KR20150128935A - 합성 제트 서스펜션 구조체 - Google Patents

합성 제트 서스펜션 구조체 Download PDF

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KR20150128935A
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composite
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브라이언 패트릭 활렌
복크 헨드릭 피터 자코버스 데
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

합성 제트 및 정지형 장착 브래킷 사이에 진동 감쇠를 제공하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 합성 제트 조립체가, 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트로부터 이격된 제2 플레이트, 상기 제1 및 제2 플레이트를 이격된 관계로 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트 사이에 배치되며, 그 내부에 형성되는 오리피스를 포함하는, 스페이서 요소, 및 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 중 적어도 하나에 이들의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 유체 유동이 생성되도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사되도록 하는 액추에이터 요소를 갖는, 합성 제트를 포함한다. 합성 제트 조립체는 또한, 상기 합성 제트를 지지하기 위해 상기 합성 제트 둘레에 배치되는 장착 브래킷 및 상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 매달린 배열로 결합하는 복수의 서스펜션 탭을 포함한다.

Description

합성 제트 서스펜션 구조체{SYNTHETIC JET SUSPENSION STRUCTURE}
관련 출원의 상호 참조
[0001] 본 출원은, 그 개시내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 2013년 3월 14일 출원된 미국 가특허 출원 제61/783,954호의 정규 출원이고, 이 미국 가출원의 우선권을 주장한다.
[0002] 합성 제트 액추에이터들은, 표면으로부터 열을 분산시키기 위해 표면 위의 해당 유체의 흐름에 영향을 미치도록 유체의 합성 제트를 발생시키는 널리 사용되는 기술이다. 통상적인 합성 제트 액추에이터는, 내부 챔버를 형성하는 하우징을 포함한다. 오리피스가 하우징의 벽에 존재한다. 액추에이터는, 일련의 유체 와류가 생성되도록 그리고 하우징의 오리피스로부터 밖으로 외부 환경으로 분사되도록, 주기적으로 내부 챔버 내의 부피를 변동시키는 메커니즘을 하우징 내부 또는 하우징 주변에 추가로 포함한다. 부피 변동 메커니즘의 예는, 예컨대, 피스톤의 왕복동 작동 도중에 오리피스 내외로 유체를 이동시키도록 제트 하우징 내에 배치되는 피스톤, 또는 하우징 벽으로서의 가요성 다이어프램을 포함할 수 있다. 가요성 다이어프램은 통상 압전 액추에이터 또는 다른 적절한 수단에 의해 작동된다.
[0003] 통상, 제어 시스템이, 부피 변동 메커니즘의 시간-조화 작동을 생성하기 위해 사용된다. 메커니즘이 챔버 부피를 감소시킴에 따라, 유체가 오리피스를 통해 챔버로부터 분사된다. 유체가 오리피스를 통과함에 따라, 오리피스의 날카로운 에지들이, 와류들로 말리는 와류 시트들을 생성하기 위해, 유동을 분리한다. 이러한 와류들은, 그들 자체의 자기 유도(self-induced) 속도 하에서 오리피스의 에지들로부터 멀어지게 이동한다. 메커니즘이 챔버 부피를 증가시킴에 따라, 오리피스로부터 먼 거리로부터 챔버 내로 주변 유체가 인입된다. 와류들은 이미 오리피스의 에지들로부터 멀리 이동되어 있기 때문에, 와류들은 챔버 내로 인입되는 주변 유체에 의해 영향을 받지 않는다. 와류들이 오리피스로부터 멀리 이동함에 따라, 와류들은, 유체의 제트, 즉 "합성 제트"를 합성한다.
[0004] 진동 전파 및 음향 노이즈가 합성 제트 작동의 부정적인 양태라는 것이 인식되고 있다. 구체적으로 진동 전파와 관련하여, 진동이 합성 제트의 이동 표면으로부터 합성 제트가 부착되는 장착 구조체로 전달되는 것을 그리고/또는 장착 구조체가 부착되는 주변 구조체들 또는 표면들로 통과되는 것을 방지하는 것이 매우 바람직하다. 진동 전파를 최소화하는 장착 구조체를 제공하는 것이 성취 가능하지만, 그러한 장착 구조체는 또한, 합성 제트 액추에이터가 고정된 정지 표면에 단단히 구속되는 경우 일어날 수 있는 바와 같은, 합성 제트 액추에이터의 기류 출력을 감쇠시키지 않도록 설계되어야 한다.
[0005] 따라서, 합성 제트의 이동 표면으로부터 장착 구조체로 그리고 장착 구조체가 부착되는 표면으로 전달되는 바람직하지 않은 진동의 양을 제한함으로써, 진동 감쇠를 제공하는 장착 구조체를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 고정된 정지 표면에 더욱 단단히 구속되어 있었던 경우 보다, 합성 제트가 기류 출력에 대한 적은 감쇠를 갖도록 기능하는 것을 허용하도록 하는 것이, 장착 구조체에 대해 또한 바람직할 것이다.
[0006] 본 발명의 일 실시예에 따르면, 합성 제트 조립체가, 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트로부터 이격된 제2 플레이트, 상기 제1 및 제2 플레이트를 이격된 관계로 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트 사이에 배치되며, 그 내부에 형성되는 오리피스를 포함하는, 스페이서 요소, 및 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 중 적어도 하나에 이들의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 유체 유동이 생성되도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사되도록 하는 액추에이터 요소를 갖는, 합성 제트를 포함한다. 합성 제트 조립체는 또한, 상기 합성 제트를 지지하기 위해 상기 합성 제트 둘레에 배치되는 장착 브래킷 및 상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 매달린 배열로 결합하는 복수의 서스펜션 탭을 포함한다.
[0007] 본 발명의 다른 양태에 따르면, 합성 제트 조립체의 제조 방법이, 일련의 유체 와류를 생성하고 분사하도록 구성되는 합성 제트를 제공하는 단계를 포함하며, 합성 제트는, 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트로부터 이격된 제2 플레이트, 상기 제1 및 제2 플레이트를 이격된 관계로 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트 사이에 배치되며, 그 내부에 형성되는 오리피스를 포함하는, 스페이서 요소, 및 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 중 적어도 하나에 이들의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 일련의 유체 와류가 생성되도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사되도록 하는 액추에이터 요소를 포함한다. 방법은 또한, 합성 제트 둘레에 부분적으로 장착 브래킷을 위치 설정하는 단계 및 합성 제트 몸체와 상기 장착 브래킷 사이에 복수의 서스펜션 탭을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 서스펜션 탭은 상기 합성 제트 몸체를 상기 장착 브래킷에 매달린 배열로 장착한다.
[0008] 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 합성 제트 조립체가, 그 내부에 형성되는 캐비티 및 오리피스를 갖는 몸체, 및 상기 몸체에 상기 몸체의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 이에 의해 유체 유동을 생성하도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사하도록 하는 적어도 하나의 액추에이터 요소를 구비하는, 합성 제트를 포함한다. 합성 제트 조립체는 또한, 복수의 다리부를 포함하며 그리고 상기 합성 제트를 지지하기 위해 상기 합성 제트 둘레에 부분적으로 위치 설정되는 U-자형 장착 브래킷 및, 상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 결합하며 그리고 적어도 하나의 서스펜션 탭이 상기 U-자형 브래킷의 각각의 다리부 상에 위치하게 되도록 배열되는, 복수의 서스펜션 탭을 포함한다.
[0009] 이들 및 다른 장점과 특징들은 첨부 도면과 관련하여 제공된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.
[0010] 도면들은 본 발명을 수행하기 위해 현재 고안된 실시예들을 예시한다.
[0011] 도면에서:
[0012] 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합성 제트 조립체의 사시도이다.
[0013] 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 합성 제트의 일부의 단면도이다.
[0014] 도 3은 제어 시스템이 다이어프램을 오리피스 측으로 내측으로 이동되도록 야기함에 따른 제트를 도시하는 도 2의 합성 제트의 단면도이다.
[0015] 도 4는 제어 시스템이 다이어프램을 오리피스로부터 멀리 외측으로 이동되도록 야기함에 따른 제트를 도시하는 도 2의 합성 제트 액추에이터의 단면도이다.
[0016] 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른, 그 내부에 3개의 서스펜션 탭의 배열을 통합한 여러 합성 제트 조립체의 평면도들이다.
[0017] 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른, 그 내부에 4개의 서스펜션 탭의 배열을 통합한 여러 합성 제트 조립체의 평면도들이다.
[0018] 도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 그 내부에 5개의 서스펜션 탭의 배열을 통합한 합성 제트 조립체의 평면도이다.
[0019] 도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 그 내부에 6개의 서스펜션 탭의 배열을 통합한 합성 제트 조립체의 평면도이다.
[0020] 도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 그 내부에 3개의 얇은 서스펜션 탭의 배열을 통합한 합성 제트 조립체의 평면도이다.
[0021] 본 발명의 실시예들은, 합성 제트 액추에이터의 작동(이동) 부분과 정지형 장착 브래킷 사이에 반가요성 연결을 제공하는 서스펜션 탭들에 관한 것이다. 탭들은, 합성 제트로부터 기류 출력에 최소의 영향을 갖는 가운데, 합성 제트의 이동 표면들로부터 정지형 브래킷으로 그리고 장착 브래킷이 부착되는 표면들 상으로 전달되는 바람직하지 않은 진동의 양을 제한함으로써, 진동 감쇠를 제공한다.
[0022] 도 1을 참조하면, 합성 제트 조립체(10)의 사시도가 제공되어 있다. 합성 제트 조립체(10)는, 그의 단면도가 도 2에 도시되는 합성 제트(12), 및 장착 브래킷(14)을 포함한다. 일 실시예에서, 장착 브래킷(14)은, 하나 이상의 위치에서 합성 제트(12)의 몸체 또는 하우징에 고정되는, U-자형 장착 브래킷이다. 회로 드라이버(18)가, 장착 브래킷(14) 외부에 위치하게 되거나 고정될 수 있다. 대안적으로, 회로 드라이버(18)는 합성 제트 조립체(10)로부터 멀리 위치하게 될 수 있다.
[0023] 이제 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 합성 제트(12)의 하우징(16)은, 그 내부에 가스 또는 유체(22)를 갖는 내부 챔버 또는 캐비티(20)를 한정하고 부분적으로 둘러싼다. 하우징(16)과 내부 챔버(20)는, 본 발명의 여러 실시예에 따라 실제적으로 임의의 기하학적 구성을 취하고 있지만, 논의와 이해를 목적으로, 하우징(16)은, 제1 플레이트(24)와 제2 플레이트(26)를 포함하는 것으로, 도 2의 단면도에 도시되어 있으며, 제1 및 제2 플레이트는 그들 사이에 위치하게 되는 스페이서 요소(28)에 의해 이격된 관계로 유지된다. 일 실시예에서, 스페이서 요소(28)는, 제1 및 제2 플레이트(24, 26) 사이에 약 1 mm의 간격을 유지한다. 하나 이상의 오리피스 또는 오리피스들(30)이, 내부 챔버(20)를 주변 외부 환경(32)과 유체 소통 상태로 배치하기 위해, 제1 및 제2 플레이트(24, 26)와 스페이서 요소(28)의 측벽들 사이에 형성된다. 대안적인 실시예에서, 스페이서 요소(28)는, 하나 이상의 오리피스(30)가 형성되는 전방면(도시 생략)을 포함한다.
[0024] 다양한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 플레이트(24, 26)는, 금속, 플라스틱, 유리 및/또는 세라믹으로 형성될 수 있다. 유사하게, 스페이서 요소(28)는, 금속, 플라스틱, 유리 및/또는 세라믹으로 형성될 수 있다. 적절한 금속은, 니켈, 알루미늄, 구리 및 몰리브덴과 같은 재료나 또는 스테인리스 강, 황동, 청동 등의 합금을 포함한다. 적절한 중합체 및 플라스틱은, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 열경화성 수지, 에폭시, 우레탄, 아크릴, 실리콘, 폴리이미드 및 포토레지스트-가능 재료와 같은 열가소성 수지, 그리고 다른 탄성 플라스틱을 포함한다. 적절한 세라믹은, 예컨대, 티탄산염(titanates)(예, 티탄산 란탄, 티탄산 비스무스 및 티탄산 지르콘산 염)과 몰리브덴산염을 포함한다. 더불어, 합성 제트(12)의 다양한 다른 구성요소들이 마찬가지로 금속으로 형성될 수 있다.
[0025] 액추에이터들(34, 36)이 제1 및 제2 복합 구조체 또는 가요성 다이어프램(38, 40)을 형성하기 위해 개별적인 제1 및 제2 플레이트(24, 26)에 결합되며, 이러한 다이어프램들은, 제어기 조립체 또는 제어 유닛 시스템(42)을 통해 드라이버(18)에 의해 제어된다. 예를 들면, 각각의 가요성 다이어프램(38, 40)은 금속층을 갖출 수 있으며, 그리고 금속 전극이 해당 금속층에 인접하게 배치됨으로써, 다이어프램들(38, 40)이 전극과 금속층 사이에 부과되는 전기적 바이어스를 통해 이동될 수 있도록 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 제어기 조립체(42)는 드라이버(18)에 전자적으로 연결되며, 드라이버는 합성 제트(12)의 장착 브래킷(14)에 직접 연결된다. 대안적인 실시예에서, 제어 유닛 시스템(42)이, 합성 제트(12)로부터 멀리 위치하게 되는 드라이버(18)에 합체된다. 더불어, 제어 시스템(42)은, 예컨대, 컴퓨터, 로직 프로세서, 또는 신호 생성기와 같은 임의의 적절한 디바이스에 의한 전기적 바이어스를 발생시키도록 구성될 수 있다.
[0026] 일 실시예에서, 액추에이터들(34, 36)은, 고조파 교류 전압의 인가에 의해 작동될 수 있는 압전 작동(piezomotive) 디바이스이며, 고조파 교류 전압은 압전 작동 디바이스가 빠르게 팽창 및 수축하는 것을 야기한다. 작동 도중에, 제어 시스템(42)은, 드라이버(18)를 통해, 압전 작동 액추에이터들(34, 36)로 전하를 전달하고, 압전 작동 액추에이터들은 전하에 응답하여 기계적 응력 및/또는 변형을 받는다. 압전 작동 액추에이터(34, 36)의 응력/변형은, 제1 및 제2 플레이트(24, 26) 사이의 내부 챔버(20)의 부피를 변화시키는 시간-조화 또는 주기적 이동이 달성되도록, 개별적인 제1 및 제2 플레이트(24, 26)의 편향을 야기한다. 일 실시예에 따르면, 스페이서 요소(28)는 또한 가요성으로 제작될 수 있으며 그리고 내부 챔버(20)의 부피를 변동시키도록 변형될 수 있다. 내부 챔버(20)에서의 결과적인 부피 변동은, 도 3 및 도 4와 관련하여 상세히 설명되는 바와 같이, 내부 챔버(20)와 외부 부피(32) 사이에서 가스 또는 다른 유체의 교환을 야기한다.
[0027] 압전 작동 액추에이터들(34, 36)은, 본 발명의 여러 가지 실시예에 따라 모노모프(monomorph) 또는 바이모프(bimorph) 디바이스일 수 있다. 모노모프 실시예에서, 압전 작동 액추에이터들(34, 36)은, 금속, 플라스틱, 유리 또는 세라믹을 포함하는 재료로 형성되는 플레이트들(24, 26)에 결합될 수 있다. 바이모프 실시예에서, 압전 작동 액추에이터들(34, 36) 중 하나 또는 양자 모두는, 압전 재료로 형성되는 플레이트들(24, 26)에 결합되는 바이모프 액추에이터일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 바이모프는 단일 액추에이터(34, 36)를 포함할 수 있으며 그리고 플레이트들(24, 26)은 제2 액추에이터이다.
[0028] 합성 제트(12)의 구성요소들은, 접착제, 땜납 등을 사용하여 함께 접착되거나 그렇지 않으면 서로 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 열경화성 접착제 또는 전기 전도성 접착제가, 제1 및 제2 복합 구조체(38, 40)를 형성하도록 액추에이터들(34, 36)을 제1 및 제2 플레이트(24, 26)에 접합하기 위해 채용된다. 전기 전도성 접착제의 경우, 접착제는, 리드 와이어(도시 생략)를 합성 제트(12)에 부착하기 위해, 은, 금 등과 같은 전도성 충전제(filler)로 충전될 수 있다. 적절한 접착제는, Shore A 경도가 100 이하인 범위의 경도를 가질 수 있으며 그리고, 120도 이상의 작동 온도가 얻어질 수 있도록, 예로서 실리콘, 폴리우레탄, 열가소성 고무 등을 포함할 수 있다.
[0029] 본 발명의 실시예에서, 액추에이터들(34, 36)은, 유압적, 공압적, 자기적, 정전기적 및 초음파적 재료와 같은, 압전 작동 디바이스와 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 그러한 실시예에서, 제어 시스템(42)은, 개별적인 액추에이터(34, 36)를 대응하는 방식으로 활성화하도록 구성된다. 예를 들면, 정전기적 재료가 사용되는 경우, 제어 시스템(42)은 개별적인 제1 및 제2 플레이트(24, 26)를 활성화시켜 휘어지도록 하기 위해 액추에이터(34, 36)에 빠르게 교번하는 정전기적 전압을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0030] 합성 제트(12)의 작동은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된다. 먼저 도 3을 참조하면, 합성 제트(12)는, 액추에이터들(34, 36)이, 제1 및 제2 플레이트들(24, 26)이 화살표(44)로 나타낸 바와 같이 내부 챔버(20)에 대해 외측으로 이동되는 것을 야기하도록 제어되는 것으로, 예시된다. 제1 및 제2 플레이트(24, 26)가 외측으로 휘어짐에 따라, 내부 챔버(20)의 내부 부피가 증가하게 되며, 그리고, 다수의 화살표(48)로 나타낸 바와 같이, 주변 유체 또는 가스(46)가 내부 챔버(20) 내로 급속하게 유입된다. 액추에이터들(34, 36)은 제어 시스템(42)에 의해 제어되며, 따라서 제1 및 제2 플레이트(24, 26)가 내부 챔버(20)로부터 외측으로 이동하게 될 때, 와류들이 이미 오리피스(30)의 에지들로부터 제거되도록 그리고 그에 따라 내부 챔버(20) 내로 인입되는 주변 유체(46)에 의해 영향을 받지 않도록 한다. 한편, 주변 유체(46)의 제트가, 오리피스(30)로부터 먼 거리로부터 인입되는 주변 유체(46)의 강한 동반 이행(entrainment)을 생성하는, 와류들에 의해 합성된다.
[0031] 도 4는, 액추에이터들(34, 36)이, 화살표(50)로 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 플레이트(24, 26)가 내측으로 내부 챔버(20) 안으로 휘어지는 것을 야기하도록 제어되는 것과 같은, 합성 제트(12)를 나타낸다. 내부 챔버(20)의 내부 부피가 감소하며, 그리고 유체(22)가, 예컨대 발광 다이오드와 같은 냉각될 디바이스(54)를 향해 화살표들(52)의 세트에 의해 지시되는 방향으로 오리피스(30)를 관통하는 냉각 제트로서, 토출된다. 유체(22)가 오리피스(30)를 통해 내부 챔버(20)를 빠져나감에 따라, 유체 유동은, 오리피스(30)의 날카로운 에지에서 분리되고, 와류들로 말려 들어가는 와류 시트를 생성하며 그리고, 오리피스(30)로부터 멀어지게 이동하기 시작한다.
[0032] 도 1-4의 합성 제트는 단일 오리피스를 갖는 것으로 예시되고 설명되지만, 본 발명의 실시예는 복수 오리피스 합성 제트 액추에이터를 포함할 수 있는 것도 고려된다. 추가로, 도 1-4의 합성 제트 액추에이터는, 제1 및 제2 플레이트 각각에 액추에이터 요소가 포함되는 것으로 예시 및 설명되지만, 본 발명의 실시예는 상기 플레이트 중 하나의 플레이트에 위치된 하나의 액추에이터 요소만을 포함할 수 있는 것도 고려된다. 또한, 합성 제트 플레이트는 여기 예시된 바와 같이 정사각형 구성 대신에 원형, 직사각형 또는 다른 형태의 구성으로 제공될 수 있는 것도 고려된다.
[0033] 도 1을 재차 참조하면, 거기에 도시되어 있는 바와 같이, - 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 강성 금속 U-자형 장착 브래킷으로서 형성될 수도 있는 - 합성 제트 조립체(10)의 장착 브래킷(14)은, 서스펜션 탭들(56)을 통해 하나 이상의 위치에서 합성 제트(12)의 하우징(16)에 고정된다. 장착 브래킷(14)을 합성 제트(12)에 부착하는 서스펜션 탭들(56)은, 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c, 도 7, 도 8 및 도 9에 더 양호하게 도시되어 있다. 각각의 실시예에서, 서스펜션 탭들(56)은, 합성 제트 조립체(10)의 정지 부분[즉, 장착 브래킷(14)]으로부터 합성 제트 조립체(10)의 이동 부분[즉, 몸체(16)]을 격리하기 위해, 장착 브래킷(14)에 대해 합성 제트(12)를 매달도록 기능한다. 서스펜션 탭들(56)은, 합성 제트의 이동 표면이 고정 장착면에 더 견고하게 부착되었던 경우 보다 적은 구속을 동반하는 가운데 특정 원하는 위치에 합성 제트(12)를 배치하는 것을 보조하며 그리고 고정된 정지 표면에 더 단단하게 구속되어 있었던 경우 보다 기류 출력에 적은 감쇠를 동반하는 가운데 합성 제트(12)가 기능하는 것을 허용한다. 서스펜션 탭들(56)은, 장착 브래킷(14)과 합성 제트(12) 사이에 연결을 형성하기 위해, 요구되는 위치들에 적용되거나 분배되는 것을 포함하는, 다수의 상이한 방식으로 형성될 수 있을 것이다.
[0034] 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 서스펜션 탭들(56)은, 합성 제트(12)의 몸체(16) 및 강성 정지형 장착 브래킷(14) 사이에 연결을 제공하는 반-가요성 재료로 구성된다. 예시적인 실시예에 따르면, 서스펜션 탭들(56)은, 합성 제트(12)의 스페이서 요소(28)(도 1 내지 도 4)와 장착 브래킷(14) 사이에 연결을 형성하지만, 서스펜션 탭들(56)은 대신에 합성 제트(12)의 플레이트들(24, 26) 및 장착 브래킷(14) 사이에 연결을 형성할 수 있다는 것이 예상된다. 서스펜션 탭들(56)은, 포화 고무 및 불포화 고무를 포함하는, 임의의 다수의 적합한 탄성중합체 재료로 형성될 수 있다. 일 예로서, 서스펜션 탭들(56)은, 합성 제트(12)와 장착 브래킷(14) 사이에 가요성 또는 반-가요성 연결을 제공하는 실리콘 탄성중합체로 형성된다. 반-가요성 서스펜션 탭들(56)은, 장착 브래킷(14)에 대해 거의 정지 위치에 합성 제트(12)를 유지하기에 충분한 기계적 강도를 갖지만, 합성 제트(12)가, 이동 표면으로부터 정지형 브래킷(14)으로(그리고 또한 장착 브래킷이 부착되어 있는 표면 또는 기판 상에) 전달되는 바람직하지 않은 진동의 양을 제한함으로써, 진동 감쇠를 제공하는 제한된 가요성을 제공하도록 구성된다. 서스펜션 탭들(56)의 특정 재료 조성은, 진동 감쇠의 양을 선택적으로 제어하기 위해 선택될 수 있다.
[0035] 서스펜션 탭들(56)에 의해 제공되는 진동 감쇠량은, 탭들의 재료 조성, 뿐만 아니라 서스펜션 탭들(56)의 크기, 위치 및 양의 함수이다. 이에 따라, 합성 제트(12)를 장착 브래킷(14)에 부착하기 위해 이용되는 서스펜션 탭들(56)의 크기, 위치 및 양은, 진동 감쇠를 선택적으로 제어하기 위해 합성 제트 조립체(10)의 제작/제조 도중에 선택될 수 있을 것이다. 탭들의 다양한 실시예 및 배열이 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c, 도 7, 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 서스펜션 탭들(56)의 크기, 위치 및 양은, 특정 실시예들 사이에서 다양하지만, - 각각의 실시예에서 - 적어도 하나의 탭(56)이, 합성 제트(12)를 장착 브래킷(14)에 적절하게 결합하기 위해, U-자형 장착 브래킷의 각각의 다리부 또는 세그먼트(58, 60, 62) 상에 위치하게 된다는 것이 인식된다.
[0036] 도 5a 내지 도 5c를 먼저 참조하면, 합성 제트(12)를 장착 브래킷(14)에 고정하기 위한 3개의 서스펜션 탭(56)을 각각 이용하는 합성 제트 조립체(10)가 도시되어 있다. 단일의 서스펜션 탭(56)이 U-자형 장착 브래킷의 각각의 개별적인 다리부/세그먼트(58, 60, 62) 상에 위치하게 됨과 더불어, 서스펜션 탭들(56)은 장착 브래킷(14)과 합성 제트의 몸체(16) 사이에 3개의 장착 지점을 제공한다. 각각의 실시예에서, U-자형 브래킷(14)의 후방 또는 연결 다리부(58) 상에 포함되는 서스펜션 탭(56)은 후방 다리부(58)의 심에 위치하게 되는 가운데 - U-자형 브래킷(14)의 측면 다리부들(60, 62) 상에 포함된 서스펜션 탭들(56)은 각각의 측면 다리부(60, 62)의 전방 위치(도 5a), 중심 위치(도 5b) 또는 후방 위치(도 5c)에 위치하게 될 수 있을 것이다.
[0037] 다음에 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 합성 제트(12)를 장착 브래킷(14)에 고정하기 위한 4개의 서스펜션 탭(56)을 각각 이용함과 더불어, 서스펜션 탭들(56)은 장착 브래킷(14)과 합성 제트의 몸체(16) 사이에 4개의 장착 지점을 제공하는, 합성 제트 조립체(10)가 도시된다. 한 쌍의 서스펜션 탭(56)이 U-자형 장착 브래킷(14)의 후방 다리부(58) 상에 위치하게 됨과 더불어, 서스펜션 탭들(56)은 후방 다리부(58)의 대체로 대향 단부들에 위치하게 된다. 단일의 서스펜션 탭(56)이, U-자형 장착 브래킷(14)의 각각의 개별적인 측면 다리부(60, 62) 상에 위치하게 됨과 더불어, 측면 다리부들(60, 62) 상의 서스펜션 탭들(56)은 개별적인 측면 다리부(60, 62)의 전방 위치(도 6a), 중심 위치(도 6b) 또는 후방 위치(도 6c)에 위치하게 된다.
[0038] 또 다른 서스펜션 탭 배열을 이용하는 합성 제트 조립체들(10)의 부가의 실시예들이 도 7 내지 도 9에 도시되어 있다. 도 7에는, 합성 제트(12)를 장착 브래킷에 고정하기 위한 5개의 서스펜션 탭(56)을 이용하는 합성 제트 조립체(10)가 도시되는 가운데, 도 8에는 합성 제트(12)를 장착 브래킷(14)에 고정하기 위한 6개의 서스펜션 탭(56)을 이용하는 합성 제트 조립체(10)가 도시되어 있다. 도 9에는, 합성 제트(12)를 장착 브래킷(14)에 부착하기 위한 3개의 서스펜션 탭(56)을 이용하는 - 도 5b에 도시되어 있는 합성 제트 조립체(10)와 유사한 - 합성 제트 조립체(10)가 도시되어 있다. 그러나, 도 9의 합성 제트 조립체(10)는, 도 5b의 합성 제트 조립체(10)보다 더 얇은 구성을 갖는 서스펜션 탭들(56)을 포함한다. 더 얇은 서스펜션 탭들(56)은, 도 5b의 합성 제트 조립체(10)에 이용된 더 두꺼운 서스펜션 탭(56)에 비해, 서스펜션 탭들(56)에 의해 제공되는 진동 감쇠량을 변경하는 역할을 한다.
[0039] 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c, 도 7, 도 8 및 도 9의 합성 제트 조립체(10)의 서스펜션 탭들(56)의 재료 조성, 크기, 위치 및 양은, 조립체 내의 진동 감쇠를 선택적으로 제어하는 것으로서 전술되어 있지만, 서스펜션 탭들(56)의 크기, 위치 및 양은 또한, 합성 제트의 이동 표면들[즉, 플레이트들(24, 26)]의 형태적 형상(modal shape)에 영향을 갖는다. 즉, 서스펜션 탭(56)의 크기, 위치 및 양은, 합성 제트(12)의 이동 표면들이 고정된 장착 브래킷(14)에 대한 특정 위치들에서 고정되는 정도를 결정한다. 서스펜션 탭들(56)로부터 초래되는 형태적 형상에 대한 이러한 효과는, 합성 제트(12)의 기류 출력에, 뿐만 아니라 불균형화된 이동 표면들에 의해 생성되는 음향 노이즈 및 진동에 직접적으로 관련된다. 즉, 서스펜션 탭들(56)은, 유동 생성을 위해 이용되는 합성 제트(12)의 전체 폭에 걸쳐 최대 진폭을 허용하며, 그리고 합성 제트(12)에 의해 생성되는 겉보기 음향 노이즈를 감소시키기 위해 낮은 공진 주파수를 갖는 기계적 공진 모드에서의 작동을 또한 가능하게 한다. 따라서, 합성 제트 조립체(10) 내의 서스펜션 탭들(56)의 재료 조성, 크기, 위치 및 양은, 합성 제트(12)의 요구되는 성능 특성에 기초하여 선택될 수 있다.
[0040] 합성 제트(12)를 장착 브래킷(14)에 고정하기 위한 서스펜션 탭들(56)을 이용하는 합성 제트 조립체들(10)은, 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c, 도 7, 도 8 및 도 9에 도시되어 있는 것과 같은, 정사각형/직사각형 합성 제트(12) 및 U-자형 장착 브래킷(14)을 포함하는 구조체들에 국한되는 것은 아니라는 것이 인식된다. 즉, 다른 형상들 및 구성들을 갖는 합성 제트 조립체들(10)이 또한 본 발명의 범주 내에 있는 것으로서 예기된다. 예를 들어, 합성 제트를 장착 브래킷에 부착하기 위한 3개의 서스펜션 탭을 이용하는 원형 합성 제트 및 반-원형 장착 브래킷을 포함하는 합성 제트 조립체(10)가, 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려된다.
[0041] 전술된 본 발명의 실시예들은, 정지 표면에 대해 구체화된 위치에서 합성 제트를 구속할 목적으로 장착 브래킷(14) 및 서스펜션 탭들(56)의 배열을 통합하는 합성 제트 조립체들(10)에 관련되지만, 다른 장착 메커니즘이 이용될 수도 있다는 것이 예기된다. 예를 들어, 전술된 장착 브래킷 및 서스펜션 탭들에 대한 하나의 대안으로서, 합성 제트(12)는, 실제 장착 브래킷의 필요 없이 디바이스를 지지하기 위해 합성 제트의 이동 부분으로부터 밖으로 연장되는 "탭" 또는 연성 돌출부들 상에 장착될 수 있다. 이 경우에, 돌출부들은, 합성 제트의 이동 부분을 장착 브래킷에 연결하지 않을 것이지만, 여전히 정지 표면으로부터 디바이스의 매달림을 제공할 것이다.
[0042] 유리하게, 본 발명의 실시예들은 따라서, 합성 제트 조립체(10)의 정지 부분으로부터 합성 제트 조립체의 이동 부분을 격리하기 위해, 장착 브래킷에 대해 합성 제트를 매달도록 기능하는 서스펜션 탭들의 배열을 포함하는 합성 제트 조립체를 제공한다. 서스펜션 탭들은 합성 제트의 이동 표면이 고정된 장착 표면에 더 견고하게 부착되어 있었던 경우 보다 적은 구속을 동반하는 가운데 구체화된 위치에 합성 제트를 구속하는(즉, 특정 요구되는 위치에 합성 제트를 위치시킴) 저비용의 방법을 제공한다. 서스펜션 탭들은 또한, 합성 제트가, 고정된 정지 표면에 더 견고하게 구속되어 있었던 경우에 비교할 때, 합성 제트가 생성하는 용적형 기류(즉, 기류 출력)를 감쇠시키는 것에 관한 최소 영향을 동반하는 가운데 기능하는 것을 허용한다. 더 나아가, 서스펜션 탭들의 재료 조성, 크기, 위치 및 양은, 합성 제트의 구동의 형태적 형상에 관한 특정의 요구되는 영향을 갖도록 맞춤화될 수 있다.
[0043] 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 합성 제트 조립체가, 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트로부터 이격된 제2 플레이트, 상기 제1 및 제2 플레이트를 이격된 관계로 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트 사이에 배치되며, 그 내부에 형성되는 오리피스를 포함하는, 스페이서 요소, 및 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 중 적어도 하나에 이들의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 유체 유동이 생성되도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사되도록 하는 액추에이터 요소를 구비하는, 합성 제트를 포함한다. 합성 제트 조립체는 또한, 상기 합성 제트를 지지하기 위해 상기 합성 제트 둘레에 배치되는 장착 브래킷 및 상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 매달린 배열로 결합하는 복수의 서스펜션 탭을 포함한다.
[0044] 본 발명의 다른 양태에 따르면, 합성 제트 조립체의 제조 방법이, 일련의 유체 와류를 생성하고 분사하도록 구성되는 합성 제트를 제공하는 단계를 포함하며, 합성 제트는, 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트로부터 이격된 제2 플레이트, 상기 제1 및 제2 플레이트를 이격된 관계로 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트 사이에 배치되며, 그 내부에 형성되는 오리피스를 포함하는, 스페이서 요소, 및 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 중 적어도 하나에 이들의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 일련의 유체 와류가 생성되도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사되도록 하는 액추에이터 요소를 포함한다. 방법은 또한, 합성 제트 둘레에 부분적으로 장착 브래킷을 위치 설정하는 단계 및 합성 제트 몸체와 상기 장착 브래킷 사이에 복수의 서스펜션 탭을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 서스펜션 탭은 상기 합성 제트 몸체를 상기 장착 브래킷에 매달린 배열로 장착한다.
[0045] 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 합성 제트 조립체가, 그 내부에 형성되는 캐비티 및 오리피스를 갖는 몸체, 및 상기 몸체에 상기 몸체의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 이에 의해 유체 유동을 생성하도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사하도록 하는 적어도 하나의 액추에이터 요소를 구비하는, 합성 제트를 포함한다. 합성 제트 조립체는 또한, 복수의 다리부를 포함하며 그리고 상기 합성 제트를 지지하기 위해 상기 합성 제트 둘레에 부분적으로 위치 설정되는 U-자형 장착 브래킷 및, 상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 결합하며 그리고 적어도 하나의 서스펜션 탭이 상기 U-자형 브래킷의 각각의 다리부 상에 위치하게 되도록 배열되는, 복수의 서스펜션 탭을 포함한다.
[0046] 비록 본 발명은 단지 제한된 수의 실시예와 관련하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 그러한 개시된 실시예에 제한되지 않는다는 것을 바로 이해해야 할 것이다. 대신에, 본 발명은, 여기에 설명되지는 않았지만 본 발명의 사상 및 범위에 상응하는, 임의의 수의 변화, 변경, 대체 또는 균등 배열을 통합하도록 변형될 수 있다. 추가로, 본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명의 여러 양태는 설명된 실시예 중 단지 일부만을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은, 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 봐서는 안 되며, 오히려 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (20)

  1. 합성 제트 조립체로서,
    제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트로부터 이격된 제2 플레이트;
    상기 제1 및 제2 플레이트를 이격된 관계로 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트 사이에 배치되며, 그 내부에 형성되는 오리피스를 포함하는, 스페이서 요소; 및
    상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 중 적어도 하나에 이들의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 유체 유동이 생성되도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사되도록 하는 액추에이터 요소
    를 포함하는 것인 합성 제트;
    상기 합성 제트를 지지하기 위해 상기 합성 제트 둘레에 배치되는 장착 브래킷; 및
    상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 매달린 배열로 결합하는 복수의 서스펜션 탭
    을 포함하는 것인, 합성 제트 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 장착 브래킷은 상기 복수의 서스펜션 탭에 비해 강성 구조체이고,
    상기 복수의 서스펜션 탭 각각은, 상기 합성 제트 및 상기 장착 브래킷 사이에 반가요성 연결을 제공하는 탄성중합체 재료로 형성되는 것인, 합성 제트 조립체.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 탄성중합체 재료로 형성되는 상기 서스펜션 탭들은, 상기 합성 제트와 상기 장착 브래킷 사이에 진동 감쇠를 제공하도록 구성되는 것인, 합성 제트 조립체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 장착 브래킷은, 한 쌍의 측면 다리부를 연결하는 후방 다리부를 갖는 U-자형 장착 브래킷을 포함하는 것인, 합성 제트 조립체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 탭은, 적어도 하나의 서스펜션 탭이 상기 U-자형 브래킷의 각각의 다리부 상에 위치하게 되도록 배열되는 것인, 합성 제트 조립체.
  6. 제 5항에 있어서,
    각각의 측면 다리부 상에 위치하게 되는 상기 적어도 하나의 서스펜션 탭은,
    상기 측면 다리부 상의 중심에, 중심의 전방에, 또는 중심의 후방에 있도록 위치 설정되는 단일 서스펜션 탭; 또는
    상기 측면 다리부 상의 중심의 양측에 위치하게 되도록 위치 설정되는 한 쌍의 서스펜션 탭
    을 포함하는 것인, 합성 제트 조립체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭은, 상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 결합하기 위해, 상기 스페이서 요소 또는 상기 합성 제트의 제1 및 제2 플레이트에 고정되는 것인, 합성 제트 조립체.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭은, 상기 합성 제트의 작동 도중에 상기 제1 및 제2 플레이트의 형태적 형상에 영향을 미치도록 하기 위해, 상기 제1 및 제2 플레이트를 상기 장착 브래킷에 고정하는 것인, 합성 제트 조립체.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭은, 3개의 서스펜션 탭, 4개의 서스펜션 탭, 5개의 서스펜션 탭, 또는 6개의 서스펜션 탭의 배열을 포함하는 것인, 합성 제트 조립체.
  10. 합성 제트 조립체의 제조 방법으로서,
    일련의 유체 와류를 생성시키도록 그리고 토출하도록 구성되는 합성 제트를 제공하는 단계로서, 상기 합성 제트는,
    제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트로부터 이격된 제2 플레이트;
    상기 제1 및 제2 플레이트를 이격된 관계로 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트 사이에 배치되며, 그 내부에 형성되는 오리피스를 포함하는, 스페이서 요소; 및
    상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 중 적어도 하나에 이들의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 일련의 유체 와류가 생성되도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사되도록 하는 액추에이터 요소를 포함하는 것인,
    합성 제트를 제공하는 단계;
    상기 합성 제트 둘레에 부분적으로 장착 브래킷을 위치 설정하는 단계; 및
    상기 합성 제트 몸체와 상기 장착 브래킷 사이에 복수의 서스펜션 탭을 형성하는 단계로서, 상기 복수의 서스펜션 탭은 상기 합성 제트 몸체를 상기 장착 브래킷에 매달린 배열로 장착하는 것인, 복수의 서스펜션 탭을 형성하는 단계
    를 포함하는 것인, 합성 제트 조립체의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭을 형성하는 단계는, 다수의 위치에서 상기 합성 제트와 상기 장착 브래킷 사이에 탄성중합체 재료를 적용하는 것을 포함하는 것인, 합성 제트 조립체의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 탄성중합체 재료로 형성되는 상기 서스펜션 탭들은, 상기 합성 제트와 상기 장착 브래킷 사이에 진동 감쇠를 제공하도록 구성되는 것인, 합성 제트 조립체의 제조 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 장착 브래킷을 위치 설정하는 단계는, 상기 합성 제트 둘레에 부분적으로 U-자형 장착 브래킷을 위치 설정하는 것을 포함하는 것인, 합성 제트 조립체의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭을 형성하는 단계는, 상기 합성 제트의 3개의 에지가 상기 U-자형 장착 브래킷에 고정되도록, 상기 U-자형 브래킷의 각각의 다리부 상에 적어도 하나의 서스펜션 탭을 형성하는 것을 포함하는 것인, 합성 제트 조립체의 제조 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭은, 상기 합성 제트의 작동 도중에 제1 지점 및 제2 점의 형태적 형상을 제어하도록 하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트를 상기 장착 브래킷에 고정하는 것인, 합성 제트 조립체의 제조 방법.
  16. 합성 제트 조립체로서,
    그 내부에 형성되는 캐비티 및 오리피스를 갖는 몸체; 및
    상기 몸체에 상기 몸체의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 이에 의해 유체 유동을 생성하도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사하도록 하는 적어도 하나의 액추에이터 요소
    를 포함하는 것인 합성 제트;
    복수의 다리부를 포함하며 그리고 상기 합성 제트를 지지하기 위해 상기 합성 제트 둘레에 부분적으로 위치 설정되는 U-자형 장착 브래킷; 및
    상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 결합하며 그리고 적어도 하나의 서스펜션 탭이 상기 U-자형 브래킷의 각각의 다리부 상에 위치하게 되도록 배열되는, 복수의 서스펜션 탭
    을 포함하는 것인, 합성 제트 조립체.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 합성 제트의 몸체는,
    제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트로부터 이격된 제2 플레이트; 및
    상기 제1 및 제2 플레이트를 이격된 관계로 유지하기 위해 상기 제1 및 제2 플레이트 사이에 배치되며, 그 내부에 형성되는 오리피스를 포함하는, 스페이서 요소를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 액추에이터 요소는, 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 중 적어도 하나에 이들의 편향을 선택적으로 야기하기 위해 결합되어, 유체 유동이 생성되도록 그리고 상기 오리피스로부터 밖으로 분사되도록 하는 것인, 합성 제트 조립체.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭은 각각, 상기 합성 제트와 상기 장착 브래킷 사이에 진동 감쇠를 제공하도록 하기 위해, 상기 합성 제트와 상기 장착 브래킷 사이에 반가요성 연결을 제공하는 것인, 합성 제트 조립체.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭은, 상기 합성 제트를 상기 장착 브래킷에 결합하기 위해, 상기 합성 제트의 몸체에 고정되는 것인, 합성 제트 조립체.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 복수의 서스펜션 탭은, 상기 합성 제트의 작동 도중에 상기 몸체의 형태적 형상을 제어하도록 하기 위해, 상기 몸체를 상기 장착 브래킷에 고정하는 것인, 합성 제트 조립체.
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