CN102157463A - 流管装置 - Google Patents

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Abstract

流管装置可包括具有第一开口和第二开口的流管、在流管中提供的电晕电极、在流管中提供的集电极、以及在流管中提供的引导离子并且从而提供离子风的至少一个聚焦电极。在至少一个实施例中，可在电子装置中提供流管装置以提供气流。

Description

流管装置
技术领域
本发明的实施例可涉及流管装置。
背景技术
电子部件和系统以更快的速度工作。这些和其它发展，例如具有一个或多个核的处理器，可提供更好的性能，减小部件的尺寸和重量，并且增加部件的密度。这些因素可增加电子部件及其所在的系统所产生的热量。这可能在移动设备或小型计算环境中尤其如此，其中这些因素会导致过热，这会对性能、用户性能产生负面影响并且显著地减少电池寿命。
可以通过经由散热器和吸热器从电子部件(例如芯片)移走热量，然后通过强制对流(即，风扇)冷却所述吸热器，来实现电子部件(或电路)的冷却。然而，这可能由于部件按比例缩小和冷却要求变得更迫切而是困难的。另外，风扇和吸热器可能不适宜用在移动互联网设备(MID)上。
发明内容
按照本发明的一个方面，提供一种流管装置，包括：
具有开口的流管；
电晕电极；
集电极，所述电晕电极和所述集电极提供在所述流管中离子的移动；以及
至少一个聚焦电极，所述聚焦电极在所述流管中提供，以便在向着所述开口的方向上引导所述离子。
按照本发明的另一方面，提供一种电子装置，包括：
电子部件，所述电子部件产生热量；
流管装置，所述流管装置提供从第一开口到第二开口的气流；以及
电压源，所述电压源给所述电子部件和所述流管装置供电，
其中所述流管装置包括：
流管，
电晕电极和集电极，用于使所述流管中的气体分子电离，和
至少一个聚焦电极，用于为电离的气体分子提供辅助放电。
按照本发明的又一方面，提供一种方法，包括：
通过在电晕电极和集电极之间施加电场，在流管中提供电晕放电；以及
通过向至少一个聚焦电极施加电压，在所述流管中提供辅助放电以使气体分子电离。
附图说明
以下表示附图的简要描述，图中类似的参考标号表示类似的元件，其中：
图1示出按照示例安排的静电流体加速器的离子流；
图2A示出按照示例实施例、包括流管和三个不同类型的电极的流管装置；
图2B示出电晕电极和集电极；
图3示出按照示例实施例的流管装置；
图4A-4D是流管的顶视图，示出按照本发明的示例实施例的聚焦电极的不同配置；
图5A示出按照本发明的示例实施例的具有流管的电子装置的正视图；以及
图5B示出图5A的电子装置的侧视图。
具体实施方式
在以下详细描述中，类似的参考标号和字符可用于标明在不同附图中同样的、对应的和/或相似的部件。另外，在以下的详细描述中，可能给出示例尺寸/型号/值/范围，但是实施例不限于此。在为了描述示例实施例而提出具体细节的情况下，本领域技术人员应当清楚，没有这些具体细节也可以实施实施例。
电子部件(和电路)的冷却可通过使用电流体动力流管(EFT)产生离子风(或气流)来实现。作为一个示例，EFT可具有例如小于2mm的管高度。
离子风可冷却电子装置内的电子部件(和电路)。离子风(或气流)的产生可基于气相电流体动力学的原理。离子风可提供具有动态气流分布和可控空气速度的空气推进。可实现离子空气推进而不移动机械部分，因而使灵活的设计成为可能。离子风可加强电子部件的对流冷却。
图1示出按照示例安排的静电流体加速器的离子流。也可提供其它安排。这幅图可示出电晕引起的离子风推进。静电流体加速器或离子风泵可用于空气推进。
更具体地说，图1示出电晕电极10和集电极20，以及电离而带正电的空气粒子(用+标记)和非电离的中性空气粒子。电晕放电区域15可接近电晕电极10。举例来说，电晕电极10可以是高尖端曲率的电晕电极，而集电极20可以是低尖端曲率的集电极。
现在可描述空气推进。当高强度电场施加到电晕电极10和集电极20之间时，处于或接近电晕放电区域15的气体分子可变成电离的。电离的气体分子可向集电极20移动，与中性空气分子碰撞。基于这些碰撞，动量可从电离的气体分子向中性空气分子传递，导致气体在向着集电极20的方向上移动。这可视为气流或离子风。基于施加到电晕电极10或集电极20其中之一的正电压以及施加到电晕电极10和集电极20其中另一个的负电压，可提供电晕引起的气流。极性的选择可取决于诸如电极材料、设备几何形状、臭氧产生限制和/或等等的因素。
图1示出可使用两个不同类型的电极、即电晕电极10和集电极20来产生离子风或气流。产生离子风的这些原理可应用到下面描述的电流体动力流管。
图2A示出按照本发明的示例实施例、包括流管和三个不同类型的电极的流管装置。图2B示出产生电晕放电的电晕电极和集电极。其它实施例和配置也可以在本发明的范围内。图2A中示出的流管装置可用于产生离子风(或气流)。
在图2A和以下附图(如图3、4A-4D和5A-5B)中，气流(或离子风)可被描述成在箭头所示的方向上移动，例如从流管入口(即，第一开口)到流管出口(即，第二开口)。为便于描述，在下文中可将流管描述成四面管或四壁管。然而，流管的其它数量的面(或壁)和/或形状也在本发明的范围内。流管可视为电流体动力流管(EFT)。
更具体地说，图2A示出通过使用三种不同类型的电极，即电晕电极60、集电极70和多个聚焦电极80来产生离子风(或气流)的流管50(或EFT)。电晕电极60和集电极70可统称为电晕放电(或离子产生)电极。电晕放电电极可以采取如以上针对图1所述的类似方式使气体分子电离，并且使通过流管50的气流加速(如图2A中箭头所示，以从左到右的方式)。气体分子的电离及其移动可通过施加到电晕电极60和集电极70的正和负电压来实现。电晕电极60和集电极70提供离子(或气体分子)的移动。
可在流管50中提供电晕电极60，并且可在流管50中提供集电极70。电晕电极60可以是在流管50的侧壁(或侧面)之间延伸的薄的横向电晕导线，集电极70可以是在流管50的顶和底壁(或面)之间延伸的钝的垂直集电导线。集电极70可以是在离开第一开口且向着第二开口的方向上处于电晕电极60的下游。电晕电极60可以形成为网孔(或多个网孔)，集电极70可以形成为分开的网孔。也可以提供电晕电极60和集电极70的其它配置。
聚焦电极80可以是沿流管50的纵向长度提供的一系列电极。可以在电晕电极60和集电极70的下游提供聚焦电极80。聚焦电极80可以在离开第一开口并且向着第二开口的方向上。聚焦电极80中的每一个可接收电势(或电压)，使得离子(或电离的气体分子)可聚焦或被引向流管50的中心区域，并且使得离子(或电离的气体分子)可沿流管50的纵向长度在向着流管出口(即，向着第二开口)的方向上移动。因此，可在流管中提供聚焦电极80以在向着第二开口的方向上引导离子。因此，离子可在流管50中具有增加的滞留时间，并且因而可允许更大的动量传递到空气。
聚焦电极80可以是多电极配置。聚焦电极80可减少到流管50的壁表面(即，顶、底和侧壁或面)的离子损耗。聚焦电极80可通过在离子和中性空气分子之间更多的碰撞来最大化(或增加)离子牵制效应。聚焦电极80可增大沿流管50的纵向长度向着流管出口(即，向着第二开口)的气流(或离子风)。聚焦电极80可聚焦或引导离子向着流管50的中心区域以保持离子离开流管50的壁(或表面)。聚焦电极80可增大通过流管50的离子流速。这种离子风或气流可以是空气推动以冷却(产生热量的)电子部件，所述电子部件热耦合到流管50。
聚焦电极80可产生辅助放电以吸引或引导离子。也就是说，电晕放电电极可产生主要电晕放电，并且可通过聚焦电极80产生辅助放电，从而在离开集电极70并且向着第二开口的方向上吸引或引导离子。聚焦电极80可向电离的气体分子提供辅助放电。这可增大从电晕放电区域15出来的离子净电流。聚焦电极80产生的辅助放电可产生更高的流速度，并且可消耗比电晕电极60和集电极70之间的放电少的功率。聚焦电极80也可在集电极70下游的区域中提供增大的空间电荷密度，并且因此可得到更高的质量流速。三电极类型的流管(或EFT)可比两电极类型的流管具有更少的功耗和更高的电气效率，两电极类型的流管只包括电晕放电电极(而不包括聚焦电极)。
可通过在电晕电极和集电极之间施加电场，在流管50内产生电晕放电。可通过向位于流管50内的至少一个聚焦电极施加电压来提供辅助放电以使气体分子电离。辅助放电可向着流管的中心区域引导电离的气体分子。辅助放电可沿着流管并且向着流管50的开口引导电离的气体分子。
图3示出按照本发明的示例实施例、包括具有三种类型的电极的流管(或EFT)的流管装置。其它实施例和配置也在本发明的范围内。
更具体地说，图3示出流管50，它具有在流管50中在区域55处提供的电晕放电电极(在图3中没有具体示出)和沿流管50的纵向长度提供的多个聚焦电极81，83，85，87，89。聚焦电极中的每一个可以是在围绕流管50的内表面区域的不同区域提供的分开的电极。聚焦电极80中的每一个可相互平行。另外，聚焦电极80中的每一个可从电压源57接收不同的电压，电压源57可视为或可不视为流管装置的一部分。图3还示出从第一开口51向着第二开口53的离子风(或气流)。
图3示出聚焦电极可包括第一聚焦电极81、第二聚焦电极83、第三聚焦电极85、第四聚焦电极87和第五聚焦电极89。也可沿流管50提供其它数量的聚焦电极。
可通过使用电压源57(或电源)或多个电压源(或电源)向聚焦电极81、83、85、87和89中的每一个提供不同的电压。例如，第一聚焦电极81可接收V伏的电压，第二聚焦电极83可接收(3/4)V伏的电压，第三聚焦电极85可接收(1/2)V伏的电压，第四聚焦电极87可接收(1/4)V伏的电压，第五聚焦电极89可接收(0/4)V伏的电压。因此，聚焦电极可接收逐渐减小的电压以改善离子风效果。其它电压也在本发明的范围内。
作为另一个示例，第一聚焦电极81可接收高电压，第二聚焦电极83可接收低电压，第三聚焦电极85可接收高电压，第四聚焦电极87可接收低电压，第五聚焦电极89可接收高电压。因此，聚焦电极可接收高-低-高-低电压模式以产生聚焦效应。其它电压也可施加到多个聚焦电极。
向聚焦电极81、83、85、87和89施加这些电压也可用于使离子重定向而离开流管50的壁(或表面)，而且这可增加离子滞留时间并且增加离子和中性分子之间的动量交换，从而增大气流。向聚焦电极施加这些电压也可增强聚焦区域(即，聚焦电极附近)的电场，从而增大气流。施加这些电压可用于修改电场以产生辅助放电，从而增加在向着第二开口53的方向上的离子电流。
聚焦电极可由金属制成。作为一个示例，聚焦电极可以是铜带。也可使用其它类型的聚焦电极。
虽然图3示出围绕流管50的内壁(或表面)的平行聚焦电极，但是也可提供聚焦电极的其它配置。图4A-4D是流管50的顶视图，其中示出按照本发明的示例实施例的聚焦电极80的不同配置。为便于描述，流管50被描述成具有四个壁(或表面)，即，顶壁、底壁和两个侧壁。然而，也可提供其它数量的壁(或表面)。另外，流管50可以不同的形式、如环形来提供。
图4A示出流管50，其中在集电极62a(和电晕电极83)下游并且在流管50的同一侧提供聚焦电极81a。图4B示出流管50，其中在一个侧壁上并且在集电极62a下游提供聚焦电极81a，在相对侧壁上并且在集电极62b下游提供聚焦电极81b。图4C示出流管50，其中在集电极62a下游并且在不同的侧壁上提供聚焦电极81b。图4D示出流管50，其中集电极62a在电晕电极83上游，并且聚焦电极81a在流管50的同一侧并且在电晕电极83下游。
可以在电子装置内提供包括流管50的流管装置，以便基于产生的离子风提供电子装置内的电子部件的冷却，所述流管50具有三种不同类型的电极。例如，可以在诸如超便携计算机、移动互联网设备、膝上型计算机、笔记本、上网本、桌面一体机(nettop)和/或其它电子设备之类的便携式电子装置内提供流管装置。流管50可嵌入电子装置(或系统)的通道内，以便保持电子设备与外部环境的隔离。
例如，流管50可嵌入超便携计算平台中。流管50可以没有移动部分，并且可通过使空气分子电离以及使经过级联的一系列电极的已电离分子加速而产生大量气流，所述电极使离子聚焦并沿管道通道引导离子。流管50可以是穿过系统机架的窄管道。作为一个示例，流管50可具有1mm的高度(或厚度)并且可以具有30mm宽的宽度。作为另一示例，流管50可具有小于2mm的高度。
产生热量的电子部件(在电子装置内)可热耦合到流管50的壁(或表面)，从而传递热量到流管50。流管50可以不具有到电子装置的内部部件的任何开口，并且可以直接延伸穿过电子装置(或系统)的整个长度，例如从第一开口到第二开口。流管装置可产生气流(或离子风)来冷却电子装置内的电子部件。
图5A和5B示出按照本发明的示例实施例的具有流管装置的电子装置。其它实施例和配置也在本发明的范围内。
更具体地说，图5A示出电子装置100，其中包括在前表面上的显示器110，在电子装置100内产生热量的其它电子部件(图5A中未示出)以及在电子装置100内的流管50。流管50的聚焦电极可从与电子装置100的其它部件相同的源(例如电池)接收功率或电压。图5A示出从第一开口52进入并且从第二开口54出来的气流。
图5B示出电子装置100的侧视图。如图所示，电子部件可包括在电路板124上提供的处理器122和电压源57。也可提供其它部件和电路板。可靠近处理器122来提供流管50，以便基于通过流管50的气流冷却处理器122和/或其它部件。可靠近处理器122提供流管50的外壁(或表面)，以便提供流管50和处理器122之间的热耦合。流管50可通过热界面材料与散热器、和/或热界面材料与热管来热耦合到电子部件，和/或通过使用热界面材料或间隙填充材料与电子部件直接接触。
如上所述，气流(或离子风)可通过流管50和三种不同类型的电极来产生。气流可通过移走热空气和/或使冷却空气循环通过流管50在处理器122和其它部件上提供冷却效果。空气可流过整个系统，带入冷空气，加热该空气，然后移走该热空气。
流管50可延伸到电子装置100的整个高度、宽度、深度或长度上。如图5A和5B所示，流管50可具有流管入口(即，第一开口52)和流管出口(即，第二开口54)。
流管装置可在移动计算设备内提供，所述移动计算设备是诸如膝上型计算机、手机、个人数字助理和/或其它类似设备，它具有板上处理能力和无线通信能力，并且由诸如燃料电池或电池之类的电源(或电压源)供电。
在本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的任何提及意味着：结合该实施例来描述的具体特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。这种短语在说明书中各种位置的出现不一定都指的是相同的实施例。另外，当具体特征、结构或特性结合任何实施例来描述时，应当认为，本领域技术人员能够想到结合其它一些实施例来实现这种特征、结构或特性。
虽然已经参考本发明的多个示意性实施例描述了本发明的实施例，但是应该理解，很多其它修改和实施例可以被本领域技术人员设计出来，其落入本发明原理的精神和范围内。更具体地说，在前述公开、附图和所附权利要求的范围内而不背离本发明的精神，在部件部分和/或主题组合安排的安排中的合理变化和修改是可能的。除了部件部分和/或安排中的变化和修改之外，备选的用途对于本领域技术人员来说也是显而易见的。

Claims (25)

1.一种流管装置，包括：
具有开口的流管；
电晕电极；
集电极，所述电晕电极和所述集电极提供在所述流管中离子的移动；以及
至少一个聚焦电极，所述聚焦电极在所述流管中提供，以便在向着所述开口的方向上引导所述离子。
2.权利要求1的流管装置，其中在所述流管中提供所述至少一个聚焦电极。
3.权利要求1的流管装置，其中所述至少一个聚焦电极包括多个聚焦电极。
4.权利要求3的流管装置，其中所述聚焦电极中的第一聚焦电极接收第一电压，所述聚焦电极中的第二聚焦电极接收第二电压。
5.权利要求4的流管装置，还包括至少一个电压源，所述电压源向所述聚焦电极中的第一聚焦电极提供所述第一电压，并且向所述聚焦电极中的第二聚焦电极提供所述第二电压。
6.权利要求1的流管装置，其中所述至少一个聚焦电极向着所述流管的中心区域引导所述离子。
7.权利要求1的流管装置，其中所述至少一个聚焦电极在离开所述集电极并且向着所述开口的方向上沿着所述流管引导所述离子。
8.权利要求1的流管装置，其中所述电晕电极和所述集电极基于施加在所述电晕电极和所述集电极之间的电场使气体分子电离。
9.权利要求1的流管装置，其中所述流管具有小于2mm的高度。
10.权利要求1的流管装置，其中所述流管是电流体动力流管。
11.一种电子装置，包括：
电子部件，所述电子部件产生热量；
流管装置，所述流管装置提供从第一开口到第二开口的气流；以及
电压源，所述电压源给所述电子部件和所述流管装置供电，
其中所述流管装置包括：
流管，
电晕电极和集电极，用于使所述流管中的气体分子电离，和
至少一个聚焦电极，用于为电离的气体分子提供辅助放电。
12.权利要求11的电子装置，其中在所述流管中提供所述至少一个聚焦电极。
13.权利要求11的电子装置，其中所述至少一个聚焦电极包括多个聚焦电极。
14.权利要求13的电子装置，其中所述聚焦电极中的第一聚焦电极从所述电压源接收第一电压，所述聚焦电极中的第二聚焦电极从所述电压源接收第二电压。
15.权利要求11的电子装置，其中所述至少一个聚焦电极向着所述流管的中心区域聚焦所述电离的气体分子。
16.权利要求11的电子装置，其中所述至少一个聚焦电极在离开所述集电极并且向着所述第二开口的方向上引导所述电离的气体分子。
17.权利要求11的电子装置，其中所述电晕电极和所述集电极基于施加在所述电晕电极和所述集电极之间的电场使气体分子电离。
18.权利要求11的电子装置，其中所述流管具有小于2mm的高度。
19.权利要求11的电子装置，其中所述电子部件包括处理器。
20.权利要求11的电子装置，其中所述电子装置是移动互联网设备。
21.权利要求11的电子装置，其中所述流管是电流体动力流管。
22.一种方法，包括：
通过在电晕电极和集电极之间施加电场，在流管中提供电晕放电；以及
通过向至少一个聚焦电极施加电压，在所述流管中提供辅助放电以使气体分子电离。
23.权利要求22的方法，其中所述辅助放电向着所述流管的中心区域引导电离的气体分子。
24.权利要求22的方法，其中所述辅助放电沿着所述流管并且向着所述流管的开口引导电离的气体分子。
25.权利要求22的方法，其中所述流管是电流体动力流管。
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