｂの曲折の方向等に応じて、様々な発熱体の配置に対応して当該発熱体を冷却することができる。羽根車を回転させる従来のファンでは、本実施の形態のように局所的に冷却することはできない。

噴流発生装置３０１の形態は、上述した形態に限られず、例えば、長ノズル３０３ｂの数や短ノズル３０３ａの数は限定されない。また、長ノズル３０３ｂは、例えばフレキシブルな材料で構成することができる。この場合、具体的には、長ノズル３０３ｂはゴム、可撓性のある樹脂、あるいは、蛇腹等で構成される。これにより、様々な発熱体の配置に応じてノズルの方向を可変させることができる。

図４２は、図４０に示した噴流発生装置３０１の変形例を示す。以下、図４２〜４６において、図４０に示す部材または機能等について同様なものについては、その説明を簡略または省略する。

図４２に示す噴流発生装置３１１では、長ノズル３０４ｂが、上記長ノズル３０３ｂより太く形成されている。つまり、冷媒の流れる方向に垂直な流路断面積が、長ノズル３０３ｂより大きい。長ノズル３０４ｂの吐出口側には例えばそれより流路断面積の小さいノズル３０５が取り付けられている。このノズル３０５は、特になくてもかまわない。

長ノズル３０４ｂの流路は、短ノズル３０４ａより長いので、その分抵抗が大きくなる。しかし、このように流路断面積を大きくすれば、長ノズル３０４ｂの流路抵抗が大きくなることを回避することができ、適切な量、適切な流速の冷媒を長ノズル３０４ｂから吐出させることができる。

図４３は、さらに別の形態に係る噴流発生装置を示す。この噴流発生装置３２１のノズル３０４は、その冷媒の流入口側が、筐体３０２の側壁３０２ｃから筐体３０２の内部に突出するように設けられている。ノズル３０４の太さ、長さ、チャンバ３０２ａ等の容積、アクチュエータ（図示せず）の性能、振動板３０６の振幅、周波数等は、ノズル３０４から出る冷媒の流速のパラメータとなる。所望の流速を所望の周波数で発生させようとする場合、ノズル３０４の長さが影響する。このため、ノズルをある長さにして調整することがあるが、噴流発生装置３２１の配置の制約や、図示しないヒートシンクの位置の制約から、ノズルが筐体から延びる長さが自由にならないことがある。このような場合は、本実施の形態のように、ノズル３０４の一部をチャンバ３０２ａ、３０２ｂ内に入れ込むことで、ノズル３０４の長さを所望の値にすることができる。

また、本実施の形態によればｍノズル３０４の長さを極力長くすることができ、発生する音の周波数を低くすることができる。人間の聴感特性上、周波数が低い音ほど音が小さく聴こえるので、本実施の形態によれば、発生する音を極力小さくすることができる。

図４４は、図４０に示した噴流発生装置３０１のさらに別の変形例を示す。この噴流発生装置３３１のノズル３０７ａ及び３０７ｂは、下部に配置されたヒートシンク２４７の放熱フィン２４７ａに向けて冷媒が吐出されるように、すべて曲げられている。図４５は、放熱フィン２４７ａの立設方向、つまり図中高さ方向でノズル３０７ａ及び３０７ｂを切断したときの断面図である。上部のチャンバ３０２ａから延設されたノズル３０７ａの先端は、放熱フィン２４７ａの位置においてノズル３０７ｂの先端部より下方に配置されている。

噴流発生装置とヒートシンクとは、例えば図４１のように配置されるのが単純であるが、この場合、噴流発生装置とヒートシンクとの設置面積が大きくなる。本実施の形態では、その設置面積を極力小さくすることができる。なお、ヒートシンク２４７から熱が噴流発生装置３３１に伝達されることを防ぎたい場合は、ヒートシンク２４７と噴流発生装置３３１との間に断熱材等を挿入しておけばよい。

図４６は、図４４及び４５に示す噴流発生装置３３１の変形例を示す図である。この噴流発生装置３４１では、ノズル３０８ａとノズル３０８ｂとが千鳥状に配置されている。つまり、ノズル３０８ａとノズル３０８ｂとが、チャンバ３０２ａと３０２ｂとの配列方向（図中高さ方向）で並ばないように配置されている。これにより、ノズル３０８ａの長さとノズル３０８ｂの長さとを等しくすることができるので、消音効果の向上に寄与する。

図４７及び図４８は、これまで説明したように曲折するノズルを有する噴流発生装置の使用例を示す図である。図４７及び図４８に示すように、例えばコンピュータのケース２７０の外側にヒートシンク２４７が配置され、このヒートシンク２４７に向けてノズル３０９が延設されるように、噴流発生装置３５１がケース２７０内に配置されている。

一般的に、放熱目的でヒートシンクに当てる冷媒は、低温である方がよい。一般的には、ケース２７０の外部の温度が最も低く、ケース２７０の内部の温度は、内部の部品の発熱により、ケース２７０外よりも高くなっている。それゆえ、ヒートシンクと噴流発生装置とがケース２７０内にあることは不利である。現実的にはデスクトップＰＣ等ではケース内部のＣＰＵを冷却するために、ケース内の空気を当てて放熱している。そのためにより効率の高い放熱器が必要とされている。ヒートシンクと噴流発生装置をケース外に出して放熱すればよいのだが、スペースやデザインの問題で、もう少しすっきりとさせようという要求がある場合、図４７及び図４８に示したような形態が考えられる。

図４８に示す形態では、ノズル３０９からの冷媒の吐出方向が下向きなので、ノズル３０９に埃等の異物が入りにくい。このような観点からは、ノズル３０９の冷媒の吐出方向は横向きでもよい。

図４９は、さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。この噴流発生装置３６１の筐体３６２内には、筒形状の側壁３６５ａを有する振動板３６５が配置されている。振動板３６５の側壁３６５ａは振動方向Ｒに立設されており、この側壁３６５ａの周囲であって、その上端部及び下端部は、筐体３６２に取り付けられたエッジ部材３６４ａ及び３６４ｂによってそれぞれ支持されている。これら支持部材としてのエッジ部材３６４ａ等は、可撓性または弾性を有し、例えば蛇腹状の樹脂やゴム等でなっている。側壁３６５ａは、周方向に連続的に設けられていてもよいし、間欠的に設けられていてもよい。筐体３６２と、振動板３６５と、エッジ部材３６４ａとでチャンバ３６２ａが形成される。また、筐体３６２と、振動板３６５と、エッジ部材３６４ｂとでチャンバ３６２ｂが形成される。チャンバ３６２ａ及び３６２ｂの容積はほぼ等しくなるように設定されている。チャンバ３６２ａは一点鎖線で示す複数の開口３６３ａを有し、同様に、チャンバ３６２ｂは複数の開口３６３ｂを有する。開口３６３ａ及び３６３ｂは上記各実施の形態で示したようにノズル状のものであってもよい。

チャンバ３６２ａ内には、振動板３６５の振動させるためのアクチュエータ３７０が設けられている。アクチュエータ３７０は、ヨーク３７６、マグネット３７２、ヨークの機能を持つプレート３７３、コイル３７８、このコイル３７８が巻回されるとともに振動板３６５が固定された可動部材３７４等で構成される。コイル３７８には、アクチュエータ３７０の駆動信号を生成する制御部３１０が電気的に接続されている。可動部材３７４の側面には、通気孔３７４ａが設けられている。

このような噴流発生装置３６１によれば、振動方向Ｒに沿って配列されたエッジ部材３６４ａ及び３６４ｂによって側壁３６５ａが支持されることにより、振動板３６５の横振れを防止して安定した振動を得ることができる。また、横振れが抑えられることにより、マグネット３７２及びプレート３７３等と、可動部材３７４とが衝突しにくくすることができる。このように衝突しにくくすることで、プレート３７３等と可動部材３７４との隙間を狭くすることができコイル３７８にかかる磁界を強くできる。その結果、駆動機構は効率よく駆動力を得ることができる。さらに、衝突しにくくすることで、高次モードの振動を抑制することができ、ノイズを低減することができる。

なお、側壁３６５ａの振動方向Ｒの長さが長いほど、エッジ部材３６４ａとエッジ部材３６４ｂとの距離が長くなり、振動板３６５はより安定して振動する。しかし、筐体３６２の大きさが変わらない場合、エッジ部材３６４ａとエッジ部材３６４ｂとの距離を長くし過ぎると、チャンバ３６２ａ及び３６２ｂの容積が小さくなるので、適宜その長さは設定される。

図５０は、図４９に示す噴流発生装置３６１の変形例を示す断面図である。以下、図５０〜図５２において、図４９に示す部材または機能等について同様なものについては、その説明を簡略または省略する。

図５０に示す噴流発生装置３７１の振動板３７５は、断面がほぼＨ形状をなしている。さらに両チャンバ３６２ａ及び３６２ｂに、図４９に示したものと同様のアクチュエータ３７０ａ及び３７０ｂがそれぞれ配置されることにより、両チャンバ３６２ａ及び３６２ｂの形状及び容積が等しくなる。これにより、騒音の低減に寄与する。

図５１は、図４９に示す噴流発生装置３６１の別の変形例を示す断面図である。この噴流発生装置３８１の筐体３８２内に設けられた振動機構３８８は、フレーム３８６と、このフレーム３８６に支持されたアクチュエータ３７０ａ及び３７０ｂと、側壁３８５ａがフレーム３８６に摺動可能に支持され、アクチュエータ３７０ａ及び３７０ｂによって振動する振動板３８５とを有する。振動板３８５の側壁３８５ａは、フレーム３８６に対して、振動板３８５の振動方向に摺動可能になっている。つまり、本実施の形態に係る振動機構３８８は、フレーム３８６をシリンダとしたピストン状の振動板３８５を備えている。振動機構３８８のフレーム３８６は、その周囲が仕切り部材３７９に取り付けられており、これにより、チャンバ３８２ａ及び３８２ｂが形成される。フレーム３８６には通気孔３８６ａ、３８６ｂが形成されている。

本実施の形態に係る噴流発生装置３８１では、フレーム３８６が支持する、振動板３８５の側壁３８５ａの支持面積、（接触面積）を極力大きくすることができるので、振動板３８５の横振れを防止して安定した振動を得ることができる。

本実施の形態において、フレーム３８６と側壁３８５ａとの間に図示しない軸受が介在されていてもよい。あるいは、潤滑材が介在されていてもよい。潤滑材としては、鉱油系、合成系潤滑材等がある。モリブデン系の固体潤滑材でもよい。液体潤滑材なら、振動板３８５の表と裏の気密性を高めるのに効果的である。また、この流体に磁性流体等を使うと流体の保持が容易になる。

図５２は、これまで説明した噴流発生装置で用いられるスピーカ型の振動機構の別の形態を示す断面図である。この振動機構２８０のアクチュエータ３７０は、ヨーク３７６、マグネット３７２、ヨークの機能を持つプレート３７３、コイル３７８、このコイル３７８が巻回されるとともに振動板２８５が固定された可動部材３７４等で構成される。このアクチュエータ３７０は、図４９等に示すアクチュエータ３７０と同様のものである。アクチュエータ３７０のヨーク３７６は、通気孔２８６ａを有するフレーム２８６に取り付けられ、振動板２８５も、エッジ部材２８７を介してフレーム２８６の開口端部に取り付けられている。

図５３は、図５２に示す振動板２８５及びエッジ部材２８７等を示す平面図である。図に示すように、図示しない制御部からの制御信号をコイル３７８に供給するための導線２８４が、エッジ部材２８７に形成された螺旋状の溝２８７ａに沿って配線されている。導線２８４は、フレーム２８６に固定された上記端子台２８８に接続されている。符号２８７ｂで示す箇所はエッジ部材２８７の稜線である。このように、螺旋状の溝２８７ａに沿って導線２８４が配線されることで、導線に加わる応力を低減し、断線を防止することができる。

一般的なスピーカでは、このような導線（一般的に錦糸線と言う）は、電磁コイルから空中を伝って直接端子台に接続されている。つまり、振動板は動くが、端子台は固定されているので、錦糸線の一側は動き、他側は固定される。振動板の数十、数百Ｈｚの動きに追従して錦糸線には繰り返しの応力がかかるため、スピーカの耐久性を論じる場合に、この錦糸線の寿命が問題となる。

特に、上記各実施の形態に係る噴流発生装置が小型化される場合、振動板の面積もこれに伴って小さくなるので、その分、振幅を大きくして冷媒の噴出量を多くする必要がある。この場合、錦糸線の長さは短く、振動板の振幅は大きくなるので、錦糸線にかかる応力は大きくなりやすい。すなわち、耐久性としては悪い条件となりがちである。具体的には、例えば図５３の破線で示すように導線２８９が配線される場合（振動板２８５の中央から外周に沿って導線が２８９が配線される場合）、導線２８４にかかる応力は大きい。したがって、図５３に示したように、錦糸線２８４がエッジ部材２８７に螺旋状に配線される構成とすることは、断線防止には非常に効果的である。

図５４は、図５３に示す振動機構２８０が２つ対称的に配置されて構成された振動機構を示す断面図である。この振動機構２９０では、エッジ部材２８７の表裏両面に設けられた螺旋状の溝に導線２８４が配線されている。このようにエッジ部材２８７の蛇腹形状を利用して、表裏面に導線２８４を螺旋状に配線することができる。

このように構成された振動機構２９０が、例えば図５１で示す筐体３８２内に、振動機構３８８の代わりに配設されて噴流発生装置が構成される。

なお、以上のような錦糸線は、エッジ部材２８７に埋め込まれたような形態であってもよい。また、エッジ部材２８７等に固定されていなくても、その形状を長期間に渡り保持できるならば、エッジ部材２８７とは独立して、螺旋状のコイルのような形で空中に浮いていてもよい。この場合、エッジ部材に螺旋状の溝は必要ない。これによっても導線にかかる応力は小さく出来る。

本発明の一実施の形態に係る噴流発生装置を示す斜視図である。 図１に示す装置の断面図である。 ２つの振動板の振動を示す波形である。 例えばＩＣチップ等の熱を放熱するときの例を示す斜視図である。 人の聴感特性を示したグラフ（Ａ特性の等ラウドネス曲線）である。 音圧計を用いて噴流発生装置の騒音を測定した結果を示すグラフである。 ２つの音源Ａ、Ｂから発せられる音波の合成を説明するための図である。 ２つの音源Ａ、Ｂから発せられる音波の合成を説明するための図である。 チャンバが４つの場合における消音作用を説明するための図である。 音源が３つの場合において、夫々の音波に位相差を設けた場合の波形を示す図である。 ２つの音波の合成波を算出したグラフである。 他の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。 さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す斜視図である。 図１４は、例えば上記チャンバを２つ用いた場合に、それら２つのチャンバから夫々生じる音波の位相差を１８０°ずらした波形を示す図である。 ３つのチャンバを用いた場合、それら３つのチャンバから夫々生じる音波の波形を示している。 あるスピーカをその定格入力で駆動した場合と、定格の４０％で駆動した場合の、基本波に対する高調波の比率の表である。 さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す図であり、図１８に示すＢ−Ｂ線断面図である。 図１７に示すＡ−Ａ線断面図である。 さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す図である。 基本周波数を１００Ｈｚとしたときに、振動制御部の信号を加工して高調波成分であるひずみ成分を低減させた例を示す。 さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す図である。 さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。 図２２に示す１つの噴流発生装置のみを用い、駆動周波数を２００Ｈｚとしたときの音波の図である。 図２２に示す２つの噴流発生装置から夫々生じる第１の合成波形、第２の合成波形、及び合成波形を示す図である。 騒音スペクトルを示す。 本発明のさらに別の実施の形態に係る気体噴出装置を示す断面図である。 図２６に示す噴流発生装置の変形例を示す断面図である 図２６に示す噴流発生装置のさらに別の変形例を示す断面図である。 図２６に示す噴流発生装置のさらに別の変形例を示す断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。 スピーカが１つの場合の噴流発生装置を示す断面図である。 図３０に示した噴流発生装置の変形例を示す図である。 図３２に示した噴流発生装置の変形例を示す図である。 アクチュエータの変形例を示す拡大断面図（その１）である。 アクチュエータの変形例を示す拡大断面図（その２）である。 アクチュエータの変形例を示す拡大断面図（その３）である。 アクチュエータの変形例を示す拡大断面図（その４）である。 図３２に示した噴流発生装置のさらに別の変形例を示す図である。 図２８に示した噴流発生装置のさらに別の変形例を示す図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す斜視図である。 図４０に示す噴流発生装置の具体的な使用方法を説明するための斜視図である。 図４０に示した噴流発生装置の変形例を示す斜視図である。 さらに別の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。 図４０に示した噴流発生装置のさらに別の変形例を示す斜視図である。 図４４に示すノズルの断面図である。 図４４及び４５に示す噴流発生装置の変形例を示すノズルの断面図である。 曲折するノズルを有する噴流発生装置の使用例を示す図（その１）である。 曲折するノズルを有する噴流発生装置の使用例を示す図（その２）である。 さらに別の実施の形態に係る噴流発生装置を示す断面図である。 図４９に示す噴流発生装置の変形例を示す断面図である。 図４９に示す噴流発生装置の別の変形例を示す断面図である。 噴流発生装置で用いられるスピーカ型の振動機構の別の形態を示す断面図である。 図５２に示す振動板及びエッジ部材等を示す平面図である。 図５３に示す振動機構が２つ対称的に配置されて構成された振動機構を示す断面図である。

符号の説明

１，２１，４１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１，２０１，２３１，２４１，２５１，２６１,３０１，３１１，３２１，３３１，３４１，３５１，３６１，３７１，３８１…噴流発生装置
２２ｃ，２２ｄ…開口
８２，８３…マイクロフォン
２７，７，８，１２７，２２７，１４５，２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ，２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ，２８５，３０６，３６５，３７５，３８５…振動板
１０，２０，７０，８０，１２０，２２０，１７０，２１０…制御部
１１，１２，２２，６８，１７２，２０２Ａ，２０２Ｂ，２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃ，２３２Ｄ，３６２，３８２…筐体
１１ａ，１２ａ，２２ａ，２２ｂ，６２ａ，６２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，２２２ａ，２２ｂ，１７２ａ，１７２ｂ，２０４ａ，２０４ｂ，２０６ａ，２０６ｂ，２２４ａ，２２４ｂ，２２６ａ，２２６ｂ，３０２ａ，３０２ｂ，３６２ａ，３６２ｂ，３８２ａ，３８２ｂ…チャンバ
１３，１４，４３，４４，６３ａ，６３ｂ，１７３，１７４，２０７Ａ，２０７Ｂ，２０８Ａ，２０８Ｂ，３０３ａ，３０３ｂ，３０４ａ，３０４，３０４ｂ，３０７ａ，３０７ｂ，３０８ａ，３０８ｂ，３０９，３６３ａ，３６３ｂ…ノズル
１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂ，２４０，２４３Ａ，２４３Ｂ…軸受

Claims (30)

1. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
   前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
   前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
   前記各開口のうち、少なくとも一組の前記チャンバが夫々有する開口の間隔をｄ（ｍ）、前記一組のチャンバによって生じる夫々の音波の波長をλ（ｍ）とした場合、
   ｄ＜λ／２を満たす
   噴流発生装置。
2. 請求項１に記載の噴流発生装置であって、
   ｄ＜λ／６を満たす
   噴流発生装置。
3. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
   前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
   前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
   前記チャンバの数をｎ（ｎは３以上）とした場合、前記制御部は、前記夫々の音波の位相差を３６０／ｎ［度］に制御する
   噴流発生装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の噴流発生装置であって、
   前記振動機構は、前記各チャンバのうち、少なくとも一組のチャンバを仕切るように設けられた振動板を有する
   噴流発生装置。
5. 請求項３に記載の噴流発生装置であって、
   前記制御部は、各チャンバによって生じる音波の振幅をすべてほぼ同じに制御し、
   前記各チャンバによって生じる夫々の音波に含まれる振動のうち、夫々のｎ次高調波同士の合成波による騒音レベルが、前記各チャンバのうち１つのチャンバによって生じる音波の騒音レベルよりも小さくなるようにｎが設定されている
   噴流発生装置。
6. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の噴流発生装置であって、
   前記振動機構は、振動方向である第１の方向に垂直な面に対してほぼ対称な形状の振動板を有する
   噴流発生装置。
7. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の噴流発生装置であって、
   側壁を有し、前記各チャンバを形成する筐体と、
   一端及び他端が夫々前記側壁から前記筐体の外部及び内部に向けて突出するように設けられた前記冷媒の吐出ノズルと
   さらに具備する噴流発生装置。
8. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
   前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
   前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
   前記制御部は、前記振動機構を振動させるための定格入力より低い入力で当該振動機構を振動させる
   噴流発生装置。
9. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
   前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
   前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
   前記振動機構は、
   振動する方向に垂直な面に対して非対称な形状を有する第１の振動板と、
   前記第１の振動板とほぼ同一形状を有し、該第１の振動板の振動方向とほぼ同一方向に振動するように、かつ、当該振動方向で前記第１の振動板とは逆向きに配置された振動を与える第２の振動板とを有する
   噴流発生装置。
10. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
    前記制御部は、
    前記振動機構を前記第１の周波数で振動させるための駆動信号を生成する第１の信号生成部と、
    前記第１の周波数とは異なる周波数であって、前記振動機構を前記第１の周波数で振動させたときに該振動機構に含まれる第２の周波数での振動を発生させないようにするための該振動機構の駆動信号を生成する第２の信号生成部とを有する
    噴流発生装置。
11. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部と、
    前記各チャンバによって生じる夫々の音波を検出する音波検出部とを具備し、
    前記制御部は、前記音波の検出信号に基づき当該夫々の音波を制御する
    る噴流発生装置。
12. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
    前記各チャンバは、
    当該各チャンバのうち、少なくとも２つのチャンバでなる第１のチャンバ群と、
    少なくとも２つのチャンバでなる第２のチャンバ群とで構成され、
    前記振動機構は、
    前記第１のチャンバ群に含まれた前記冷媒に振動を与える第１の振動板と、
    前記第２のチャンバ群に含まれた前記冷媒に振動を与える第２の振動板とを有し、
    前記制御部は、前記第１のチャンバ群から生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記第２のチャンバ群から生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記第１のチャンバ群からの第１の合成音波と前記第２のチャンバ群からの第２の合成音波とが互いに弱め合うように、前記第１及び第２の振動板の振動を制御する
    噴流発生装置。
13. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部と、
    前記互いに弱め合った合成音波がさらに弱められるような別の音波を生成する音波生成部と
    を具備する噴流発生装置。
14. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    振動方向である第１の方向に垂直な面に対してほぼ対称な形状の振動板を有し、前記振動板により前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部と、
    貫通孔を有し、前記振動板により仕切られてチャンバ群を形成する筐体とを具備し、
    前記振動機構は、
    前記筐体の外部に配置され、前記振動板を駆動するためのアクチュエータと、
    前記貫通孔に挿通されて振動板に接続され、前記アクチュエータの動きに同期して可動するロッドとを有し、
    当該噴流発生装置は、前記筐体に設けられ、前記ロッドの、前記第１の方向とは異なる第２の方向の振動を吸収する吸収部材をさらに具備する噴流発生装置。
15. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    振動方向に垂直な面に対してほぼ対称な形状の振動板を有し、前記振動板により前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部と、
    貫通孔を有し、前記振動板により仕切られてチャンバ群を形成する筐体とを具備し、
    前記振動機構は、
    前記筐体の外部に配置され、前記振動板を駆動するためのアクチュエータと、
    前記貫通孔に挿通されて振動板に接続され、前記アクチュエータの動きに同期して可動するロッドとを有し、
    当該噴流発生装置は、前記貫通孔、または該貫通孔付近に設けられた、前記ロッドの第１の軸受をさらに具備し、
    前記ロッドは前記振動板を貫通し、
    当該噴流発生装置は、前記筐体における前記第１の軸受に対向する位置に設けられた、前記ロッドの第２の軸受をさらに具備する噴流発生装置。
16. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
    前記振動機構は第１及び第２の振動板を有し、
    当該噴流発生装置は、
    第１の貫通孔を有し、前記第１の振動板により仕切られて第１のチャンバ群を形成する第１の筐体と、
    前記第１の貫通孔に対向する第２の貫通孔を有し、前記第２の振動板により仕切られて第２のチャンバ群を形成する第２の筐体とをさらに具備し、
    前記振動機構は、
    前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に配置され、前記第１及び第２の振動板を駆動するためのアクチュエータと、
    前記第１及び第２の貫通孔に挿通されて前記第１及び第２の振動板とを接続し、前記アクチュエータの動きに同期して可動するロッドと
    を有する
    噴流発生装置。
17. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    振動方向に垂直な面に対してほぼ対称な形状の振動板を有し、前記振動板により前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部と、
    第１の貫通孔を有し、前記振動板のうち第１の振動板により仕切られて第１のチャンバ群を形成する第１の筐体と、
    前記第１の貫通孔に対向する第２の貫通孔を有し、前記振動板のうち第２の振動板により仕切られて第２のチャンバ群を形成する第２の筐体と、
    前記振動機構は、
    前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に配置され、前記第１及び第２の振動板を駆動するためのアクチュエータと、
    前記第１及び第２の貫通孔に挿通されて前記第１及び第２の振動板とを接続し、前記アクチュエータの動きに同期して可動するロッドとを有する
    噴流発生装置。
18. 請求項１７に記載の噴流発生装置であって、
    前記第１の貫通孔、または該第１の貫通孔付近に設けられた、前記ロッドの第１の軸受さらに具備する噴流発生装置。
19. 請求項１８に記載の噴流発生装置であって、
    前記ロッドは前記第１の振動板を貫通し、
    当該噴流発生装置は、前記第１の筐体における前記第１の軸受に対向する位置に設けられた、前記ロッドの第２の軸受をさらに具備する
    噴流発生装置。
20. 請求項１９に記載の噴流発生装置であって、
    前記ロッドが挿通される第３の貫通孔を有し、前記振動板のうち該第３の貫通孔に挿通された前記ロッドが接続される第３の振動板により仕切られて第３のチャンバ群を形成する第３の筐体をさらに具備する噴流発生装置。
21. 請求項１７に記載の噴流発生装置であって、
    前記第１の貫通孔を介する前記第１の筐体の内外の連通を遮断するための第１のシール部材、及び前記第２の貫通孔を介する前記第２の筐体の内外の連通を遮断するための第２のシール部材のうち少なくとも一方をさらに具備する噴流発生装置。
22. 請求項１８に記載の噴流発生装置であって、
    前記アクチュエータは、前記第１及び第２の貫通孔を覆うように前記第１及び第２の筐体に当接し、
    当該噴流発生装置は、前記ロッドと前記アクチュエータとの隙間を介する、前記第１の筐体の内外の連通を遮断するためのシール部材をさらに具備する噴流発生装置。
23. 請求項１７に記載の噴流発生装置であって、
    前記アクチュエータは、前記第１及び第２の貫通孔を覆うように前記第１及び第２の筐体に当接し、
    前記アクチュエータは、
    前記ロッドの軸受と、
    前記ロッドと前記軸受との隙間を介する、前記第１の筐体と前記第２の筐体との連通を遮断するシールするシール部材とを有する
    噴流発生装置。
24. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部と、
    発熱体の熱を放熱するための複数の放熱フィンを備えたヒートシンク上に配置され、前記各放熱フィンが立設する立設方向にほぼ平行な側面を有し、前記各チャンバのうち少なくとも一組のチャンバを形成する筐体と、
    前記各放熱フィンに向けて前記筐体の側面から曲折して延びるように設けられ、前記一組のチャンバからそれぞれ前記冷媒を吐出させるための少なくとも一組のノズルと
    具備する噴流発生装置。
25. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
    前記振動機構は、
    振動の方向に沿うように立設された側壁であって、第１の端部と、前記振動方向で前記第１の端部と反対側に設けられた第２の端部とを有する側壁を有する振動板と、
    前記第１の端部を支持する第１の支持部材と、
    前記第２の端部を支持する第２の支持部材とを有する
    噴流発生装置。
26. 開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
    前記振動機構は、
    振動板と、
    前記振動板の周囲に沿って螺旋状に形成された溝を有し、前記振動板の周囲で該振動板を支持する支持部材と、
    前記振動板を駆動するための駆動部と、
    前記振動板及び前記支持部材に取り付けられるように前記溝に沿って配線され、前記制御部からの電気的な制御信号を前記駆動部に伝達するための導線とを有する
    噴流発生装置。
27. 発熱体と、
    開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として前記発熱体に向けて吐出させるための振動機構と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記振動機構の振動を制御する制御部とを具備し、
    前記各開口のうち、少なくとも一組の前記チャンバが夫々有する開口の間隔をｄ（ｍ）、前記一組のチャンバによって生じる夫々の音波の波長をλ（ｍ）とした場合、
    ｄ＜λ／２を満たす
    電子機器。
28. 発熱体と、
    開口を夫々有し、冷媒が含まれた複数のチャンバと、
    前記各チャンバに含まれた前記冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して冷媒を脈流として前記発熱体に向けて吐出させるための振動機構と、
    前記チャンバの数をｎ（ｎは３以上）とした場合、前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うようにするために、するために、前記夫々の音波の位相差を３６０／ｎ［度］になるように前記振動機構の振動を制御する制御部と
    を具備する電子機器。
29. 開口を夫々有する複数のチャンバに含まれた冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して前記冷媒を脈流として吐出させる工程と、
    前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うように、前記冷媒に与える振動を制御する工程とを具備し、
    前記各開口のうち、少なくとも一組の前記チャンバが夫々有する開口の間隔をｄ（ｍ）、前記一組のチャンバによって生じる夫々の音波の波長をλ（ｍ）とした場合、
    ｄ＜λ／２を満たす
    噴流発生方法。
30. 開口を夫々有する複数のチャンバに含まれた冷媒に振動を与えることで、前記各開口を介して前記冷媒を脈流として吐出させる工程と、
    前記チャンバの数をｎ（ｎは３以上）とした場合、前記各チャンバから前記冷媒が吐出するときに生じる夫々の音波が互いに弱め合うようにするために、前記夫々の音波の位相差を３６０／ｎ［度］になるように前記冷媒に与える振動を制御する工程と
    を具備する噴流発生方法。

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