物体を冷却するための方法、装置、およびシステム
物体を冷却する方法は、冷却デバイスを物体に結合するステップを含み、冷却デバイスは、少なくとも１つの熱音響エンジンおよび複数のガスダイオードを含み、熱音響エンジンで音響出力を生成し、流体の音響振動をガスダイオードを経由して運び、物体により生成された熱を流体に移動して熱を物体から取り去ることを促進する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明で開示する主題は、一般的に物体を冷却することに関し、より詳細には、熱音響駆動ヒートシンクを使用して物体を冷却することに関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能のマイクロプロセッサを使用することが、コンピュータなどの商用電子機器でより一般的になってきた。このようなマイクロプロセッサは、著しく熱エネルギーを生成するために、高い熱放散が必要な場合がある。少なくとも一部の知られているマイクロプロセッサは、平方センチメートル当たり約１００ワット（Ｗ／ｃｍ２）を放散することができる。少なくとも一部の知られている商用電子機器は、ファン駆動強制換気のヒートシンク冷却を使用する、このような放散要件を維持する。しかし、ファン駆動冷却はしばしば、約３年など、比較的短い平均故障間隔（ＭＴＢＦ）を有する。さらに、ファン駆動冷却は、このようなマイクロプロセッサと共に使用する回路基板アセンブリの粒子汚染を増加させることが知られている。
【０００３】
少なくとも一部の知られている産業用電子機器は、商用電子機器より厳しい産業用の信頼性向上要件の故に、高性能マイクロプロセッサ技術の発展を利用することができなかった。たとえば、少なくとも一部の知られている産業用電子機器は、少なくとも２０年のＭＴＢＦ値を必要とする。さらに、産業用動作環境制限は、商用電子機器に適用される制限と異なる場合がある。たとえば、少なくとも一部の知られている産業用電子機器は、周囲空気が約６０℃未満であることを要求する。したがって、産業用電子機器では高性能電子機器を冷却するのに使用できる選択肢はほとんどない。
【０００４】
したがって、より高い信頼性を促進するために、可動部品が中に存在しない、高性能マイクロプロセッサなどの物体を冷却する手段を供給することが望ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】G. Swift, S. Backhaus: "Gas Diodes for Thermoacoustic Self-circulating Heat Exchangers"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一態様では、物体を冷却する方法は、少なくとも１つの熱音響エンジンおよび複数のガスダイオードを含む冷却デバイスを物体に結合することと、熱音響エンジンで音響出力を生成することと、流体の音響振動をガスダイオードを経由して運ぶことと、物体によって生成された熱を流体に移動し、熱を物体から取り去ることを促進することとを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
別の実施形態では、熱音響駆動冷却デバイスは、熱源によって生成された熱を吸収し、吸収した熱を使用して音響出力を生成するように構成された少なくとも１つの熱音響エンジンを含む。デバイスはまた、前記熱音響駆動冷却デバイス内に画定された流体入口と、前記熱音響駆動冷却デバイス内に画定された流体出口とを含む。複数のガスダイオードは、吸収した熱が熱音響エンジンから流体に移動し、吸収した熱を物体から取り去ることを促進するように、音響出力を使用して熱音響駆動冷却デバイスを通して冷却流体を運ぶように構成される。
【０００８】
別の態様では、冷却システムは、熱源によって生成された熱を吸収し、吸収した熱を使用して音響出力を生成するように構成された少なくとも１つの熱音響エンジンを含む熱音響駆動冷却デバイスを含む。複数のガスダイオードは、吸収した熱が、熱音響エンジンから流体に移動し、吸収した熱を物体から運び去るのを促進するように、音響出力を使用して熱音響駆動冷却デバイスを通して冷却流体を運ぶように構成される。冷却システムはまた、物体から除去した熱を吸収し、流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを出るときに、熱を流体に移すように構成された熱音響駆動冷却デバイスに結合されたヒートシンクを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】熱源を冷却するための例示的冷却システムの斜視図である。
【図２】図１に示した冷却システムの第２の斜視図である。
【図３】図１に示した冷却システム内の空気流動および熱移動を示す簡易化したブロック図である。
【図４】例示的冷却システムの第２の実施形態の斜視図である。
【図５】図１および図２に示した冷却システムを使用した物体を冷却するための例示的方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書では、用語「熱音響エンジン」とは、原動機タイプの熱使用の熱音響デバイスを言い、プレートのスタック内で温度勾配を作り出す。この温度勾配により、スタックに結合された振動器内で音が生成される。より具体的には、音は、作動流体とスタックの各プレート間の熱相互作用に応じて生成される。
【００１１】
本明細書では、用語「流体」は、熱音響エンジンに流入でき、スタックと相互作用し音を生成する、空気などの流体を言う。
【００１２】
本明細書では、用語「熱源」は、本明細書に記載のような冷却システムを使用して冷却する物体を言う。限定されるものではないが、熱源の例には、マイクロプロセッサおよび／または集積回路が含まれる。代替の熱源も本明細書に記載の冷却システムを使用して冷却することができることを理解されたい。
【００１３】
本明細書では、用語「ガスダイオード」とは、低速の流れの反転を用いて、一方向に、もう一方向（すなわち反対方向）よりも多くの流体流を向かわせるように設けられた非対称の装置を言う。ガスダイオードは、本明細書に記載のように、少なくとも部分的に、振動流体流を静的流体流に変換することができる。
【００１４】
図１は、熱源（図示せず）を冷却するための例示的冷却システム１００の斜視図である。図２はシステム１００の別の斜視図である。図３は、システム１００内の空気流および熱移動を示すシステム１００の簡易化したブロック図である。例示的実施形態では、システム１００は熱音響駆動冷却デバイス１０２を含む。デバイス１０２は、第１端部１０４、第１端部１０４と対面する第２端部１０６、第１側面１０８、第１側面１０８と対面する第２側面１１０、上面１１２、および底面１１４を含む。長さＬは、第１端部１０４と第２端部１０６の間で規定される。幅Ｗは、第１側面１０８と第２側面１１０の間で規定される。デバイス１０２は、たとえば、熱源からデバイス１０２に熱を移動させるのを促進するために、金属材料で製造されてよい。代替実施形態では、デバイス１０２は任意の適切な材料で形成してよい。例示的実施形態では、デバイス１０２は、冷却する物体を含む産業用電子機器および／商用電子機器の品目（図示せず）の電力供給装置（図示せず）にシステム１００を結合する、ケーブル（図示せず）によって電力で電気的に熱せられる。代替実施形態では、デバイス１０２は、熱源により発生した熱が直接デバイス１０２に移動するように、熱源と直接接触して配置される。別の代替実施形態では、デバイス１０２は、熱源により発生した熱をデバイス１０２に移動する、銅などの熱伝導材料と接触して配置される。
【００１５】
例示的実施形態では、第１端部１０４と第２端部１０６が、半波長振動器１１６などの、振動器を画定する。したがって、長さＬは波長の約数であってよい。第１側面１０８は、空気などの流体が半波長振動器１１６に入るのを可能にする流体入口１１８を画定する。代替実施形態では、他の流体が使用されてもよい。例示的実施形態では、第２側面１１０は、流体が半波長振動器１１６を出ることを可能にする流体出口１２０を画定する。図２に示すように、第１軸１２２が、デバイス１０２の入口１１８と出口１２０の間に規定される。第２軸１２４は、第１軸１２２に直交し、第１端部１０４と第２端部１０６の間に規定される。
【００１６】
さらに、例示的実施形態では、熱音響駆動冷却デバイス１０２は、少なくとも１つの熱音響エンジン１２６を含む。熱音響エンジン１２６は、第１端部１０４で第１側面１０８と第２側面１１０の間に位置する第１スタック１２８を含む。同様に、熱音響エンジン１２６は、第２端部１０６で第１側面１０８と第２側面１１０の間に位置する第２スタック１３０を含む。それぞれのスタック１２８および１３０は、第１熱交換器１３２、すなわち高温端部と、第２熱交換器１３４、すなわち低温端部とを含む。熱音響駆動冷却デバイス１０２の代替実施形態は、１つのスタックまたは３つ以上のスタックを含んでよい。さらに、代替実施形態は、各スタックに３つ以上の熱交換器を含んでよい。複数の導管１３６が、スタック１２８および対応する第１熱交換器１３２を貫通して、またスタック１３０および対応する第２熱交換器１３４を貫通して延びる。第１熱交換器１３２は、各スタック１２８および１３０の高温端部であり、冷却する物体を含む産業用電子機器および／または商用電子機器の品目（図示せず）の電力供給装置（図示せず）にシステム１００を結合する、ケーブル（図示せず）によって電力で電気的に熱せられる。第１熱交換器１３２からの熱は、導管１３６を介して、各スタック１２８と１３０の低温端部である第２熱交換器１３４に伝播する。第２熱交換器１３４は、熱音響駆動冷却デバイス１０２を経由して移動する流体に熱流動を行い、動流体の温度を部分的に上昇させる。
【００１７】
システム１００はまた、複数のガスダイオード１３８を含む。図３に示すように、例示的実施形態では、ガスダイオード１３８は、ブリッジ整流器構成に配置される。図２に示すように、各ガスダイオード１３８は、連続する非対称エアフォイル１４０の間の空間によって画定される。各エアフォイル１４０は、第１端部１４２と第２端部１４４を含み、第２軸１２４と平行に配向される。さらに、各エアフォイル１４０は、エアフォイル軸１４６が第２軸１２４と平行になるように、エアフォイル第１端部１４２とエアフォイル第２端部１４４の間でエアフォイル軸１４６を規定する。ガスダイオードの第１組１４８（図２に示す）は、第１側面１０８と、第２軸１２４に沿って整列した境界１５０（図２に示す）の間に位置する。ガスダイオードの第２組１５２は、境界１５０と第２側面１１０の間に位置する。デバイス１０２の代替実施形態は、より大きいまたは少ない数のガスダイオード・ペア-を含むものである。例示的実施形態では、ガスダイオードの第１組１４８は、各エアフォイル１４０の第１端部１４２が、第１軸１２２に対して第２端部１４４の内側に位置するように配向される。したがって、入口１１８を通過してデバイス１０２に入る空気などの流体は、第１軸１２２から離れて第１スタック１２８および／または第２スタック１３０に向かって外向きに運ばれる。第１軸１２２に沿った内側領域１５４と、第１組１４８の各エアフォイル１４０の第２端部１４４により規定される外側領域１５６の間の圧力勾配は、流体を内側領域１５４から離して外側領域１５６に向かって強制的に流す、流体のチャネリング効果をもたらす。逆に、ガスダイオードの第２組１５２は、各エアフォイル１４０の第２端部１４４が、第１軸１２２に対して第１端部１４２の内向きに位置するように配向される。第２組１５２の各エアフォイル１４０の第１端部１４２により画定される外側領域１５６と、第１軸１２２に沿った内側領域１５４の間の圧力勾配は、流体を外側領域１５６から離して内側領域１５４に向かって強制的に流す。
【００１８】
例示的実施形態では、ヒートシンク１５８は、冷却される物体（図示せず）に結合される。ヒートシンク１５８は複数のプレート１６０を含む。各プレート１６０は第１軸１２２と平行に配向される。流体が出口１２０を出るとき、熱エネルギーはヒートシンク１５８から流出流体に移動する。
【００１９】
熱音響駆動冷却デバイス１０２の放出可聴音は、ある実施形態では望ましくない場合がある。したがって、デバイス１０２は、作動流体の振動数を決定するように寸法決めをし、それにより人間の聴覚の範囲より高いまたは低い周波数でデバイス１０２を作動する。代替として、防音構造（図示せず）が、放出音を減衰するために、入口１１８および／または出口１２０に追加されてよい。
【００２０】
作動中、熱音響駆動冷却デバイス１０２は、第１熱交換器１３２の温度を上昇させるために１つまたは複数の熱源からの外部電気加熱を使用し、熱エネルギーを熱音響エンジン１２６の第１熱交換器１３２に流入させる。第１熱交換器１３２が第２熱交換器１３４を超えて限界温度上昇に達するとき、熱音響エンジン１２６は流体で音響振動を生成し始める。これらの音響振動は、冷たい周囲流体を熱音響駆動冷却デバイス１０２中に移動させ始める。より具体的には、音響振動は、冷たい周囲流体を入口１１８を通過し、ブリッジ整流器構成に配向された複数のガスダイオード１３８を経由し、出口１２０を通過して移動させる。次に、流体はヒートシンク１５８を横切って流れ、そのヒートシンクで冷たい周囲動流体はより高温のヒートシンク１５８から熱エネルギーを吸収し、熱エネルギーをヒートシンク１５８から運び去る。
【００２１】
図４は熱源（図示せず）を冷却するための第２例示的冷却システム２００の斜視図である。より具体的には、システム２００は自家動力の冷却システムである。システム２００は、上記のように、熱音響駆動冷却デバイス１０２、およびヒートシンク２０２を含む。ヒートシンク２０２は、第１端部２０４、第１端部２０４と対面する第２端部２０６、第１側面２０８、および第１側面２０８と対面する第２側面２１０を含む。長さＬＨＳは、第１端部２０４と第２端部２０６の間で規定される。幅ＷＨＳは、第１側面２０８と第２側面２１０の間で規定される。第１端部２０４は、熱音響駆動冷却デバイス１０２の第１端部１０４を収容するように寸法決めされ、第２端部２０６は熱音響駆動冷却デバイス１０２の第２端部１０６を収容するように寸法決めされる。
【００２２】
作動中に、熱音響駆動冷却デバイス１０２は、上記のように第１熱交換器１３２の温度を上昇させるために外部電気加熱を使用する代わりに、ヒートシンク２０２の上昇した温度が各第１熱交換器１３２の温度を上昇させるように、ヒートシンク２０２が、各スタック１２８および１３０の第１熱交換器１３２と接触するように形成されることを除けば、上記のように機能して流体流を駆動する。したがって、冷却する物体が熱エネルギーを発生するとき、その温度は上昇し、熱エネルギーがヒートシンク２０２に流入する、フィードバックループが創出される。次に、ヒートシンク温度が上昇するとき、熱エネルギーは熱音響エンジン１２６の各第１熱交換器１３２に流入する。各第１熱交換器１３２が各第２熱交換器１３４を超えて限界温度上昇に達するとき、熱音響エンジン１２６は流体で音響振動を生成し始める。これらの音響振動は、冷たい周囲流体を熱音響駆動冷却デバイス１０２中に、およびヒートシンク２０２を横切って移動させ始め、そのヒートシンクで冷たい周囲動流体はより高温のヒートシンク２０２から熱エネルギーを吸収し、ヒートシンク２０２の温度を低下させ始め、それにより生成された音響エネルギーを減少する。音響エネルギーの減少が、次に、流体流を減少させ、そのことがヒートシンク２０２から取り除いた熱を下げる。ヒートシンク２０２の温度は再び上昇し始める。このようなフィードバックサイクルは、物体から熱音響駆動冷却デバイス１０２へ伝導される熱エネルギーと、熱音響駆動冷却デバイス１０２から周囲流体により吸収された熱エネルギーの間で、均衡に到達するまで継続する。
【００２３】
図５は、図１〜３を参照して上記したような冷却システム１００または図４を参照して上記したような冷却システム２００を使用して、熱源などの物体を冷却するための例示的方法３００を示す流れ図である。たとえば図１〜３を参照すれば、例示的実施形態で、システム１００は冷却される物体に結合される（３０２）。例示的実施形態では、デバイス１０２は、冷却する物体を含む産業用電子機器および／または商用電子機器の品目（図示せず）の電力供給装置（図示せず）にシステム１００を結合する、ケーブル（図示せず）によって電力で電気的に熱せられる。代替実施形態では、デバイス１０２は、物体により発生した熱が直接デバイス１０２に移動するように、物体と直接接触して結合される。別の代替実施形態では、デバイス１０２は、銅などの熱伝導材料と接触して結合され、熱伝導材料は物体により発生する熱をデバイス１０２に移動させる。
【００２４】
例示的実施形態では、流体は入口１１８を通過してデバイス１０２に運ばれる（３０４）。熱がデバイス１０２に移動するとき、流体の音響振動が、第１スタック１２８および／または第２スタック１３０により生成される（３０６）。音響振動はデバイス１０２内で共振し、第１端部１０４と第２端部１０６の間で往復して、大きさの点で徐々に高まり、デバイス１０２内の流体の大幅な振動運動をもたらす。
【００２５】
次に、流体は、ブリッジ整流器構成に位置する複数のガスダイオード１３８を経由して運ばれる（３０８）。より具体的には、流体は、ガスダイオードの第１組１４８を経由し、第１軸１２２から離れて外向きに、第１スタック１２８および／または第２スタック１３０に向けて運ばれる。内側領域１５４と外側領域１５６の間の圧力勾配は、流体を内側領域１５４から離して外側領域１５６に向けて強制的に流す、チャネリング効果をもたらす。次に、流体は、ガスダイオードの第２組１５２を経由し、第１スタック１２８および／または第２スタック１３０から離れて第１軸１２２に向けて、したがって、出口１２０に向けて運ばれる。外側領域１５６と内側領域１５４の間の圧力勾配は、流体を外側領域１５６から離して内側領域１５４に向けて強制的に流す。このような方法でデバイス１０２を経由して流体を運ぶことで、流体の振動は静的流体流に整流される。ガスダイオード１３８を経由して運ばれる間に、熱は流体に移動し（３１０）、熱をデバイス１０２から取り去ることを促進する。流体が出口１２０を通過してデバイス１０２から出るとき、流体は、熱エネルギーがヒートシンク１５８から流体に移動し、物体の追加冷却を促進するように、ヒートシンク１５８を横切って運ばれる（３１２）。
【００２６】
上記の方法、システム、および装置は、可動部品を使用せずに物体の冷却を促進する。可動部品を使用せずに物体を冷却することで、平均故障間隔をより長くでき、したがって、自然対流と比較して冷却は改善するが同等の信頼性を伴うことができ、そのことで、マイクロプロセッサ、集積回路、および産業製品で使用される他の構成部品をより高性能にすることができる。
【００２７】
物体を冷却する方法、システム、および装置の例示的実施形態は、詳細に上記されている。方法、システム、および装置は、本明細書に記載の具体的な実施形態に限定されないが、方法のステップおよび／またはシステムの構成部品および／または装置は、本明細書に記載の他のステップおよび／または構成部品とは独立しておよび分離して利用してよい。さらに、記載した方法のステップおよび／またはシステムまたは装置の構成部品は、他の方法、システム、および／または装置と組み合わせて規定されるまたは使用されてよく、本明細書に記載の方法、システムおよび装置だけで実施することに限定されない。
【００２８】
本出願では、単数形で列挙され、用語「ａ」または「ａｎ」で始まる要素またはステップは、除外することが明確に列挙されていない限り、複数の前記要素またはステップを除外するものではない。さらに、上記の一実施形態への言及は、列挙した特徴も組み込む追加の実施形態の存在を除外すると解釈することを意図するものではない。
【００２９】
本発明で開示する主題は様々な具体的実施形態に関して説明してきたが、当業者には上記実施形態は特許請求の範囲の精神および範囲内であれば変更を伴って実行することができることは理解されよう。
【符号の説明】
【００３０】
１００ システム
１０２ 熱音響駆動冷却デバイス
１０４ 第１端部
１０６ 第２端部
１０８ 第１側面
１１０ 第２側面
１１２ 上面
１１４ 底面
１１６ 半波長振動器
１１８ 入口
１２０ 出口
１２２ 第１軸
１２４ 第２軸
１２６ 熱音響エンジン
１２８ 第１スタック
１３０ 第２スタック
１３２ 第１熱交換器
１３４ 第２熱交換器
１３６ 導管
１３８ ガスダイオード
１４０ 非対象エアフォイル
１４２ エアフォイル第１端部
１４４ エアフォイル第２端部
１４６ エアフォイル軸
１４８ ガスダイオードの第１組
１５０ 境界
１５２ ガスダイオードの第２組
１５４ 内側領域
１５６ 外側領域
１５８ ヒートシンク
１６０ プレート
２００ システム
２０２ ヒートシンク
２０４ 第１端部
２０６ 第２端部
２０８ 第１側面
２１０ 第２側面
【技術分野】
【０００１】
本発明で開示する主題は、一般的に物体を冷却することに関し、より詳細には、熱音響駆動ヒートシンクを使用して物体を冷却することに関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能のマイクロプロセッサを使用することが、コンピュータなどの商用電子機器でより一般的になってきた。このようなマイクロプロセッサは、著しく熱エネルギーを生成するために、高い熱放散が必要な場合がある。少なくとも一部の知られているマイクロプロセッサは、平方センチメートル当たり約１００ワット（Ｗ／ｃｍ２）を放散することができる。少なくとも一部の知られている商用電子機器は、ファン駆動強制換気のヒートシンク冷却を使用する、このような放散要件を維持する。しかし、ファン駆動冷却はしばしば、約３年など、比較的短い平均故障間隔（ＭＴＢＦ）を有する。さらに、ファン駆動冷却は、このようなマイクロプロセッサと共に使用する回路基板アセンブリの粒子汚染を増加させることが知られている。
【０００３】
少なくとも一部の知られている産業用電子機器は、商用電子機器より厳しい産業用の信頼性向上要件の故に、高性能マイクロプロセッサ技術の発展を利用することができなかった。たとえば、少なくとも一部の知られている産業用電子機器は、少なくとも２０年のＭＴＢＦ値を必要とする。さらに、産業用動作環境制限は、商用電子機器に適用される制限と異なる場合がある。たとえば、少なくとも一部の知られている産業用電子機器は、周囲空気が約６０℃未満であることを要求する。したがって、産業用電子機器では高性能電子機器を冷却するのに使用できる選択肢はほとんどない。
【０００４】
したがって、より高い信頼性を促進するために、可動部品が中に存在しない、高性能マイクロプロセッサなどの物体を冷却する手段を供給することが望ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】G. Swift, S. Backhaus: "Gas Diodes for Thermoacoustic Self-circulating Heat Exchangers"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一態様では、物体を冷却する方法は、少なくとも１つの熱音響エンジンおよび複数のガスダイオードを含む冷却デバイスを物体に結合することと、熱音響エンジンで音響出力を生成することと、流体の音響振動をガスダイオードを経由して運ぶことと、物体によって生成された熱を流体に移動し、熱を物体から取り去ることを促進することとを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
別の実施形態では、熱音響駆動冷却デバイスは、熱源によって生成された熱を吸収し、吸収した熱を使用して音響出力を生成するように構成された少なくとも１つの熱音響エンジンを含む。デバイスはまた、前記熱音響駆動冷却デバイス内に画定された流体入口と、前記熱音響駆動冷却デバイス内に画定された流体出口とを含む。複数のガスダイオードは、吸収した熱が熱音響エンジンから流体に移動し、吸収した熱を物体から取り去ることを促進するように、音響出力を使用して熱音響駆動冷却デバイスを通して冷却流体を運ぶように構成される。
【０００８】
別の態様では、冷却システムは、熱源によって生成された熱を吸収し、吸収した熱を使用して音響出力を生成するように構成された少なくとも１つの熱音響エンジンを含む熱音響駆動冷却デバイスを含む。複数のガスダイオードは、吸収した熱が、熱音響エンジンから流体に移動し、吸収した熱を物体から運び去るのを促進するように、音響出力を使用して熱音響駆動冷却デバイスを通して冷却流体を運ぶように構成される。冷却システムはまた、物体から除去した熱を吸収し、流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを出るときに、熱を流体に移すように構成された熱音響駆動冷却デバイスに結合されたヒートシンクを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】熱源を冷却するための例示的冷却システムの斜視図である。
【図２】図１に示した冷却システムの第２の斜視図である。
【図３】図１に示した冷却システム内の空気流動および熱移動を示す簡易化したブロック図である。
【図４】例示的冷却システムの第２の実施形態の斜視図である。
【図５】図１および図２に示した冷却システムを使用した物体を冷却するための例示的方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書では、用語「熱音響エンジン」とは、原動機タイプの熱使用の熱音響デバイスを言い、プレートのスタック内で温度勾配を作り出す。この温度勾配により、スタックに結合された振動器内で音が生成される。より具体的には、音は、作動流体とスタックの各プレート間の熱相互作用に応じて生成される。
【００１１】
本明細書では、用語「流体」は、熱音響エンジンに流入でき、スタックと相互作用し音を生成する、空気などの流体を言う。
【００１２】
本明細書では、用語「熱源」は、本明細書に記載のような冷却システムを使用して冷却する物体を言う。限定されるものではないが、熱源の例には、マイクロプロセッサおよび／または集積回路が含まれる。代替の熱源も本明細書に記載の冷却システムを使用して冷却することができることを理解されたい。
【００１３】
本明細書では、用語「ガスダイオード」とは、低速の流れの反転を用いて、一方向に、もう一方向（すなわち反対方向）よりも多くの流体流を向かわせるように設けられた非対称の装置を言う。ガスダイオードは、本明細書に記載のように、少なくとも部分的に、振動流体流を静的流体流に変換することができる。
【００１４】
図１は、熱源（図示せず）を冷却するための例示的冷却システム１００の斜視図である。図２はシステム１００の別の斜視図である。図３は、システム１００内の空気流および熱移動を示すシステム１００の簡易化したブロック図である。例示的実施形態では、システム１００は熱音響駆動冷却デバイス１０２を含む。デバイス１０２は、第１端部１０４、第１端部１０４と対面する第２端部１０６、第１側面１０８、第１側面１０８と対面する第２側面１１０、上面１１２、および底面１１４を含む。長さＬは、第１端部１０４と第２端部１０６の間で規定される。幅Ｗは、第１側面１０８と第２側面１１０の間で規定される。デバイス１０２は、たとえば、熱源からデバイス１０２に熱を移動させるのを促進するために、金属材料で製造されてよい。代替実施形態では、デバイス１０２は任意の適切な材料で形成してよい。例示的実施形態では、デバイス１０２は、冷却する物体を含む産業用電子機器および／商用電子機器の品目（図示せず）の電力供給装置（図示せず）にシステム１００を結合する、ケーブル（図示せず）によって電力で電気的に熱せられる。代替実施形態では、デバイス１０２は、熱源により発生した熱が直接デバイス１０２に移動するように、熱源と直接接触して配置される。別の代替実施形態では、デバイス１０２は、熱源により発生した熱をデバイス１０２に移動する、銅などの熱伝導材料と接触して配置される。
【００１５】
例示的実施形態では、第１端部１０４と第２端部１０６が、半波長振動器１１６などの、振動器を画定する。したがって、長さＬは波長の約数であってよい。第１側面１０８は、空気などの流体が半波長振動器１１６に入るのを可能にする流体入口１１８を画定する。代替実施形態では、他の流体が使用されてもよい。例示的実施形態では、第２側面１１０は、流体が半波長振動器１１６を出ることを可能にする流体出口１２０を画定する。図２に示すように、第１軸１２２が、デバイス１０２の入口１１８と出口１２０の間に規定される。第２軸１２４は、第１軸１２２に直交し、第１端部１０４と第２端部１０６の間に規定される。
【００１６】
さらに、例示的実施形態では、熱音響駆動冷却デバイス１０２は、少なくとも１つの熱音響エンジン１２６を含む。熱音響エンジン１２６は、第１端部１０４で第１側面１０８と第２側面１１０の間に位置する第１スタック１２８を含む。同様に、熱音響エンジン１２６は、第２端部１０６で第１側面１０８と第２側面１１０の間に位置する第２スタック１３０を含む。それぞれのスタック１２８および１３０は、第１熱交換器１３２、すなわち高温端部と、第２熱交換器１３４、すなわち低温端部とを含む。熱音響駆動冷却デバイス１０２の代替実施形態は、１つのスタックまたは３つ以上のスタックを含んでよい。さらに、代替実施形態は、各スタックに３つ以上の熱交換器を含んでよい。複数の導管１３６が、スタック１２８および対応する第１熱交換器１３２を貫通して、またスタック１３０および対応する第２熱交換器１３４を貫通して延びる。第１熱交換器１３２は、各スタック１２８および１３０の高温端部であり、冷却する物体を含む産業用電子機器および／または商用電子機器の品目（図示せず）の電力供給装置（図示せず）にシステム１００を結合する、ケーブル（図示せず）によって電力で電気的に熱せられる。第１熱交換器１３２からの熱は、導管１３６を介して、各スタック１２８と１３０の低温端部である第２熱交換器１３４に伝播する。第２熱交換器１３４は、熱音響駆動冷却デバイス１０２を経由して移動する流体に熱流動を行い、動流体の温度を部分的に上昇させる。
【００１７】
システム１００はまた、複数のガスダイオード１３８を含む。図３に示すように、例示的実施形態では、ガスダイオード１３８は、ブリッジ整流器構成に配置される。図２に示すように、各ガスダイオード１３８は、連続する非対称エアフォイル１４０の間の空間によって画定される。各エアフォイル１４０は、第１端部１４２と第２端部１４４を含み、第２軸１２４と平行に配向される。さらに、各エアフォイル１４０は、エアフォイル軸１４６が第２軸１２４と平行になるように、エアフォイル第１端部１４２とエアフォイル第２端部１４４の間でエアフォイル軸１４６を規定する。ガスダイオードの第１組１４８（図２に示す）は、第１側面１０８と、第２軸１２４に沿って整列した境界１５０（図２に示す）の間に位置する。ガスダイオードの第２組１５２は、境界１５０と第２側面１１０の間に位置する。デバイス１０２の代替実施形態は、より大きいまたは少ない数のガスダイオード・ペア-を含むものである。例示的実施形態では、ガスダイオードの第１組１４８は、各エアフォイル１４０の第１端部１４２が、第１軸１２２に対して第２端部１４４の内側に位置するように配向される。したがって、入口１１８を通過してデバイス１０２に入る空気などの流体は、第１軸１２２から離れて第１スタック１２８および／または第２スタック１３０に向かって外向きに運ばれる。第１軸１２２に沿った内側領域１５４と、第１組１４８の各エアフォイル１４０の第２端部１４４により規定される外側領域１５６の間の圧力勾配は、流体を内側領域１５４から離して外側領域１５６に向かって強制的に流す、流体のチャネリング効果をもたらす。逆に、ガスダイオードの第２組１５２は、各エアフォイル１４０の第２端部１４４が、第１軸１２２に対して第１端部１４２の内向きに位置するように配向される。第２組１５２の各エアフォイル１４０の第１端部１４２により画定される外側領域１５６と、第１軸１２２に沿った内側領域１５４の間の圧力勾配は、流体を外側領域１５６から離して内側領域１５４に向かって強制的に流す。
【００１８】
例示的実施形態では、ヒートシンク１５８は、冷却される物体（図示せず）に結合される。ヒートシンク１５８は複数のプレート１６０を含む。各プレート１６０は第１軸１２２と平行に配向される。流体が出口１２０を出るとき、熱エネルギーはヒートシンク１５８から流出流体に移動する。
【００１９】
熱音響駆動冷却デバイス１０２の放出可聴音は、ある実施形態では望ましくない場合がある。したがって、デバイス１０２は、作動流体の振動数を決定するように寸法決めをし、それにより人間の聴覚の範囲より高いまたは低い周波数でデバイス１０２を作動する。代替として、防音構造（図示せず）が、放出音を減衰するために、入口１１８および／または出口１２０に追加されてよい。
【００２０】
作動中、熱音響駆動冷却デバイス１０２は、第１熱交換器１３２の温度を上昇させるために１つまたは複数の熱源からの外部電気加熱を使用し、熱エネルギーを熱音響エンジン１２６の第１熱交換器１３２に流入させる。第１熱交換器１３２が第２熱交換器１３４を超えて限界温度上昇に達するとき、熱音響エンジン１２６は流体で音響振動を生成し始める。これらの音響振動は、冷たい周囲流体を熱音響駆動冷却デバイス１０２中に移動させ始める。より具体的には、音響振動は、冷たい周囲流体を入口１１８を通過し、ブリッジ整流器構成に配向された複数のガスダイオード１３８を経由し、出口１２０を通過して移動させる。次に、流体はヒートシンク１５８を横切って流れ、そのヒートシンクで冷たい周囲動流体はより高温のヒートシンク１５８から熱エネルギーを吸収し、熱エネルギーをヒートシンク１５８から運び去る。
【００２１】
図４は熱源（図示せず）を冷却するための第２例示的冷却システム２００の斜視図である。より具体的には、システム２００は自家動力の冷却システムである。システム２００は、上記のように、熱音響駆動冷却デバイス１０２、およびヒートシンク２０２を含む。ヒートシンク２０２は、第１端部２０４、第１端部２０４と対面する第２端部２０６、第１側面２０８、および第１側面２０８と対面する第２側面２１０を含む。長さＬＨＳは、第１端部２０４と第２端部２０６の間で規定される。幅ＷＨＳは、第１側面２０８と第２側面２１０の間で規定される。第１端部２０４は、熱音響駆動冷却デバイス１０２の第１端部１０４を収容するように寸法決めされ、第２端部２０６は熱音響駆動冷却デバイス１０２の第２端部１０６を収容するように寸法決めされる。
【００２２】
作動中に、熱音響駆動冷却デバイス１０２は、上記のように第１熱交換器１３２の温度を上昇させるために外部電気加熱を使用する代わりに、ヒートシンク２０２の上昇した温度が各第１熱交換器１３２の温度を上昇させるように、ヒートシンク２０２が、各スタック１２８および１３０の第１熱交換器１３２と接触するように形成されることを除けば、上記のように機能して流体流を駆動する。したがって、冷却する物体が熱エネルギーを発生するとき、その温度は上昇し、熱エネルギーがヒートシンク２０２に流入する、フィードバックループが創出される。次に、ヒートシンク温度が上昇するとき、熱エネルギーは熱音響エンジン１２６の各第１熱交換器１３２に流入する。各第１熱交換器１３２が各第２熱交換器１３４を超えて限界温度上昇に達するとき、熱音響エンジン１２６は流体で音響振動を生成し始める。これらの音響振動は、冷たい周囲流体を熱音響駆動冷却デバイス１０２中に、およびヒートシンク２０２を横切って移動させ始め、そのヒートシンクで冷たい周囲動流体はより高温のヒートシンク２０２から熱エネルギーを吸収し、ヒートシンク２０２の温度を低下させ始め、それにより生成された音響エネルギーを減少する。音響エネルギーの減少が、次に、流体流を減少させ、そのことがヒートシンク２０２から取り除いた熱を下げる。ヒートシンク２０２の温度は再び上昇し始める。このようなフィードバックサイクルは、物体から熱音響駆動冷却デバイス１０２へ伝導される熱エネルギーと、熱音響駆動冷却デバイス１０２から周囲流体により吸収された熱エネルギーの間で、均衡に到達するまで継続する。
【００２３】
図５は、図１〜３を参照して上記したような冷却システム１００または図４を参照して上記したような冷却システム２００を使用して、熱源などの物体を冷却するための例示的方法３００を示す流れ図である。たとえば図１〜３を参照すれば、例示的実施形態で、システム１００は冷却される物体に結合される（３０２）。例示的実施形態では、デバイス１０２は、冷却する物体を含む産業用電子機器および／または商用電子機器の品目（図示せず）の電力供給装置（図示せず）にシステム１００を結合する、ケーブル（図示せず）によって電力で電気的に熱せられる。代替実施形態では、デバイス１０２は、物体により発生した熱が直接デバイス１０２に移動するように、物体と直接接触して結合される。別の代替実施形態では、デバイス１０２は、銅などの熱伝導材料と接触して結合され、熱伝導材料は物体により発生する熱をデバイス１０２に移動させる。
【００２４】
例示的実施形態では、流体は入口１１８を通過してデバイス１０２に運ばれる（３０４）。熱がデバイス１０２に移動するとき、流体の音響振動が、第１スタック１２８および／または第２スタック１３０により生成される（３０６）。音響振動はデバイス１０２内で共振し、第１端部１０４と第２端部１０６の間で往復して、大きさの点で徐々に高まり、デバイス１０２内の流体の大幅な振動運動をもたらす。
【００２５】
次に、流体は、ブリッジ整流器構成に位置する複数のガスダイオード１３８を経由して運ばれる（３０８）。より具体的には、流体は、ガスダイオードの第１組１４８を経由し、第１軸１２２から離れて外向きに、第１スタック１２８および／または第２スタック１３０に向けて運ばれる。内側領域１５４と外側領域１５６の間の圧力勾配は、流体を内側領域１５４から離して外側領域１５６に向けて強制的に流す、チャネリング効果をもたらす。次に、流体は、ガスダイオードの第２組１５２を経由し、第１スタック１２８および／または第２スタック１３０から離れて第１軸１２２に向けて、したがって、出口１２０に向けて運ばれる。外側領域１５６と内側領域１５４の間の圧力勾配は、流体を外側領域１５６から離して内側領域１５４に向けて強制的に流す。このような方法でデバイス１０２を経由して流体を運ぶことで、流体の振動は静的流体流に整流される。ガスダイオード１３８を経由して運ばれる間に、熱は流体に移動し（３１０）、熱をデバイス１０２から取り去ることを促進する。流体が出口１２０を通過してデバイス１０２から出るとき、流体は、熱エネルギーがヒートシンク１５８から流体に移動し、物体の追加冷却を促進するように、ヒートシンク１５８を横切って運ばれる（３１２）。
【００２６】
上記の方法、システム、および装置は、可動部品を使用せずに物体の冷却を促進する。可動部品を使用せずに物体を冷却することで、平均故障間隔をより長くでき、したがって、自然対流と比較して冷却は改善するが同等の信頼性を伴うことができ、そのことで、マイクロプロセッサ、集積回路、および産業製品で使用される他の構成部品をより高性能にすることができる。
【００２７】
物体を冷却する方法、システム、および装置の例示的実施形態は、詳細に上記されている。方法、システム、および装置は、本明細書に記載の具体的な実施形態に限定されないが、方法のステップおよび／またはシステムの構成部品および／または装置は、本明細書に記載の他のステップおよび／または構成部品とは独立しておよび分離して利用してよい。さらに、記載した方法のステップおよび／またはシステムまたは装置の構成部品は、他の方法、システム、および／または装置と組み合わせて規定されるまたは使用されてよく、本明細書に記載の方法、システムおよび装置だけで実施することに限定されない。
【００２８】
本出願では、単数形で列挙され、用語「ａ」または「ａｎ」で始まる要素またはステップは、除外することが明確に列挙されていない限り、複数の前記要素またはステップを除外するものではない。さらに、上記の一実施形態への言及は、列挙した特徴も組み込む追加の実施形態の存在を除外すると解釈することを意図するものではない。
【００２９】
本発明で開示する主題は様々な具体的実施形態に関して説明してきたが、当業者には上記実施形態は特許請求の範囲の精神および範囲内であれば変更を伴って実行することができることは理解されよう。
【符号の説明】
【００３０】
１００ システム
１０２ 熱音響駆動冷却デバイス
１０４ 第１端部
１０６ 第２端部
１０８ 第１側面
１１０ 第２側面
１１２ 上面
１１４ 底面
１１６ 半波長振動器
１１８ 入口
１２０ 出口
１２２ 第１軸
１２４ 第２軸
１２６ 熱音響エンジン
１２８ 第１スタック
１３０ 第２スタック
１３２ 第１熱交換器
１３４ 第２熱交換器
１３６ 導管
１３８ ガスダイオード
１４０ 非対象エアフォイル
１４２ エアフォイル第１端部
１４４ エアフォイル第２端部
１４６ エアフォイル軸
１４８ ガスダイオードの第１組
１５０ 境界
１５２ ガスダイオードの第２組
１５４ 内側領域
１５６ 外側領域
１５８ ヒートシンク
１６０ プレート
２００ システム
２０２ ヒートシンク
２０４ 第１端部
２０６ 第２端部
２０８ 第１側面
２１０ 第２側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に結合され、少なくとも１つの熱音響エンジンおよび複数のガスダイオードを含む冷却デバイスを使用して前記物体を冷却するための方法であって、
前記少なくとも１つの熱音響エンジンで音響出力を生成するステップと、
前記複数のガスダイオードを経由して流体の音響振動を運ぶステップと、
前記物体により生成された前記熱を前記流体に移動して前記熱を前記物体から取り去ることを促進するステップとを含むことを特徴とする冷却方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンで音響出力を生成するステップが、熱源により生成された熱を使用して前記流体の音響振動を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の物体を冷却する方法。
【請求項３】
前記複数のガスダイオードがブリッジ整流器構成に配置され、流体の音響振動を前記複数のガスダイオードを経由して運ぶステップが、流体を入口を通過して前記冷却デバイスに運ぶステップと、前記流体を前記ブリッジ整流器を経由して運ぶステップと、前記流体を出口を通過して前記冷却デバイスから外へ運ぶステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の物体を冷却する方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンは、高温端部および低温端部を有する少なくとも１つのスタックを含み、前記物体により生成された前記熱を前記流体に移動させるステップが、
前記物体により生成された前記熱を前記高温端部で吸収するステップと、
前記複数のガスダイオードを経由して運ばれる前記流体を使用して前記低温端部を冷却するステップとを含むことを特徴とする請求項２記載の物体を冷却する方法。
【請求項５】
前記流体が前記出口から出るときに、前記流体を前記冷却デバイスに結合されたヒートシンクを経由して運ぶステップと、
前記ヒートシンクからの熱を前記流体に移動させるステップとをさらに含む、
請求項４記載の物体を冷却する方法。
【請求項６】
熱源により生成された熱を吸収し、前記吸収した熱を使用して音響出力を生成するように構成された、少なくとも１つの熱音響エンジンと、
前記熱音響駆動冷却デバイス内に画定された流体入口と、
前記吸収された熱が、前記少なくとも１つの熱音響エンジンから前記流体に移動し、前記吸収した熱を前記物体から取り去ることを促進するように、前記音響出力を使用して冷却流体を前記熱音響駆動冷却デバイスを経由して運ぶように構成された複数のガスダイオードと、
前記熱音響駆動冷却デバイス内に画定された流体出口とを含む、
熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンが、第１熱交換器および対面する第２熱交換器を含むスタックと、前記熱源により生成された前記熱を吸収するように構成された前記第１熱交換器と、前記流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを経由して運ばれるときに、前記流体によって冷却されるように構成された前記第２熱交換器とを含むことを特徴とする請求項６記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンが、第１熱音響エンジンおよび第２熱音響エンジンが半波長振動器を画定するように、前記熱音響駆動冷却デバイスの第１端部の前記第１熱音響エンジンと、前記第１端部に対面する前記熱音響駆動冷却デバイスの第２端部の前記第２熱音響エンジンとを含むことを特徴とする請求項６記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項９】
前記流体入口が、前記半波長振動器の第１ゼロ音圧ノードのところで画定され、前記流体出口が、前記半波長振動器の第２ゼロ音圧ノードのところで画定されることを特徴とする請求項８記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１０】
軸が前記流体入口と前記流体出口の間で規定され、前記複数のガスダイオードが、
前記流体入口に関して位置し、前記流体を前記軸から離れ、前記少なくとも１つの熱音響エンジンの前記第２熱交換器に向かって運ぶように構成された、ガスダイオードの第１組と、
前記流体出口に関して位置し、前記流体を前記少なくとも１つの熱音響エンジンの前記第２熱交換器から前記軸に向かって運ぶように構成された、ガスダイオードの第２組とを含むことを特徴とする請求項７記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１１】
前記流体入口および前記流体出口の少なくとも１つに関して位置する少なくとも１つの防音構造をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１２】
前記複数のダイオードがブリッジ整流器として配置されることを特徴とする請求項６記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１３】
前記流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを出るとき、前記流体出口が前記流体を外側ヒートシンクを経由して運び、前記流体が前記外側ヒートシンクから熱を吸収することを特徴とする請求項７記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１４】
熱音響駆動冷却デバイスであって、
熱源により生成された熱を吸収し、前記吸収した熱を使用して音響出力を生成するように構成された、少なくとも１つの熱音響エンジンと、
前記吸収した熱が、前記少なくとも１つの熱音響エンジンから前記流体に移動し、前記吸収した熱を前記物体から取り去ることを促進するように、前記音響出力を使用して冷却流体を前記熱音響駆動冷却デバイスを経由して運ぶように構成された、複数のガスダイオードとを含む、熱音響駆動冷却デバイス、ならびに
前記熱音響駆動冷却デバイスに結合され、前記物体から除去した熱を吸収し、前記流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを出るときに、前記熱を前記流体に移動するように構成された、ヒートシンクを含む、
冷却システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンが、第１熱交換器および対面する第２熱交換器を含むスタックを含み、前記第１熱交換器が前記熱源により生成された前記熱を吸収するように構成され、前記流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを経由して運ばれるとき、前記第２熱交換器が前記流体により冷却されるように構成されたことを特徴とする請求項１４記載の冷却システム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンが、前記熱音響駆動冷却デバイスの第１端部の第１熱音響エンジンと、前記第１端部に対面する前記熱音響駆動冷却デバイスの第２端部の第２熱音響エンジンとを含むことを特徴とする請求項１４記載の冷却システム。
【請求項１７】
前記第１熱音響エンジンおよび前記第２熱音響エンジンが、半波長振動器を画定することを特徴とする請求項１６記載の冷却システム。
【請求項１８】
軸が前記熱音響駆動冷却デバイスの流体入口と流体出口の間で規定され、前記複数のガスダイオードが、
前記流体入口に関して位置し、前記流体を前記軸から離れ、前記少なくとも１つの熱音響エンジンの前記第２熱交換器に向かって運ぶように構成された、ガスダイオードの第１組と、
前記流体出口に関して位置し、前記流体を前記少なくとも１つの熱音響エンジンの前記第２熱交換器から前記軸に向かって運ぶように構成された、ガスダイオードの第２組とを含むことを特徴とする請求項１６記載の冷却システム。
【請求項１９】
前記熱音響駆動冷却デバイスが、前記流体入口および前記流体出口の少なくとも１つに関して位置する少なくとも１つの音響減衰構造をさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の冷却システム。
【請求項２０】
流体入口が、前記半波長振動器の第１ゼロ音圧ノードのところで画定され、流体出口が、前記半波長振動器の第２ゼロ音圧ノードのところで画定されることを特徴とする請求項１７記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１】
物体に結合され、少なくとも１つの熱音響エンジンおよび複数のガスダイオードを含む冷却デバイスを使用して前記物体を冷却するための方法であって、
前記少なくとも１つの熱音響エンジンで音響出力を生成するステップと、
前記複数のガスダイオードを経由して流体の音響振動を運ぶステップと、
前記物体により生成された前記熱を前記流体に移動して前記熱を前記物体から取り去ることを促進するステップとを含むことを特徴とする冷却方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンで音響出力を生成するステップが、熱源により生成された熱を使用して前記流体の音響振動を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の物体を冷却する方法。
【請求項３】
前記複数のガスダイオードがブリッジ整流器構成に配置され、流体の音響振動を前記複数のガスダイオードを経由して運ぶステップが、流体を入口を通過して前記冷却デバイスに運ぶステップと、前記流体を前記ブリッジ整流器を経由して運ぶステップと、前記流体を出口を通過して前記冷却デバイスから外へ運ぶステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の物体を冷却する方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンは、高温端部および低温端部を有する少なくとも１つのスタックを含み、前記物体により生成された前記熱を前記流体に移動させるステップが、
前記物体により生成された前記熱を前記高温端部で吸収するステップと、
前記複数のガスダイオードを経由して運ばれる前記流体を使用して前記低温端部を冷却するステップとを含むことを特徴とする請求項２記載の物体を冷却する方法。
【請求項５】
前記流体が前記出口から出るときに、前記流体を前記冷却デバイスに結合されたヒートシンクを経由して運ぶステップと、
前記ヒートシンクからの熱を前記流体に移動させるステップとをさらに含む、
請求項４記載の物体を冷却する方法。
【請求項６】
熱源により生成された熱を吸収し、前記吸収した熱を使用して音響出力を生成するように構成された、少なくとも１つの熱音響エンジンと、
前記熱音響駆動冷却デバイス内に画定された流体入口と、
前記吸収された熱が、前記少なくとも１つの熱音響エンジンから前記流体に移動し、前記吸収した熱を前記物体から取り去ることを促進するように、前記音響出力を使用して冷却流体を前記熱音響駆動冷却デバイスを経由して運ぶように構成された複数のガスダイオードと、
前記熱音響駆動冷却デバイス内に画定された流体出口とを含む、
熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンが、第１熱交換器および対面する第２熱交換器を含むスタックと、前記熱源により生成された前記熱を吸収するように構成された前記第１熱交換器と、前記流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを経由して運ばれるときに、前記流体によって冷却されるように構成された前記第２熱交換器とを含むことを特徴とする請求項６記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンが、第１熱音響エンジンおよび第２熱音響エンジンが半波長振動器を画定するように、前記熱音響駆動冷却デバイスの第１端部の前記第１熱音響エンジンと、前記第１端部に対面する前記熱音響駆動冷却デバイスの第２端部の前記第２熱音響エンジンとを含むことを特徴とする請求項６記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項９】
前記流体入口が、前記半波長振動器の第１ゼロ音圧ノードのところで画定され、前記流体出口が、前記半波長振動器の第２ゼロ音圧ノードのところで画定されることを特徴とする請求項８記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１０】
軸が前記流体入口と前記流体出口の間で規定され、前記複数のガスダイオードが、
前記流体入口に関して位置し、前記流体を前記軸から離れ、前記少なくとも１つの熱音響エンジンの前記第２熱交換器に向かって運ぶように構成された、ガスダイオードの第１組と、
前記流体出口に関して位置し、前記流体を前記少なくとも１つの熱音響エンジンの前記第２熱交換器から前記軸に向かって運ぶように構成された、ガスダイオードの第２組とを含むことを特徴とする請求項７記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１１】
前記流体入口および前記流体出口の少なくとも１つに関して位置する少なくとも１つの防音構造をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１２】
前記複数のダイオードがブリッジ整流器として配置されることを特徴とする請求項６記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１３】
前記流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを出るとき、前記流体出口が前記流体を外側ヒートシンクを経由して運び、前記流体が前記外側ヒートシンクから熱を吸収することを特徴とする請求項７記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【請求項１４】
熱音響駆動冷却デバイスであって、
熱源により生成された熱を吸収し、前記吸収した熱を使用して音響出力を生成するように構成された、少なくとも１つの熱音響エンジンと、
前記吸収した熱が、前記少なくとも１つの熱音響エンジンから前記流体に移動し、前記吸収した熱を前記物体から取り去ることを促進するように、前記音響出力を使用して冷却流体を前記熱音響駆動冷却デバイスを経由して運ぶように構成された、複数のガスダイオードとを含む、熱音響駆動冷却デバイス、ならびに
前記熱音響駆動冷却デバイスに結合され、前記物体から除去した熱を吸収し、前記流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを出るときに、前記熱を前記流体に移動するように構成された、ヒートシンクを含む、
冷却システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンが、第１熱交換器および対面する第２熱交換器を含むスタックを含み、前記第１熱交換器が前記熱源により生成された前記熱を吸収するように構成され、前記流体が前記熱音響駆動冷却デバイスを経由して運ばれるとき、前記第２熱交換器が前記流体により冷却されるように構成されたことを特徴とする請求項１４記載の冷却システム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの熱音響エンジンが、前記熱音響駆動冷却デバイスの第１端部の第１熱音響エンジンと、前記第１端部に対面する前記熱音響駆動冷却デバイスの第２端部の第２熱音響エンジンとを含むことを特徴とする請求項１４記載の冷却システム。
【請求項１７】
前記第１熱音響エンジンおよび前記第２熱音響エンジンが、半波長振動器を画定することを特徴とする請求項１６記載の冷却システム。
【請求項１８】
軸が前記熱音響駆動冷却デバイスの流体入口と流体出口の間で規定され、前記複数のガスダイオードが、
前記流体入口に関して位置し、前記流体を前記軸から離れ、前記少なくとも１つの熱音響エンジンの前記第２熱交換器に向かって運ぶように構成された、ガスダイオードの第１組と、
前記流体出口に関して位置し、前記流体を前記少なくとも１つの熱音響エンジンの前記第２熱交換器から前記軸に向かって運ぶように構成された、ガスダイオードの第２組とを含むことを特徴とする請求項１６記載の冷却システム。
【請求項１９】
前記熱音響駆動冷却デバイスが、前記流体入口および前記流体出口の少なくとも１つに関して位置する少なくとも１つの音響減衰構造をさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の冷却システム。
【請求項２０】
流体入口が、前記半波長振動器の第１ゼロ音圧ノードのところで画定され、流体出口が、前記半波長振動器の第２ゼロ音圧ノードのところで画定されることを特徴とする請求項１７記載の熱音響駆動冷却デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１１−５２１４５１（Ｐ２０１１−５２１４５１Ａ）
【公表日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０９５１６（Ｐ２０１１−５０９５１６）
【出願日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３９８８９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３９９９１
【国際公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（５０３４４５３２０）ジーイー・インテリジェント・プラットフォームズ・インコーポレイテッド (15)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０３９８８９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３９９９１
【国際公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（５０３４４５３２０）ジーイー・インテリジェント・プラットフォームズ・インコーポレイテッド (15)
【Ｆターム（参考）】
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