CN102918350A - 电动流体冷却系统的集电极-散热器结构 - Google Patents

电动流体冷却系统的集电极-散热器结构 Download PDF

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Abstract

一种电动流体加速器装置，包括发射极电极28、38、48、58、78和基本上暴露于离子轰击的集电极电极的前表面24、42、34、54、74。位于流动路径中发射极电极28、38、48、58、78下游的传热表面26、36、46、56、76包括基本上不暴露于离子轰击的第一部分26、36、46、56、76，其中所述第一部分用第一减少臭氧材料25、35、45、55、75进行修整保护。所述集电极电极的前表面24、42、34、54、74不用第一减少臭氧材料25、35、45、55、75进行修整保护，但可以包括不同的表面修整保护。所述下游传热表面26、36、46、56、76和所述前表面24、42、34、54、74可以分开形成但会结合形成单一结构或者一体成型。所述电动流体加速器装置可用于电子装置的热量管理组件中，其中所述电子装置的散热装置与已修整保护的传热表面26、36、46、56、76热耦合。

Description

电动流体冷却系统的集电极-散热器结构
技术领域
本申请涉及热量管理，更为具体地说，涉及作为热量管理方案的一部分的微型冷却装置，该装置使用电动流体(EHD，也稱电液动力(EFD))技术产生离子和电场，以推动产生流体流动(如空气流动)进行散热。
背景技术
使用流体的离子运动的原理构造的装置在文献中具有不同的称谓：离子风机、电风机、电晕风泵、电液动力(EFD)装置、电动流体(EHD)推进器和EHD气泵。该技术的某些方面也已被开发用于称为静电空气清洁器或静电除尘器的装置中。
一般地，EHD技术使用离子流原理来推动流体(例如空气分子)。本领域技术人员对EHD流体流的基本原理己有很充分的理解。因此，对简单的双电极系统中使用电晕放电原理的离子流作简要说明，这为下文的详细描述提供了基础。
参照图1所示，EHD原理包括在第一电极10(常被称为“电晕电极”、“电晕放电电极”、“发射极电极”或只是“发射极”)和第二电极12之间施加高强度电场。在发射极放电区11附近的流体分子，例如周围的空气分子，在离子化后形成向第二电极12加速的离子16流14，并与中性流体分子17碰撞。在碰撞期间，动量从离子16流14传递到中性流体分子17，导致流体分子17沿箭头13所示的所希望的流体流动方向朝第二电极12相应地移动。第二电极12有各种不同的称谓，如“加速电极”、“吸引电极”、“目标电极”或“集电极”。虽然离子16流14被第二电极12吸引，通常被第二电极12中和，但是中性流体分子17仍继续以一定的速度经过第二电极12。由EHD原理产生的流体运动也有各种不同称谓，如“电”、“电晕”或“离子”风，被定义为由高压放电电极10附近的离子运动所导致的气体运动。
臭氧(O3)虽然可以天然生成，但各种电子装置(包括EHD装置、复印机、激光打印机和静电空气净化器)操作时也会产生臭氧，另外某些电动机和发电机等等也会产生臭氧。然而，由于臭氧可以是一种呼吸刺激物，特别在高浓度时会引致某些健康问题，臭氧排放受严格规定的限制，例如保险商实验所(UL)或环境保护局(EPA)所设定的那些规定。因此，一直以来不断地开发和使用降低臭氧浓度的技术，试图通过催化或反应方法将臭氧(O3)分解成更稳定的双原子分子形式：氧(O2)。
希望可以改进减少臭氧技术，而这种技术特别适用于EHD装置和配置。
发明内容
已经发现，通过选择性地在EHD系统表面上提供减少臭氧材料，可以在EHD系统中分解或减少或隔绝臭氧。例如，二氧化锰(MnO2)通常用作破坏臭氧的催化剂材料。然而，还发现，至少在某些基于MnO2的表面涂层，特别是这些涂层常用的有机粘结剂，可能不适于收集大量离子电流的表面。事实上，由于涂层粗糙、涂层的有机粘结剂长时间受离子轰击和暴露于臭氧而损坏，以及由于电场不稳定和粉尘附着的原因，表面涂层例如市场上商标为BASFPremAirTm的MnO2臭氧催化剂可能未必适用于集电极电极的前表面。也就是说，在不收集大量离子电流或不会受到大量离子轰击的集电极或散热器的区域上，基于MnO2的表面涂层才发挥良好的功能。
通常，EHD装置中集电极电极的主要功能在于引导和获取发射极电极(举例来说，如通过电晕放电)或其它一些机制产生的离子电流。集电极电极的表面一般具有足够低的电阻以收集离子电流的电荷。此外，集电极电极的前表面可具有平滑的表面，该平滑表面一般可长时间抗氧化并且能抵受对该表面的离子轰击以及偶然电弧放电，以致于该表面保持平滑的电场。在一些实施例中，该表面足够硬，允许通过摩擦接触定期去除尘屑。
散热器(以及其各组成传热表面)的主要功能是将热量有效地传递给流过散热器或流经散热器之上的空气。散热器的实施方案通常提供大的表面面积与气流接触，从而实现热传递的功能。散热器应该具有足够高的导热率、大的表面面积(例如，薄的鳍片阵列)，并且应该允许热有效地传导至散热器表面和离开散热器表面。在传热表面上提供减少臭氧材料，它们可以对臭氧具有催化作用或反应活性，能够使臭氧水平减至所希望的水平。
已经发现，在电动流体空气推进器的集电极电极与散热系统的散热器成为一体的结构中，对集电极和散热器表面可以选择性地进行修整保护，以尽可能破坏流过其中的空气中的臭氧，也使EHD冷却系统的操作更可靠。例如，集电极电极和散热器的表面性质呈现不同的性能要求，因此，在收集和不收集大量的离子电流的区域中用于破坏臭氧的表面修整保护可以是不同的。通过针对特定区域的需要和要求而采用结构、材料、表面的修整保护处理和方法，具体实施可以提供更长的操作寿命、改善性能和/或减少臭氧排放。
在本申请中，本文所示和所述的一些实施例可称为电动流体加速器装置，也可称为“EHD装置”、“EHD流体加速器”、“EHD流体推进器”等等。这些装置适合用作热量管理方案的一个元件，将电子电路产生的热量散去。具体而言，一些实施方案会相对于特定的EHD装置结构来叙述，其中在发射极上面或靠近发射极的电晕放电产生离子，所述离子在有电场的情况下被加速，从而产生流体流。虽然电晕放电型装置提供有用的叙述内容，但可以理解(基于本说明书)的是，还可以采用其它的离子生成技术。例如，在一些实施例中，诸如无声放电、AC放电、电介质势垒放电(DBD)等等的技术，可用于产生离子，所述离子依次在有电场的情况下被加速以及推动流体流。
根据本说明，本领域的普通技术人员将会理解，在特定系统表面上选择性地提供减少臭氧材料，可以同样对使用其它离子生成技术以推动产生流体流的系统有利。例如，在由绝缘电介质阻挡隔开的两个电极之间提供放电的DBD系统所产生的臭氧可以使用在此所描述的技术来处理。因此，在附上的权利要求中，术语“发射极电极”、“电动流体加速器”意味着包含很宽范围的各种装置，而不管它们使用何种特定的离子生成技术。
在一些实施例中，电动流体加速器包括发射极电极和集电极电极的前表面，所述发射极电极和集电极电极的前表面可获得能量产生离子并藉此沿流体流动路径产生流体流。前表面基本上暴露于离子轰击。传热表面位于流动路径中发射极电极的下游，并且包括至少基本上不暴露于离子轰击的第一部分。传热表面的所述第一部分用第一减少臭氧材料进行修整保护，而前表面不用第一减少臭氧材料进行修整保护。
在一些实施例中，前表面用不同于第一减少臭氧材料的第二减少臭氧材料进行修整保护。
在一些实施例中，发射极电极和集电极电极的前表面可获得能量以在它们两者之间建立电晕放电；并且由电晕放电产生离子轰击。
在一些情况中，前表面可对抗离子轰击和发射极电极的偶然电弧放电並且抵抗摩擦清理。
在一些情况中，前表面包括至少在产生的流体存在下不氧化的表面涂层。在一些情况下形成以下一种或多种的表面涂层：在注塑UL-94-V0柔软热塑性塑料上的电镀层、在压铸锌(Zn)或锌合金上的电镀层、在粉状注塑金属上的电镀层、以及在压铸铝(Al)、铝合金或镁(Mg)合金上的电镀层、阳极氧化层或阿洛丁化处理层(alodization)。
在一些情况中，电镀由以下一种或多种材料形成：镍(Ni)镀金(Au)、镍(Ni)镀镍钯、银(Ag)、氧化银(Ag2O)、锰氧化物、臭氧催化剂以及对臭氧有反应的活性材料。
在一些实施方案中，下游传热表面和前表面是单一结构的组成表面，单一结构既用作集电极电极又用作散热器。在一些情况中，如果有的話，可从前表面去除第一减少臭氧材料。在一些情况中，如果有的話，相对于前表面遮蔽第一减少臭氧材料的沉积。
在一些实施方案中，下游传热表面和前表面分开制作，并结合形成单一结构。在一些实施方案中，传热表面与集电极电极是分开的，但在流动路径中与集电极电极接近。在一些情况中，除了前表面外，集电极电极还包括额外表面，额外表面暴露于流体流，但基本上不暴露于离子轰击；并且集电极电极的额外表面同样用第一减少臭氧材料进行修整保护。
在一些情况中，包含前表面的集电极电极具有表面涂层，该表面涂层在电化学上能抵抗发射极电极的离子轰击和偶然电弧放电。在一些情况中，在电化学上堅固的表面涂层能进一步抵抗前表面的摩擦清潔。
在一些实施方案中，集电极电极的前表面用不同于第一减少臭氧材料的第二减少臭氧材料进行修整保护。在一些情况中，第二减少臭氧材料选自以下材料的组：金(Au)、银(Ag)、氧化银(Ag2O)以及锰氧化物制剂，所述锰氧化物制剂不含有容易在电场和电晕放电操作的典型离子轰击条件下降解的有机粘结剂。
在一些实施例中，第一减少臭氧材料是选自以下组的催化剂：二氧化锰(MnO2)、银(Ag)、氧化银(Ag2O)以及镍(Ni)氧化物。
在一些实施方案中，电动流体加速器包括发射极电极和至少一个集电极电极，所述发射极电极和至少一个集电极电极可获得能量产生离子并藉此沿流体流动路径产生流体流。集电极电极耦合到传热路径以将热量散发至流体流中，并且包括基本上暴露于离子轰击的前表面和基本上不暴露于离子轰击的额外表面。集电极电极的额外表面而非前表面用第一减少臭氧材料进行修整保护。
在一些情况中，前表面包括表面涂层，该表面涂层在电化学上能抵抗发射极电极的离子轰击和偶然电弧放电。
在一些实施方案中，电动流体加速器配置成在发射极和集电极之间建立电晕放电，当发射极和集电极获得能量时能产生离子。
在一些实施方案中，电动流体加速器包括发射极电极和至少一个集电极电极，所述发射极电极和至少一个集电极电极可获得能量产生离子并藉此沿流体流动路径产生流体流。集电极电极包括基本上暴露于所述发射极电极的离子轰击的前表面;传热表面与集电极电极分开但与集电极电极接近，该传热表面位于流动路径中发射极电极的下游，但基本上不暴露于离子轰击。该传热表面用第一减少臭氧材料进行修整保护，而集电极电极的前表面不用第一减少臭氧材料进行修整保护。
在一些应用中，一种制造产品的方法包括用减少臭氧材料进行修整保护传热表面，並用在电化学上能抵抗离子轰击和电弧放电的表面来至少修整保护集电极电极的前表面。所述方法还包括将所述已修整保护的传热表面设置在所述集电极电极的下游但与所述集电极电极接近；以及固定发射极电极使其接近所述集电极电极的已修整保护的前表面，当获得能量时能产生离子从而在已修整保护的传热表面上产生流体流。发射极电极、集电极电极和已修整保护的传热表面被定位和固定为热量管理组件。
在一些情况中，传热表面的进行修整保护包括将减少臭氧材料以浸涂、喷涂或其它方式中之一施加在底层结构上。在一些情况中，集电极电极的前表面的修整保护包括电镀、阳极氧化或阿洛丁化中之一处理底层结构。
在一些情况中，所述方法进一步包括将热量管理组件导入到电子装置，并且使该电子装置的散热装置与已进行修整保护的传热表面热耦合。
在一些应用中，一种制造产品的方法包括用减少臭氧材料来修整保护传热表面，并且修整保护集电极电极的前表面，以提供基本上不含减少臭氧材料并且在电化学上能抵抗离子轰击和电弧放电的表面。所述方法还包括固定发射极电极使其接近所述集电极电极的前表面，当获得能量时能产生离子从而在传热表面上产生流体流。发射极电极和集电极电极被固定为热量管理组件的至少一部分。
在一些应用中，传热表面的进行修整保护包括将减少臭氧材料以浸涂、喷涂或其它方式中之一施加在底层结构上，并且前表面的修整保护包括去除任何喷涂或施加在前表面上的减少臭氧材料，以露出在电化学上能抵抗离子轰击和电弧放电的电镀、阳极氧化或阿洛丁化表面。
在一些应用中，所述方法进一步包括将热量管理组件导入到电子装置，并且使该电子装置的散热装置与已进行修整保护的传热表面热耦合。
附图说明
通过参照附图，本领域的技术人员可更好地理解本发明及其各种目的、特征和优点。
图1是电动流体(EHD)流体流的某些基本原理的示意图。
图2A和2B表示EHD流体加速器的示范性集电极-散热器单一结构的端面侧视图和立体图。
图2C所示为具有替换前表面轮廓的EHD流体加速器的替换集电极-散热器单一结构的立体图。
图3A所示为集电极-散热器单一结构的立体图，其中所述结构涂有表面修整保护材料，用于例如减少臭氧材料。
图3B为集电极-散热器单一结构的立体图，其中所述结构涂有减少臭氧材料，其前部分基本上不含减少臭氧材料。
图4所示为与发射极电极大致平行定向的替换集电极-散热器结构的立体图。
图5A-5C和6A-6C分别表示用在EHD流体加速器中的示范性一体结构的端面侧视图和立体图，其中所述一体结构将分开形成的集电极和散热片结构组合在一起。
图7和8分别示出在热量管理组件中的图3B和图6A的集电极-散热器结构的立体图，在该热量管理组件中，电晕放电型发射极电极在接近集电极-散热器结构的集电极前表面的位置固定，在操作过程中，所述前表面暴露于大量离子电流或离子轰击，所述热量管理组件具有基本上没有减少臭氧材料的平滑、硬电镀、阳极氧化或阿洛丁化表面。
在不同附图中所用的相同参考符号表示相类似或相同的部件。
具体实施方式
在此所述的热量管理组件的一些实施例采用EHD装置基于离子加速来产生流体流，通常为空气流，其中所述流体流是由于电晕放电导致离子加速而产生的。其它实施方案可以采用其它离子生成和产生技术，并且根据此处提供的描述性内容完全可以理解这些技术。例如，在一些实施例中，诸如无声放电、交流放电、电介质势垒放电(DBD)等技术可产生离子，所述离子依次在电场存在下被加速以产生流体流。
使用传热表面(可以是或可以不是单一结构或者与集电极电极成一体结构)，由电子设备(例如微处理器、制图单元等等)和/或其它组件散发的热可以传递到所产生的流体流中并被散发开去。一般地，当热量管理系统整合到工作环境时，可设置导热路径(通常由热管或使用其它技术实现)，以将热量从散发(或产生)之处传到一个位置(或多个位置)，所述位置位于由一个EHD装置(或多个EHD装置)产生的气流流过热传递表面的包围之中。当然，当一些实施例可以完全整合在一个工作系统中，诸如笔记本电脑或台式电脑、投影机或视频显示装置、打印机、复印机等，其它实施例也可采用子组件的形式。
如本文所述，传热表面和至少集电极电极的前表面部分表现出不同的设计挑战，相对于一些示范性实施例，它们可通过不同的表面修整保护来提供。在一些实施例中，单一结构既可用作集电极电极又可提供传热表面。在一些实施例中，集电极电极和主要传热表面以分离的结构提供(或至少制作成分离的结构)，但在操作配置中可以结合、合成一体或者更多的情况是它们设置成相互接近。参照本处描述的实施例，可以理解到这些以及其它的变型。
在一般情况下，可以为给定装置的集电极电极设想各种不同的尺寸、几何形状和其它设计的变型，以及发射极和集电极之间的各种位置相互关系。具体地说，本文专注于若干示范性实施例和若干示范性表面轮廓和与其它组件的位置相互关系。例如，在本文的大量叙述中，数个平的集电极电极配置成与发射极线靠近的平行间隔阵列，所述发射极线与各集电极电极的前表面间隔开。在一些实施例中，集电极电极的平面部分一般被定向为与发射极线的纵向范围大致垂直。在另一些实施例中，集电极电极被定向为它们的前表面一般与发射极线的纵向范围大致平行。在一些实施例中，提供其它电晕放电电极的配置。
在一些实施例中，前表面相对于一个发射极电极(或多个发射极电极)呈弯曲形状或轮廓。在一些实施例中，前表面相对于一个发射极电极(或多个发射极电极)呈其它(例如，非弯曲)形状或轮廓。在一些热量管理系统的实施例中，集电极电极向通过集电极电极或在集电极电极上产生的流体流传递大量的热量。在一些热量管理系统的实施例中，基本上不参与EHD流体加速的传热表面可以提供大量甚至主导的热传递。
可以理解到，为说明起见，本处包括具体EHD设计变型，本领域普通技术人员可以设想到与本文描述一致的更宽范围的设计变型。在一些情况下，尤其是在流动路径的示例中，EHD设计简单地显示为相互接近的电晕放电电极组件和集电极电极组件；虽然如此，本文在全范围EHD设计变型的宽的上下文中对这些示例做出描述。
虽然本发明的实施方式不受限制，在此所作的许多说明与典型膝上型消费电子装置的几何形状、气流和热传递路径一致，并且可根据叙述的内容得以理解。当然，所述的实施方式仅仅是示范性的，尽管在具体实施例中引入具体的上下文去描述，本领域的普通技术人员受益于本说明书将能设想到更宽范围的设计变型以及开发已有的技术和配置。事实上，EHD装置的技术在结构、几何形状、尺寸、流动路径、控制和布置上都适合于满足许多应用和系统中的热量管理挑战。此外，列出具体的材料、尺寸、电场强度、激励电压、电流和/或波形、封装或形状因子、热状态、负荷或热传递状态和/或系统设计或应用仅仅是起示范作用。基于上述以及在不限于所附权利要求的保护范围所包含的设计范围，现在叙述某些示范性实施例。
一般的电流体动力(EHD)流体加速
本领域很熟悉电动流体(EHD)流体流的基本原理，在这方面，Jewell-Larsen等人的题为“Modeling of corona-induced electrohydrodynamic flow with COMSOLmultiphysics”(在“Proceedings of the ESA Annual Meeting on Electrostatics 2008”中)(以下简称“Jewell-Larsen Modeling article”)的文章提供了有用的概述。同样，Krichtafovitch等人于1999年10月14提出的题为“Electrostatic Fluid Accelerator”的美国专利6,504,308叙述了可用于若干EHD装置的若干电极和高压电源结构。美国专利6,504,308,连同“Jewell-Larsen Modeling article”的章节“第I部分(导言)、第II部分(背景)和第III部分(数值建模)”在此纳入作为参考。
需注意的是，图1简单示出电晕放电诱导产生电动流体流(参见上述的“Jewell-Larsen Modeling article”和上述讨论)，包括第一电极10和第二电极12的形状，它们在图中都简单示出。同样，美国专利6,504,308叙述的电极配置和电源方面是特别的。因此，这样的示例当大体上用于上下文说明时，不会限制本发明任何具体实施例中可能的电极或高压电源设计的范围。
一般来说，发射极电极可由各种各样材料制作。例如，一些实施例可采用如Krichtafovitch等人于2003年12月2日提出的题为“Corona DischargeElectrode and Medhtod of Operating the Same”的美国专利7,157,704所述的组合物。美国专利7,157,704叙述的一些发射极电极材料也可以用于一些实施例中。通常，高压电源在发射极电极和集电极电极之间产生电场。
集电极-散热器结构的表面的修整保护
在此使用的术语“表面修整保护”和“修整保护材料”指适于提供减少臭氧、低表面附着、或在此描述的其它针对表面的性能或益处的任何表面涂层、表面沉积、表面改造或其它表面护理。
参考图2A-2C，一些实施例提供一种集电极-散热器结构20、20’，其某些后部或后表面26上用破坏臭氧或减少臭氧的材料進行“表面修整保护”25，而其收集离子的前表面24设有另一种表面修整保护或者不进行表面修整保护。
结合前和后部分暴露于由电极28诱导的离子轰击和流体流的方向将能理解有关前和后部分的描述。在一些实施例中的表面26可以称为散热表面或非收集表面。
多个离散的散热器-集电极鳍片或组件可以排成阵列形式设置在集电极-散热器结构20、20’中。表面修整保护25可施加在阵列内各鳍片对侧的表面26上。在一些情况下，相对或相反表面26可使用不同种类的表面修整保护25或不同成分的表面修整保护25。例如，对一个表面26可施加减少臭氧的催化剂，在相对表面26施加另一种减少臭氧的材料。
在离散表面26之间或在表面26和24之间使用不同的表面修整保护，可以优化或增强各离子收集表面24、24’以及那些暴露于流体流但基本上不负责收集离子的表面26的功效。例如，选择性修整保护离子收集表面24、24’和表面26(对于表面26，相对于材料可混用性问题，离子收集是低的、可忽略的或不显著的)可允许某些实施例使待用的有效破坏臭氧表面的面积最大化，同时减低或限制系统(并且具体地说是集电极表面)对灰尘聚集、其它材料的附着或生长、离子轰击和/或火花的敏感性或易感性。
在一些实施例中，离子收集表面24、24’使用反应活性或催化性较小的第二种破坏臭氧材料，以增强或最大化系统中总臭氧破坏量，同时适应特别针对集电极表面的设计目标或限制。在一些实施例中，前缘22还可设有与表面24或26不同的表面修整保护。
在本发明的一些实施例中，对于不是主要传热表面的收集表面24、24’，理想的表面修整保护25提供坚硬、稳定、不氧化的在压铸金属或UL-94-V0柔软热塑性可模塑底层材料上的涂层(表面)。在各种实施例中，候选底层材料和表面修整保护的组合可包括以下的一种或多种：电镀的注塑UL-94-V0柔软热塑性塑料，诸如矿物或玻璃充填的ULTEM、ABS、PVC、ABS-PVC混合物；电镀的扎马克压铸锌合金(Zn-Al)；电镀、阳极氧化或阿洛丁涂覆的压铸铝合金(A380或同类合金)或镁合金；以及电镀的粉状注塑金属。
在一些实施例中，表面修整保护25包括电镀涂层，例如，硬镍镀金或化学镍镀镍镀镍钯。在一些实施例中，表面修整保护25包括表面处理，诸如对铝基材料的III类硬阳极氧化或阿洛丁(alodine)处理。在一些实施例中，表面修整保护材料可包括银、银氧化物、锰、锰氧化物或其它对臭氧有反应活性的材料。在一些实施例中，基底材料表面处理(例如电镀或阳极氧化)和表面修整保护涂层(包括减少臭氧材料)的组合可以用作表面修整保护25。在一些实施例中，传热表面的修整保护包括用减少臭氧材料对底层结构进行浸涂、喷涂或电镀其中之一处理。
在本发明的一些实施例中，对于非收集表面26，包括例如由高导热率材料形成的散热器表面，表面修整保护25可包括减少臭氧材料涂层。减少臭氧材料可包括臭氧催化剂、臭氧粘结剂、臭氧反应剂或其它适合与臭氧反应、与臭氧粘结、或其它减少或隔绝臭氧的材料。示范性的减少臭氧材料表面修整保护25可包括：涂有催化剂的铜合金或铝合金冲压和层叠的鳍片、涂有催化剂的压铸A380铝合金或镁合金、以及涂有催化剂的挤压铝。
在一些实施例中，其中单一集电极-散热器结构20、20’可包括表面24、24’和表面26两者，可选择地从全部或部分的集电极表面24、24’(诸如集电极的前缘/面向电极28例如电晕放电电极的前表面22)去除或略去施加于表面26的表面修整保护25(例如催化剂或涂层)或其他表面处理。在这些表面22、24、24’上不进行表面修整保护25，可有利于避免电弧放电、枝状晶体生长、气流干扰或其它可能的有害影响。
在此描述选择性提供和略去表面修整保护25的各种方法。在一些实施例中，施加遮蔽材料以防止集电极表面24、24’在邻近表面26施加涂层的过程中涂上减少臭氧材料。适当的遮蔽方法可包括滑聚氨酯方法、使用可移除的或牺牲的涂层例如硅树脂、或其它适合的遮蔽方法或材料。在一些应用中，可经由机械或化学作用从表面22、24选择性地去除表面修整保护，例如使用磨蚀剂或溶剂。在一些应用中，在一部分形成涂层后，再以机械方式将两个分离的部分结合形成集电极-散热器(参见图6A-6C)。因此，可使用各种方法选择性地施加材料或表面处理，或者当不希望有材料或表面处理的时候，选择性地去除集电极表面22或24其它区域的这些材料或表面处理。
图3A所示为涂有减少臭氧材料35的单一集电极-散热器结构30。图3B所示为在热量管理组件中的单一集电极-散热器结构30’，其中电晕放电型发射极电极38被固定在集电极-散热器结构30’的集电极电极的前表面34’附近。在操作期间，表面34’基本上暴露于大量离子电流或轰击。表面34’为平滑、硬电镀、阳极氧化或阿洛丁化表面，基本上没有减少臭氧材料35。在图3B所示的配置中，基本上从集电极表面34’的前部去除减少臭氧材料35，例如使用丙酮溶液，露出底层平滑、硬电镀、阳极氧化或阿洛丁化表面。
图3A和3B的区别在于，表面修整保护35可以最初就一起被施加到表面34和36上，之后从最易受电极38影响的表面34去除表面修整保护35。在图3B所示的具体应用中，已证实，MnO2催化粘结剂可迅速地溶解在丙酮溶液中，从表面34去除减少臭氧材料35 MnO2。因此，在一些单一结构实施例中，使用溶剂的擦拭或刷拂技术可去除集电极-散热器结构30、30’的前表面32、34上的催化剂或其它修整保护材料35。
当一些修整保护材料用在前表面32、34上时，已发现，某些表面材料或处理(诸如网纹催化剂涂层)会导致电弧或其它性能退化或可能装置失灵。因此，在一些情况中，希望从选定的表面去除或略去表面修整保护材料35。
在本发明的一些实施例中，本文描述的表面或区域，包括一个集电极电极(或多个电极)的前表面，它们基本上暴露于离子电流或轰击；也包括基本上不暴露于离子电流或轰击的其它表面或区域，因此它们可改造成使用宽范围的减少臭氧材料。
参照图3A和3B，收集表面34通常处于强电场和大量的离子电流，如果这些表面由于离子轰击和化学原因而退化和磨损加剧，则它们容易发生电弧放电。在一些应用中，有限的破坏臭氧材料适用于表面34。相反地，非收集表面36基本上处于EHD活性区域之外，可选用的减少臭氧材料35范围较宽。
参照图4，集电极-散热器结构40包括基本上与电极48平行配置的多个集电极电极44，例如平的鳍片。集电极电极44的各前缘42基本上与电极48等距离配置，从而提供例如侧面看上去基本上弯曲的前轮廓。表面46设有表面修整保护45，以减少臭氧和/或抑制枝状晶体的性能或提供本文所述的其它表面性能。
在一些实施例中，集电极-散热器结构可以包括平行或垂直的集电极表面的组合。
参照图5A-5D和6A-6D，将限定集电极电极54、54’、54”和散热器表面56的分离结构结合形成一个整体的集电极-散热器结构50、50’、50”，同样提供专门的表面修整保护。电极54和56的相邻边缘依据具体应用可分开、紧邻但间隔开或者甚至邻接。
同样地，表面54和56可以是适合于给定应用的任何尺寸和几何形状，以提供所需程度的热传递、离子收集、以及表面特定性能例如减少臭氧。
参照图5A和6A，在集电极表面54定向为沿表面56的阵列基本上与表面56垂直的情况下，集电极表面52的前缘可以包括集电极表面54的主体。集电极表面支撑件53可以沿集电极电极结构50间隔设置。在一些实施例中，集电极表面54基本上与电极58平行，而表面56基本上与电极58垂直。当电极58和集电极表面54获得能量时，离子和周围空气会在电极58和集电极表面54之间流动。
在一些情况下，电极58可产生臭氧并生出以枝状晶体形式积聚在下游表面上的二氧化硅粒。因此，集电极表面54可设有第一表面修整保护材料，所选择的修整保护材料能减少枝状晶体或其它有害物质的粘附，而表面56则设有不同的表面修整保护材料55以减少臭氧。
参照图5B和6B，集电极表面54’限定弯曲的前缘52，所述前缘52与电极58间隔开。参照图5C和6C，集电极表面54”提供的前缘52”相对于电极58基本上呈直线状。集电极表面54’、54”可配置和间隔成在它们之间提供希望的流体流动力学。在一些情况下，表面54’、54”可沿顶部和/或底部由支撑结构边缘连接。
图7和图8分别示出热量管理组件中与图3B和6A相似的集电极-散热器结构，其中电晕放电型发射极电极78在集电极-散热器结构70、70’的集电极前表面74、74’附近由支撑结构80固定。集电极-散热器结构70、70’限定暴露于大量离子轰击的前表面72、72’、74、74’和基本上不暴露于离子轰击的表面76。
表面74、74’和72、72’的修整保护方式可以与表面76、76’不同。更为具体地说，对前表面74、74’和72、72’的修整保护是在足以引起发射极线78电晕放电的电场存在下提供平滑的等电位表面，而该表面能经受相关的离子轰击以及在一些情况下的摩擦清理。例如，对表面76的修整保护是使其具有减少臭氧的能力，而集电极表面74、74’的前表面72、72’基本上没有减少臭氧材料。相反地，集电极-散热器结构70、70’的下游传热表面76不暴露于这样的离子轰击，它们涂覆的减少臭氧材料75的能力不必很强，事实上在一些实施例中，所述减少臭氧材料75可包括在这种条件下容易降解的有机粘结剂。在一些实施例中，表面74、74’提供的平滑、硬电镀、阳极氧化或阿洛丁化表面基本上不含减少臭氧材料75。
在一些实施例中，表面76、76’被限定在鳍片上，所述鳍片以阵列形式焊接或以其它方式连接或配置在热管上。在一些情况下，热管的至少一部分设有与表面76、76’一样的表面修整保护，例如涂有相同的减少臭氧材料和/或第二减少臭氧材料。
虽然前面描述了本发明不同的实施方案，可以理解的是，本发明的特征由下面的权利要求限定，而且这里没有具体描述的其它实施方案也落在本发明的范围内。参照附上的权利要求，能更好地理解这些和其它的实施方案。

Claims (25)

1.一种装置，所述装置包括：
电动流体加速器，所述加速器包括发射极电极(28、38、48、58、78)和集电极电极的前表面(24、34、54、74)，所述发射极电极和所述集电极电极的前表面能够获得能量产生离子从而沿流体流动路径产生流体流，其中所述前表面(24、34、54、74)基本上暴露于离子轰击；和
传热表面，所述传热表面位于流动路径中所述发射极电极(28、38、48、58、78)的下游，所述下游传热表面至少包括第一部分(26、36、46、56、76)，所述第一部分基本上不暴露于离子轰击；
其中所述传热表面的所述第一部分(26、36、46、56、76)用第一减少臭氧材料(25、35、45、55、75)进行修整保护；和
其中所述前表面(24、34、54、74)不用所述第一减少臭氧材料(25、35、45、55、75)进行修整保护。
2.根据权利要求1的装置，特征在于，至少所述前表面对抗离子轰击和对抗发射极电极的偶然电弧放电。
3.根据权利要求1或2的装置，特征在于，所述前表面包括表面涂层，所述表面涂层至少在所产生的流体存在下是不氧化的。
4.根据权利要求1或2的装置，特征在于，所述前表面进一步包括形成为以下一种或多种的表面涂层：
在注塑UL-94-V0柔软热塑性塑料上的电镀层；
在压铸锌(Zn)或锌合金上的电镀层；
在粉状注塑金属上的电镀层；以及
在压铸铝(Al)、铝合金或镁(Mg)合金上的电镀层、阳极氧化层或阿洛丁化层。
5.根据权利要求4的装置，特征在于，所述电镀层由以下一种或多种材料形成：镍(Ni)镀金(Au)、镍(Ni)镀镍钯、银(Ag)、氧化银(Ag2O)、锰氧化物、臭氧催化剂、以及对臭氧有反应活性的材料。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的装置，特征在于，所述前表面用不同于第一减少臭氧材料的第二减少臭氧材料进行修整保护。
7.根据权利要求1至5中任何一项所述的装置，特征在于，所述发射极电极和所述集电极电极的前表面能够获得能量以在它们之间建立电晕放电；并且由所述电晕放电产生离子轰击。
8.根据权利要求1至7中任何一项所述的装置，特征在于，所述下游传热表面和所述前表面是单一结构的组成表面，所述单一结构既用作集电极电极又用作散热器。
9.根据权利要求8的装置，特征在于，相对于所述前表面遮蔽所述第一减少臭氧材料或从所述前表面去除所述第一减少臭氧材料。
10.根据权利要求1至7中任何一项所述的装置，特征在于，所述下游传热表面和所述前表面分开制作，但结合形成单一结构。
11.根据权利要求1至7中任何一项所述的装置，特征在于，所述传热表面与所述集电极电极是分开的，但在流动路径中与所述集电极电极接近。
12.根据权利要求11的装置，特征在于，除前表面之外，所述集电极电极还包括额外表面，所述额外表面暴露于流体流但基本上不暴露于离子轰击；其中所述集电极电极的额外表面同样用第一减少臭氧材料进行修整保护。
13.根据权利要求1至12中任何一项所述的装置，特征在于，所述集电极电极的前表面用不同于第一减少臭氧材料的第二减少臭氧材料进行修整保护。
14.根据权利要求13的装置，特征在于，所述第二减少臭氧材料选自以下材料的组：金(Au)、银(Ag)、氧化银(Ag2O)、以及锰氧化物制剂，所述锰氧化物制剂不含有容易在电场和电晕放电操作的典型离子轰击条件下降解的有机粘结剂。
15.根据权利要求1至14中任何一项所述的装置，特征在于，所述第一减少臭氧材料是选自以下组的催化剂：二氧化锰(MnO2)、银(Ag)、氧化银(Ag2O)以及镍(Ni)氧化物。
16.一种装置，所述装置包括：
电动流体加速器，所述加速器包括发射极电极(28、38、48、78)和至少一个集电极电极，所述发射极电极和所述集电极电极能够获得能量产生离子从而沿流体流动路径产生流体流，
所述集电极电极耦合到传热路径以将热量散发至流体流中，并且所述集电极电极包括基本上暴露于离子轰击的前表面(24、42、34、74)和基本上不暴露于离子轰击的额外表面(26、36、46、76)；
其中所述集电极电极的所述额外表面(26、36、46、76)而非前表面(24、34、74)用第一减少臭氧材料(25、35、45、75)进行修整保护。
17.根据权利要求16的装置，特征在于，所述前表面包括表面涂层，所述表面涂层在电化学上能抵抗发射极电极的离子轰击和偶然电弧放电。
18.一种装置，所述装置包括：
电动流体加速器，所述加速器包括发射极电极(58)和至少一个集电极电极，所述发射极电极和所述集电极电极能够获得能量产生离子从而沿流体流动路径产生流体流，并且所述集电极电极包括前表面(54)，所述前表面基本上暴露于由所述发射极电极产生的离子轰击，和
传热表面(56)，所述传热表面与所述集电极电极分开但与所述集电极电极接近，所述传热表面(56)位于流动路径中所述发射极电极(58)的下游，但基本上不暴露于离子轰击；
其中所述传热表面(56)而非所述集电极电极的前表面(54)用第一减少臭氧材料(55)进行修整保护。
19.根据权利要求18的装置，特征在于，所述装置进一步包括与所述传热表面热耦合的热管,其中所述热管至少部分地用至少第一减少臭氧材料和第二减少臭氧材料之一进行修整保护。
20.一种制造产品的方法，所述方法包括：
用减少臭氧材料(55)来进行修整保护传热表面(56)；
用在电化学上能抵抗离子轰击和电弧放电的表面来至少修整保护集电极电极的前表面(52、52’、52”)；
将所述已修整保护的传热表面(56)设置在所述集电极电极的下游但与所述集电极电极接近；以及
固定发射极电极(58)，使其接近所述集电极电极的已修整保护的前表面(52、52’、52”)，当获得能量时能产生离子从而在所述已修整保护的传热表面上产生流体流；
所述发射极电极(58)、集电极电极和已修整保护的传热表面被定位和固定为构成热量管理组件。
21.根据权利要求20的方法，特征在于，所述传热表面的修整保护包括用减少臭氧材料浸涂、喷涂或电镀中之一处理底层结构，所述集电极电极的前表面的修整保护包括电镀、阳极氧化或阿洛丁化处理中之一处理底层结构。
22.根据权利要求20或21的方法，特征在于，所述方法进一步包括将所述热量管理组件导入到电子装置，并且使所述电子装置的散热装置与所述已修整保护的传热表面热耦合。
23.一种制造产品的方法，所述方法包括：
用减少臭氧材料(25、35、45、75)来修整保护集电极电极的传热表面(26、36、46、76)；
修整保护所述集电极电极的前表面(24、42、34、74)，以提供基本上不含减少臭氧材料并且在电化学上能抵抗离子轰击和电弧放电的表面；以及
固定发射极电极(28、38、48、78)，使其接近所述集电极电极的前表面(24、42、34、74)，当获得能量时能产生离子从而在所述传热表面(26、36、46、76)上产生流体流；
所述发射极电极和集电极电极被固定为热量管理组件的至少一部分。
24.根据权利要求23的方法，特征在于，所述传热表面的修整保护包括以浸涂、喷涂或以其它方式中之一将减少臭氧材料施加在底层结构上，并且所述前表面的修整保护包括去除任何喷涂或施加在所述前表面上的减少臭氧材料，以露出在电化学上能抵抗离子轰击和电弧放电的电镀、阳极氧化或阿洛丁化的表面。
25.根据权利要求23或24的方法，特征在于，所述方法进一步包括将所述热量管理组件导入到电子装置，并且使所述电子装置的散热装置与所述已修整保护的传热表面热耦合。
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