微流体风扇制造技术

公开了一种用于控制气态流体的流动的装置(1，100)。该装置包括第一电极(10，110)和在流动的下游方向上偏离第一电极的第二电极(20，120)。电极可连接到电压源。导热凸缘(30)布置成在平行于流动的方向的平面中延伸并且适于从气态流体中散发热量。第一电极的至少一部分在与流动的方向平行的方向上具有最大高度(h1)且在与流动方向正交的方向上具有最大宽度(w1)，其中，所述最大高度大于所述最大宽度，以提高装置的泵送效率。还公开了一种用于制造该装置的方法以及一种借助于该装置来控制流体流动的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流体风扇专利
本文公开的专利技术涉及用于冷却气态流体的装置。更确切地说，本专利技术涉及一种用于控制和冷却气态流体的流动的电流体动力装置，以及用于制造和控制该装置的方法。专利技术背景电子系统的性能在很大程度上受限于用于保持电子器件在适当温度范围内的可适用的冷却技术。具有改进性能的较小电子装置与在相对小面积上的散热增加有关。换句话说，对电子装置的空间和能量有效冷却的需求日益增长。例如，诸如电信卫星的卫星接近现有机载热管理系统的技术极限。这些卫星的功耗增加，以满足对广播、宽带多媒体和移动通信服务日益增长的需求。需要从电子部件(芯片上的卫星)去除低质量热量的微型、纳米或“立方体(cube)”卫星可能需要更紧凑的热管理系统来保持高性能。对于诸如例如WiFi路由器和计算机的电子器件以及诸如发光二极管(LED)的半导体照明装置，为了提供适当的光输出并实现预期的使用寿命，期望除去过多的热量，冷却也是关键因素。在许多LED照明应用中，使用散热器来去除热量以从LED抽离热量并将其散发到周围空气中。然而，对于较高功率的LED，这种被动冷却可能是不够的，这可能需要比常规散热器能够提供的更高水平的冷却。此外，散热器片和均热器(thermalspreader)可能会占用空间，增加重量并且通常需要特定的取向以获得最佳性能。这些问题已经通过使用主动冷却系统使用强制流动的空气或其他流体来提高冷却效率而得到了解决。这种主动冷却系统的一个示例包括电流体动力(EHD)泵，其中电离的粒子或分子与电场相互作用并夹带冷却介质的流动。尽管这种EHD泵可用于各种冷却应用，但仍需要一种用于控制气态流体流动并用于提供改进的冷却效率的改进的装置和方法。还需要一种对这种装置的改进的制造方法。专利技术概述本专利技术的目的是以改进气态流体的输送和冷却的效率的方式控制气态流体的流动。因此，本专利技术提供了具有独立权利要求的特征的装置和控制方法。从属权利要求限定有利的实施例。在第一方面中，提供了一种用于控制气态流体的流动的装置。该装置包括第一电极和第二电极，其中第二电极的至少一部分在流动的下游方向上从第一电极的至少一部分偏移，并且其中电极可连接到电压源。该装置还包括至少一个导热凸缘，其在平行于流动方向的平面中延伸并且适于从气态流体散发热量。第一电极包括至少一部分，该至少一部分在平行于流动方向的方向上具有最大高度，并且在与流动方向正交的方向上具有最大宽度，其中最大高度大于最大宽度，优选地，至少是最大宽度的两倍。最大高度也可以是最大宽度的三倍、四倍、五倍或六倍，或者更大。在第二方面中，提供了一种用于制造根据第一方面的装置的方法。在第三方面中，提供了一种用于控制气态流体的流动的方法。该方法包括提供根据第一方面的装置，提供与该装置的第一电极接触的气态流体，并且在第一电极和第二电极之间施加电势差。术语“凸缘”应理解为基本上片状结构，其在至少部分地平行于气流的主方向的平面内延伸。此外，“导热”是指从例如通过凸缘的气态流体接收热能并且将所接收的热能从气态流体与凸缘之间的界面转移出去的能力。凸缘可以通过例如弯曲、注塑成型、铣削或任何其他合适的制造技术来获得。术语“流动的方向”或“流动方向”应理解为在操作期间通过装置的产生的气态流体的净流量的主方向。该术语也可以被称为“预期流动的方向”。与本专利技术相关联的有几个优点。首先，通过形成相对于其宽度具有相对大的高度的第一电极，可以实现相对高的电场集中度，这可以增强离子向周围流体的注入。此外，相对高的电场集中度可以增强泵送的流体的流动。其次，通过布置导热或热传导凸缘，使得其主取向或延伸基本上平行于流体流动的方向，气态流体和凸缘之间的热相互作用的表面或界面可以被增加，从而提供改进的热量转移。可以实现的是，热相互作用的表面越大，冷却效率就越高。第三，相对较高且较窄的第一电极可以减小装置的流动阻力，因为通过的流体可能暴露于在流动的横向方向上看起来相对较小的电极区域。在一个示例中，第一电极的至少一部分可以包括形成指向第二电极的边缘或尖端的锥形部分。通过为第一电极提供喙状或尖头部分，可以改进第一电极的每单位面积向气态流体中的电子注入。增加电子的发射可以增强电流体动力效应，增加流过装置的流量，从而改进其泵送和/或冷却效率。此外，增加来自第一电极的电子发射效率可以有利地允许通过第一电极或由第一电极导致的流动阻力的减小，因为开放区域(即，流体可以穿过的区域)可以被减小而不必减小注入电流。此外，第一电极可以包括具有形成从第二电极向外指向的边缘或尖端的锥形部分的至少一个部分。换句话说，锥形部分在方向上被指向或定向成与流体的流动的方向相反，这有利地可以使网格的上游部分流线化，从而减小流动阻力并提高装置的效率。在一个示例中，第一电极的至少一部分包括一个通道或多于一个(apluralityof)通道，适于允许流体流过所述通道。通过布置穿过第一电极的材料的通路，流动可以被增加和/或流体阻力被减小。第一电极和第二电极之间的距离或间距可以改变，以便控制在电极之间感应的电场的强度。实验已经表明，与具有较大间隙并被供应相同电力的装置相比，较小的间隙以及由此产生的较强的感应电场可以实现提高的泵效率或流速。间距可以例如在10-3000μm的范围内，并且更优选在400-2000μm的范围内。根据实施例，第一电极可以包括形成网格结构的桥接件和接头，该网格结构可以布置成允许气态流体穿过第一电极，并且其中第一电极的一部分形成桥接件中的至少一个的部分。“网格”被理解为包括彼此连接的桥接件的任何结构，以便例如栅、网或蜂窝结构等。桥接件和接头可以限定网格的开放区域，其可以允许流体流动。此外，可以理解的是，网格可以包括在其高度和宽度之间具有上述指定比率或规格的若干个桥接件。作为示例，除了其周边部分以外的整个网格可以例如由这样的桥接件形成。在另一个示例中，网格中的大部分桥接件或全部桥接件可以满足最大高度/规格关系。通过形成相对于其宽度具有相对大的高度的桥接件的网格，就其在桥接件的高度方向或流动的方向上承载负载的能力而言，网格可以是相对刚性的。由此，实现可能不容易弯曲或变形(特别是在流动的方向上)相对刚性的电极，并且因此可降低例如装置短路的风险。此外，相对刚性和稳定的网格仍然可以具有相对大的开放区域，这可以提供由穿过网格的流体所满足的相对低的流动阻力。此外，相对高的和窄的桥接件可以减少形成相对稳定和刚性的网格所需的材料的量，这可以降低装置的重量和成本。通过使用相对刚性的网格，可以减少对额外的支撑结构的需求，并且可以实现第一电极和第二电极之间的相对良好的限定且恒定的间距。由于其相对大的高度，桥接件还可以在网格结构和穿过的流体之间提供相对大的接触表面，这可以促进电极和流体之间的任何相互作用，诸如例如材料的扩散和/或离子或电子的注入。根据实施例，第一电极可以形成为具有对应于最大高度和宽度的高度或长度或对应于最大宽度的厚度的棒。棒可以例如形成为圆柱体、柱体或针，并且可以是中空的、实心的或多孔的。在一个示例中，棒可以适于使气态流体的流动穿过其内部。此外，棒可以具有锥形或尖头端部分，优选在流体流动的方向上。在另一示例中，第一电极可以由多个(apluralityof)棒形成或者包括多个棒，这些棒例如可以被布置成具有基本平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制气态流体的流动的装置(1)，包括：第一电极(10)；第二电极(20)，其中，所述第二电极的至少一部分在所述流动的下游方向上偏离所述第一电极的至少一部分，所述电极可连接到电压源；和至少一个导热凸缘(30)，所述至少一个导热凸缘在沿着所述流动的方向取向的平面中延伸并适于散发来自所述气态流体的热量；其中：所述第一电极的至少一部分在与所述流动的方向平行的方向上具有最大高度(h1)并且在与所述流动的方向正交的方向上具有最大宽度(w1)，其中，所述最大高度大于所述最大宽度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.03 SE 1550715-51.一种用于控制气态流体的流动的装置(1)，包括：第一电极(10)；第二电极(20)，其中，所述第二电极的至少一部分在所述流动的下游方向上偏离所述第一电极的至少一部分，所述电极可连接到电压源；和至少一个导热凸缘(30)，所述至少一个导热凸缘在沿着所述流动的方向取向的平面中延伸并适于散发来自所述气态流体的热量；其中：所述第一电极的至少一部分在与所述流动的方向平行的方向上具有最大高度(h1)并且在与所述流动的方向正交的方向上具有最大宽度(w1)，其中，所述最大高度大于所述最大宽度。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电极包括形成网格结构的桥接件(11)和接头(12)，所述网格结构布置成允许所述气态流体穿过所述第一电极，并且其中，所述第一电极的所述部分形成所述桥接件中的至少一个桥接件的部分。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电极形成为具有对应于所述最大高度(h1)的高度和对应于所述最大宽度(w1)的宽度的棒。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一电极形成为在与所述流动的方向交叉的平面中具有圆形或多边形横截面的棒。5.根据权利要求3或4所述的装置，其中，所述棒包括指向所述流动的方向的至少一个尖头尖端。6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中，所述装置包括布置成层状结构的多个凸缘，所述层状结构布置成允许所述气态流体穿过所述第二电极。7.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中，所述装置包括多个相互交叉的凸缘。8.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中，所述装置包括至少部分地围绕所述第一电极的至少一部分布置的多个凸缘。9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其中，所述第二电极电连接至所述导热凸缘。10.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其中，所述第二电极与所述导热凸缘整体地形成。11.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·托尔斯隆德，彼得·尼尔森，阿雷·比约奈克勒特，
申请(专利权)人：拉普卡普公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE