TWI434479B - 流管設備、電子設備以及用於流管之方法 - Google Patents

流管設備、電子設備以及用於流管之方法 Download PDF

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Description

流管設備、電子設備以及用於流管之方法
本發明之實施例有關於流管設備。
電子構件及系統以更快速的速度操作。這些及其他的發展，諸如具有一或更多核心的處理器，可提供更佳性能、縮減構件的尺寸及重量、並增加構件的密度。這些因素會增加電子構件及其所在之系統所產生的熱量。，這對於行動裝置或小型計算環境特別如此，其中這些因素會導致過熱，其會負面影響性能、使用者性能，並顯著減少電池壽命。
電子構件(或電路)的冷卻可藉由透過熱分散器及散熱座從電子構件(如晶片)移離熱量並接著經由強制對流(亦即風扇)冷卻散熱座來達成。然而，當構件縮小且冷卻需求變得更嚴苛，這會有困難。另外，針對行動網際網路裝置(MID)可能無法使用風扇及散熱座。
 【發明內容及實施方式】
在下列詳細說明中，類似的參考符號及字符可用來指示不同圖中之相同、對應、及/或類似的構件。此外，在隨後的詳細說明中，可提出示範尺寸/模型/值/範圍，雖實施例不限於這些。在提出特定細節以描述示範實施例之處，對熟悉此技藝人士很明顯地可在無這些特定細節下實行實施例。
可藉由使用電液動流管(EFT)來產生離子風(或氣流)而達成電子構件(及電路)的冷卻。舉例而言，EFT可具有例如少於2 mm的管高。
離子風可冷卻電子設備內之電子構件(及電路)。離子風(或氣流)之產生可依據氣相電液動的原理。離子風可提供具有動態氣流輪廓及可控的風速之空氣推進。可實現離子空氣推進而不移動機械部件，因此允許有彈性的設計。離子風可增進電子件的對流冷卻。
第1圖顯示根據一示範配置的靜電流體加速器的離子流。亦可提供其他配置。此圖可顯示電暈誘發離子風推進。靜電流體加速器，或離子風泵，可用於空氣推進。
詳言之，第1圖顯示電量電極10及集電極20，還有正離子化空氣粒子(標為+)及非離子化中性空氣粒子。電量放電區域15可在電暈電極10附近。舉例而言，電暈電極10可為高尖端曲率電暈電極且集電極20可為低尖端曲率集電極。
茲說明空氣推進。當在電暈電極10與集電極20之間施加高強度電場時，在電暈放電區域15或其附近的氣體分子可變成離子化。離子化的氣體分子可朝集電極20行進，衝撞中性空氣分子。依據這些衝撞，可從離子化氣體分子轉移動量到中性空氣分子，造成氣體在朝集電極20的方向中移動。這可視為氣流或離子風。可依據施加至電暈電極10或集電極20之一的正電壓及施加至電暈電極10及集電極20之另一的負電壓來提供電暈誘發的氣流。極性的選擇取決於諸如電極材料、裝置幾何、臭氧產生約束、及/或等等的因素。
第1圖顯示可使用兩種不同類型的電極，亦即，電暈電極10及集電極20，來產生離子風或氣流。產生離子風的這些原理可應用至電液動流管，其容後詳述。
第2A圖顯示根據本發明之一示範實施例的包括一流管及三種不同類型的電極之流管設備。第2B圖顯示引起電暈放電之電暈電極及集電極。其他實施例及組態亦可落在本發明之範疇內。第2A圖中所示的流管設備可用來產生離子風(或氣流)。
在第2A圖及下列圖(如第3、4A至4D、及5A及5B圖)中，氣流(或離子風)可敘述成在箭頭所示的方向中移動，例如從流管入口(亦即，第一開口)至流管出口(亦即，第二開口)。為了方便說明，流管此後可敘述成四面管或四壁管。然而，流管之其他數量的面(或壁)及/或形狀亦落在本發明之範疇內。流管可視為電液動流管(EFT)。
詳言之，第2A圖顯示藉由使用三種不同的電極，亦即電暈電極60、集電極70、及複數集中電極80，來產生離子風(或氣流)的流管50(或EFT)。電暈電極60及集電極70可統稱為電暈放電(或離子產生)電極。以相關於第1圖於上所述的類似方式，電暈放電電極可離子化氣體分子並加速氣流通過流管50(以由第2A圖中之箭頭所示的左至右方式)。可藉由施加至電暈電極60及集電極70的正及負電壓來達成氣體分子的離子化及其之移動。電暈電極60及集電極70提供離子(或氣體分子)的移動。
電暈電極60可設置在流管50中且集電極70可設置在流管50中。電暈電極60可為延伸在流管50的側壁(或側表面)之間的薄橫向電暈電線，且集電極70可為延伸在流管50的頂與底壁(或表面)之間的鈍垂直集電線。集電極70可在遠離第一開口並朝向第二開口之方向中自電暈電極60的下游。電量電極60可形成為網格(或複數網格)，且集電極70可形成為分別的網格。亦可提供電暈電極60及集電極70之其他組態。
集中電極80可為沿流管50之縱向長度設置的一連串電極。集中電極80可設置在自電暈電極60及集電極70的下游。集中電極80可在遠離第一開口並朝向第二開口之方向中。集中電極80的每一者可接收電位(或電壓)，使離子(或離子化氣體分子)可集中或被引導朝向流管50的中央區域，並使離子(或離子化氣體分子)可在朝流管出口(亦即，朝第二出口)的方向中沿流管50之縱向長度移動。依此，集中電極80可設置在流管中以在朝第二開口的方向中引導離子。離子可因此具有在流管50中增加的停留時間並藉此可允許空氣有更大的動量轉移。
集中電極80可為多電極組態。集中電極80可減少至流管50的壁表面(亦即，頂、底、及側壁或表面)的離子損失。集中電極80可透過離子與中性空氣分子之間的衝撞來最大化(或增加)離子拖曳效應。集中電極80可增加沿流管50的縱向長度朝流管出口(亦即，朝第二出口)的氣流(或離子風)。集中電極80可集中或引導離子朝向流管50的中央區域，使離子與流管50的壁(或表面)保持距離。集中電極80可增加經過流管50的離子流速。此離子風或氣流可為空氣推進，以冷卻熱耦合至流管50的電子構件(其產生熱量)。
集中電極80可引起輔助放電以吸引或引導離子。亦即，電暈放電電極可引起主要電暈放電，且輔助放電可由集中電極80所引起以在遠離集電極70並朝第二開口的方向中吸引或引導離子。集中電極80可提供輔助電荷至離子化的氣體分子。這可增加從電暈放電區域15流出的離子淨電流。由集中電極80所引起的輔助放電可引起較高的流速並可比在電暈電極60與集電極70之間的放電消耗更少電力。集中電極80亦可在自集電極70之下游的區域中提供增加的空間電荷密度，並因此可造成更高的質量流速。三種電極流管(或EFT)可比兩種電極流管(其僅包括電暈放電電極(且不包括集中電極))有更低的耗電量及更大的電性效率。
可藉由在電暈電極與集電極之間施加電場來在流管50內引起電暈放電。可藉由施加電壓至位在流管50內的至少一集中電極來提供輔助放電給離子氣體分子。輔助放電可朝流管的中央區域引導離子化氣體分子。輔助放電可沿流管並朝流管50的開口引導離子化氣體分子。
第3圖顯示根據本發明之一示範實施例的包括具有三種類型的電極之流管(或EFT)的流管設備。其他實施例及組態亦在本發明之範疇內。
詳言之，第3圖顯示流管50，其具有設置在流管50中於區域55的電暈放電電極(在第3圖中並未特別顯示)，以及沿流管50之縱向長度設置之複數集中電極81、83、85、87、及89。集中電極的每一者可為設置在圍繞流管50的內表面區域的不同區域之分別的電極。集中電極80的每一者可互相平行。另外，集中電極80的每一者可從電壓供應器57(其可視為流管設備的一部分)接收不同的電壓。第3圖顯示從第一開口51朝第二開口53的離子風(或氣流)。
第3圖顯示集中電極可包括第一集中電極81、第二集中電極83、第三集中電極85、第四集中電極87、及第五集中電極89。亦可沿流管50設置其他數量的集中電極。
可藉由電壓來源57(或電源)或複數電壓來源(或電源)提供不同電壓至集中電極81、83、85、87、及89的每一者。例如，第一集中電極81可接收電壓V伏特，第二集中電極83可接收電壓(3/4)V伏特，第三集中電極85可接收電壓(1/2)V伏特，第四集中電極87可接收電壓(1/4)V伏特，及第五集中電極89可接收電壓(0/4)V伏特。因此，集中電極可接收逐漸減少的電壓以改善離子風效應。其他電壓亦在本發明之範疇內。
舉另一例而言，第一集中電極81可接收高電壓，第二集中電極83可接收低電壓，第三集中電極85可接收高電壓，第四集中電極87可接收低電壓，及第五集中電極89可接收高電壓。因此，集中電極可接收高-低-高-低的電壓樣式以引起集中效應。亦可施加其他電壓至複數集中電極。
至集中電極81、83、85、87、及89之這些電壓的施加亦可用來重新引導離子離開流管50的壁(或表面)並可增加離子停留時間並增加離子與中性分子之間的動量交換，並藉此增加氣流。至集中電極之這些電壓的施加亦可增進集中區域(亦即在集中電極附近)中的電場，並藉此增加氣流。這些電壓的施加可用來修改電場以引起輔助放電，並藉此增加在朝第二開口53的方向中之離子電流。
集中電極可以金屬製成。舉例而言，集中電極可為銅帶。亦可使用其他類型的集中電極。
雖第3圖顯示圍繞流管50的內壁(或表面)之平行的集中電極，亦可提供集中電極的其他組態。第4A至4D圖為根據本發明之示範實施例的顯示不同組態之集中電極80的流管50之上視圖。為了方便說明，將流管50敘述成具有4壁(或表面)，亦即頂壁、底壁、及2側壁。然而，亦可設置其他數量的壁(或表面)。此外，可以不同形式設置流管50，諸如環形。
第4A圖顯示流管50，其中集中電極81a設置在自集電極62a(及電暈電極83)的下游並在流管50的相同側上。第4B圖顯示流管50，其中集中電極81a設置在一側壁上並在自集電極62a的下游，且集中電極81b設置在一相對側壁上並在自集電極62b的下游。第4C圖顯示流管50，其中集中電極81b設置在自集電極62a的下游並在不同側上。第4D圖顯示流管50，其中集電極62a在自電暈電極83的上游，且集中電極81a在流管50的相同側上並在自電暈電極83的下游。
包括具有三種不同類型的電極的流管50之流管設備可設置在電子設備內，以依據所產生的離子風來提供電子設備內之電子構件的冷卻。例如，流管設備可設置在可攜式電子設備內，如超行動電腦、行動網際網路裝置、膝上型電腦、筆記型電腦、網本型電腦、上網機(nettop)、及/或其他電子裝置。流管50可嵌入電子設備(或系統)的通道內以維持電子設備與外部環境的隔離。
流管50可例如嵌入超行動計算平台中。流管50可不具有移動部件，並可藉由離子化空氣分子並加速離子化分子通過沿著導管通道集中並引導離子的一連串級聯之電極來引起大量的氣流。流管50可為通過系統機架之窄管。舉例而言，流管50可具有1 mm的高度(或厚度)並可具有30 mm寬的寬度。舉另一例而言，流管50可具有少於2 mm的高度。
生熱電子構件(在電子設備內)可熱耦合至流管50的壁(或表面)，因此轉移熱量到流管50。流管50可不具有至電子設備的內部構件的開口，並可直線延伸通過電子設備(或系統)的整個長度，例如從第一開口到第二開口。流管設備可產生氣流(或離子風)以冷卻電子設備內的電子構件。
第5A及5B圖顯示根據本發明之一示範實施例的具有流管設備之電子設備。其他實施例及組態亦在本發明之範疇內。
詳言之，第5A圖顯示電子設備100，包括在前表面上之顯示器110、在電子設備100內產生熱量的其他電子構件(未顯示在第5A圖中)、及在電子設備100內之流管50。流管50的集中電極可從與電子設備100的其他構件相同的來源(如電池)接收電力或電壓。第5A圖顯示從第一開口52到第二開口54出去之氣流。
第5B圖顯示電子設備100的側視圖。如所示，電子構件可包括設置在電路板124上的處理器122及電壓來源57。亦可設置其他構件及電路板。可將流管50設置在處理器122旁以依據通過流管50的氣流冷卻處理器122及/或其他構件。可將流管50的外壁(或表面)設置在處理器122旁以提供流管50與處理器122之間的熱耦合。流管50可經由熱界面材料和分散器，及/或熱界面材料和加熱管，耦合至電子構件，及/或經由熱界面材料或間隙填料的使用與電子構件直接接觸。
如上述，藉由流管50及三種不同類型的電極產生氣流(或離子風)。氣流可藉由移除熱空氣及/或使較冷空氣流通經過流管50而對提供處理器122及其他構件提供冷卻效果。空氣可流經整個系統，帶入冷空氣，使那個空氣變熱，並接著移除熱空氣。
流管50可延伸跨過電子設備100的整個高度、寬度、深度、或長度。如第5A及5B圖中所示，流管50可具有流管入口(亦即，第一開口52)及流管出口(亦即，第二開口54)。
流管設備可設置在行動計算裝置中，如膝上型電腦、手機、個人數位助理、及/或具有板上處理能力及由電源(或電壓來源)(如燃料電池或電池)供電的無線通訊能力之其他類似的裝置。
此說明書中對於「一實施例(one embodiment)」、「實施例(an embodiment)」、「示範實施例(example embodiment)」等等的任何參照意指相關於該實施例所述的特定特徵、結構、或特性係包括在本發明之至少一實施例。在說明書中之各處中這類術語的出現並一定皆參照相同的實施例。此外，當相關於任何實施例說明特定特徵、結構、或特性時，相關於實施例的其他者實現這類特定特徵、結構、或特性應在熟悉此技藝人士的能力範圍內。
雖已參照本發明之例示性實施例說明本發明之實施例，應了解到熟悉此技藝人士可做出將落入本發明之精神與範疇內之各種其他修改及實施例。詳言之，在上述揭露、圖示、及所附之申請專利範圍的範疇內的標的結合配置之構件部分及/或配置中可有合理的變化及修改而不背離本發明之精神。除了構件部分及/或配置中之變化及修改外，替代用途對熟悉此技藝人士而言亦為顯而易見。
10．．．電暈電極
15．．．電暈放電區域
20．．．集電極
50．．．流管
51．．．第一開口
52．．．第一開口
53．．．第二開口
54．．．第二開口
55．．．區域
57．．．電壓供應器
60．．．電暈電極
70．．．集電極
62a．．．集電極
62b．．．集電極
80．．．集中電極
81．．．集中電極
81a．．．集中電極
81b．．．集中電極
83．．．集中電極
85．．．集中電極
87．．．集中電極
89．．．集中電極
100．．．電子設備
110．．．顯示器
124．．．電路板
122．．．處理器
下列表示圖之簡單說明，其中類似參考符號表示類似元件，且其中：
第1圖顯示第1圖顯示根據一示範配置的靜電流體加速器的離子流；
第2A圖顯示根據本發明之一示範實施例的包括一流管及三種不同類型的電極之流管設備；
第2B圖顯示電暈電極及集電極；
第3圖顯示根據本發明之一示範實施例的流管設備；
第4A至4D圖為根據本發明之示範實施例的顯示不同組態之集中電極的流管之上視圖；
第5A圖顯示根據本發明之一示範實施例的具有流管之電子設備的前視圖；以及
第5B圖顯示第5A圖之電子設備的側視圖。
50．．．流管
60．．．電暈電極
70．．．集電極
80．．．集中電極

Claims (24)

  1. 一種流管設備，包含：具有開口的流管；設置在該流管中之電暈電極；設置在該流管中之集電極，該電暈電極及該集電極提供該流管中之離子的移動；以及複數個集中電極，設置在該流管中以在朝該開口的方向中引導該些離子，且該些集中電極之第一個接收第一電壓，而該些集中電極之第二個接收第二電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之流管設備，進一步包含至少一電壓供應器以提供該第一電壓至該些集中電極的該第一者並提供該第二電壓至該些集中電極的該第二者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之流管設備，其中該至少一集中電極朝該流管的中央區域引導該些離子。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之流管設備，其中該至少一集中電極在離開該集電極並朝該開口的方向中沿著該流管引導該些離子。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之流管設備，其中該電暈電極及該集電極依據施加於該電暈電極與該集電極之間的電場離子化氣體分子。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之流管設備，其中該流管具有少於2mm的高度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之流管設備，其中該流管為電液動流管。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之流管設備，其中該些集中電極每一個為圍繞該流管之內表面設置在不同區域之分開電極。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之流管設備，其中該些集中電極每一個為彼此平行的。
  10. 一種電子設備，包含：產生熱的電子構件；從第一開口提供氣流至第二開口的流管設備；以及供應電力至該電子構件並至該流管設備的電壓供應器，其中該流管設備包括：流管；電暈電極及該集電極，以離子化該流管中之氣體分子，該電暈電極與該集中電極設置在該流管中；以及複數個集中電極，以提供輔助放電給離子化的氣體分子，且該些集中電極之第一者從該電壓供應器接收第一電壓，而該些集中電極之第二者從該電壓供應器接收第二電壓。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電子設備，其中該複數個集中電極設置在該流管中。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電子設備，其中該複數個集中電極朝該流管的中央區域集中該些離子化的氣體分子。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之電子設備，其中該 複數個集中電極在離開該集電極並朝該第二開口的方向中引導該些離子化的氣體分子。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之電子設備，其中該電暈電極及該集電極依據施加於該電暈電極與該集電極之間的電場離子化氣體分子。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之電子設備，其中該流管具有少於2mm的高度。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之電子設備，其中該電子構件包含處理器。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之電子設備，其中該電子設備為行動網際網路裝置。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之電子設備，其中該流管為電液動流管。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之流管設備，其中該些集中電極每一個為圍繞該流管之內表面設置在不同區域之分開電極。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之流管設備，其中該些集中電極每一個為彼此平行的。
  21. 一種用於流管之方法，包含：藉由在電暈電極與集電極之間施加電場而在流管中提供電暈放電，該流管包含電暈電極、集電極以及複數個集中電極；以及藉由施加第一電壓至該些集中電極之第一者且施加第二電壓至該些集中電極之第二者而提供輔助放電以離子化 該流管中之氣體分子。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該輔助放電朝該流管的中央區域引導該些離子化的氣體分子。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該輔助放電沿著該流管並朝該流管的開口引導該些離子化的氣體分子。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該流管為電液動流管。
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