專利名稱：電動流體冷卻系統(tǒng)的集電極-散熱器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及熱量管理，更為具體地說，涉及作為熱量管理方案的一部分的微型冷卻裝置，該裝置使用電動流體(EHD，也稱電液動力(EFD))技術(shù)產(chǎn)生離子和電場，以推動產(chǎn)生流體流動(如空氣流動)進行散熱。
背景技術(shù)：
使用流體的離子運動的原理構(gòu)造的裝置在文獻中具有不同的稱謂離子風機、電風機、電暈風泵、電液動力(EFD)裝置、電動流體(EHD)推進器和EHD氣泵。該技術(shù)的某些方面也已被開發(fā)用于稱為靜電空氣清潔器或靜電除塵器的裝置中。一般地，EHD技術(shù)使用離子流原理來推動流體(例如空氣分子)。本領(lǐng)域技術(shù)人員對EHD流體流的基本原理己有很充分的理解。因此，對簡單的雙電極系統(tǒng)中使用電暈放電·原理的離子流作簡要說明，這為下文的詳細描述提供了基礎(chǔ)。參照圖I所示，EHD原理包括在第一電極10 (常被稱為“電暈電極”、“電暈放電電極”、“發(fā)射極電極”或只是“發(fā)射極”)和第二電極12之間施加高強度電場。在發(fā)射極放電區(qū)11附近的流體分子，例如周圍的空氣分子，在離子化后形成向第二電極12加速的離子16流14，并與中性流體分子17碰撞。在碰撞期間，動量從離子16流14傳遞到中性流體分子17，導致流體分子17沿箭頭13所示的所希望的流體流動方向朝第二電極12相應(yīng)地移動。第二電極12有各種不同的稱謂，如“加速電極”、“吸引電極”、“目標電極”或“集電極”。雖然離子16流14被第二電極12吸引，通常被第二電極12中和，但是中性流體分子17仍繼續(xù)以一定的速度經(jīng)過第二電極12。由EHD原理產(chǎn)生的流體運動也有各種不同稱謂，如“電”、“電暈”或“離子”風，被定義為由高壓放電電極10附近的離子運動所導致的氣體運動。臭氧(O3)雖然可以天然生成，但各種電子裝置(包括EHD裝置、復印機、激光打印機和靜電空氣凈化器)操作時也會產(chǎn)生臭氧，另外某些電動機和發(fā)電機等等也會產(chǎn)生臭氧。然而，由于臭氧可以是一種呼吸刺激物，特別在高濃度時會引致某些健康問題，臭氧排放受嚴格規(guī)定的限制，例如保險商實驗所(UL)或環(huán)境保護局(EPA)所設(shè)定的那些規(guī)定。因此，一直以來不斷地開發(fā)和使用降低臭氧濃度的技術(shù)，試圖通過催化或反應(yīng)方法將臭氧
(O3)分解成更穩(wěn)定的雙原子分子形式氧(O2)。希望可以改進減少臭氧技術(shù)，而這種技術(shù)特別適用于EHD裝置和配置。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過選擇性地在EHD系統(tǒng)表面上提供減少臭氧材料，可以在EHD系統(tǒng)中分解或減少或隔絕臭氧。例如，二氧化錳(MnO2)通常用作破壞臭氧的催化劑材料。然而，還發(fā)現(xiàn)，至少在某些基于MnO2的表面涂層，特別是這些涂層常用的有機粘結(jié)劑，可能不適于收集大量離子電流的表面。事實上，由于涂層粗糙、涂層的有機粘結(jié)劑長時間受離子轟擊和暴露于臭氧而損壞，以及由于電場不穩(wěn)定和粉塵附著的原因，表面涂層例如市場上商標為BASFPremAirTm的MnO2臭氧催化劑可能未必適用于集電極電極的前表面。也就是說,在不收集大量離子電流或不會受到大量離子轟擊的集電極或散熱器的區(qū)域上，基于MnO2的表面涂層才發(fā)揮良好的功能。通常，EHD裝置中集電極電極的主要功能在于引導和獲取發(fā)射極電極(舉例來說，如通過電暈放電)或其它一些機制產(chǎn)生的離子電流。集電極電極的表面一般具有足夠低的電阻以收集離子電流的電荷。此外，集電極電極的前表面可具有平滑的表面，該平滑表面一般可長時間抗氧化并且能抵受對該表面的離子轟擊以及偶然電弧放電，以致于該表面保持平滑的電場。在一些實施例中，該表面足夠硬，允許通過摩擦接觸定期去除塵屑。散熱器(以及其各組成傳熱表面)的主要功能是將熱量有效地傳遞給流過散熱器或流經(jīng)散熱器之上的空氣。散熱器的實施方案通常提供大的表面面積與氣流接觸，從而實現(xiàn)熱傳遞的功能。散熱器應(yīng)該具有足夠高的導熱率、大的表面面積(例如，薄的鰭片陣列)，并且應(yīng)該允許熱有效地傳導至散熱器表面和離開散熱器表面。在傳熱表面上提供減少臭氧材料，它們可以對臭氧具有催化作用或反應(yīng)活性，能夠使臭氧水平減至所希望的水平。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在電動流體空氣推進器的集電極電極與散熱系統(tǒng)的散熱器成為一體的 結(jié)構(gòu)中，對集電極和散熱器表面可以選擇性地進行修整保護，以盡可能破壞流過其中的空氣中的臭氧，也使EHD冷卻系統(tǒng)的操作更可靠。例如，集電極電極和散熱器的表面性質(zhì)呈現(xiàn)不同的性能要求，因此，在收集和不收集大量的離子電流的區(qū)域中用于破壞臭氧的表面修整保護可以是不同的。通過針對特定區(qū)域的需要和要求而采用結(jié)構(gòu)、材料、表面的修整保護處理和方法，具體實施可以提供更長的操作壽命、改善性能和/或減少臭氧排放。在本申請中，本文所示和所述的一些實施例可稱為電動流體加速器裝置，也可稱為“EHD裝置”、“EHD流體加速器”、“EHD流體推進器”等等。這些裝置適合用作熱量管理方案的一個元件，將電子電路產(chǎn)生的熱量散去。具體而言，一些實施方案會相對于特定的EHD裝置結(jié)構(gòu)來敘述，其中在發(fā)射極上面或靠近發(fā)射極的電暈放電產(chǎn)生離子，所述離子在有電場的情況下被加速，從而產(chǎn)生流體流。雖然電暈放電型裝置提供有用的敘述內(nèi)容，但可以理解(基于本說明書)的是，還可以采用其它的離子生成技術(shù)。例如，在一些實施例中，諸如無聲放電、AC放電、電介質(zhì)勢壘放電(DBD)等等的技術(shù)，可用于產(chǎn)生離子，所述離子依次在有電場的情況下被加速以及推動流體流。根據(jù)本說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解，在特定系統(tǒng)表面上選擇性地提供減少臭氧材料，可以同樣對使用其它離子生成技術(shù)以推動產(chǎn)生流體流的系統(tǒng)有利。例如，在由絕緣電介質(zhì)阻擋隔開的兩個電極之間提供放電的DBD系統(tǒng)所產(chǎn)生的臭氧可以使用在此所描述的技術(shù)來處理。因此，在附上的權(quán)利要求中，術(shù)語“發(fā)射極電極”、“電動流體加速器”意味著包含很寬范圍的各種裝置，而不管它們使用何種特定的離子生成技術(shù)。在一些實施例中，電動流體加速器包括發(fā)射極電極和集電極電極的前表面，所述發(fā)射極電極和集電極電極的前表面可獲得能量產(chǎn)生離子并藉此沿流體流動路徑產(chǎn)生流體流。前表面基本上暴露于離子轟擊。傳熱表面位于流動路徑中發(fā)射極電極的下游，并且包括至少基本上不暴露于離子轟擊的第一部分。傳熱表面的所述第一部分用第一減少臭氧材料進行修整保護，而前表面不用第一減少臭氧材料進行修整保護。在一些實施例中，前表面用不同于第一減少臭氧材料的第二減少臭氧材料進行修整保護。在一些實施例中，發(fā)射極電極和集電極電極的前表面可獲得能量以在它們兩者之間建立電暈放電；并且由電暈放電產(chǎn)生離子轟擊。在一些情況中，前表面可對抗離子轟擊和發(fā)射極電極的偶然電弧放電並且抵抗摩
擦清理。在一些情況中，前表面包括至少在產(chǎn)生的流體存在下不氧化的表面涂層。在一些情況下形成以下一種或多種的表面涂層在注塑UL-94-V0柔軟熱塑性塑料上的電鍍層、在壓鑄鋅(Zn)或鋅合金上的電鍍層、在粉狀注塑金屬上的電鍍層、以及在壓鑄鋁(Al)、鋁合金或鎂(Mg)合金上的電鍍層、陽極氧化層或阿洛丁化處理層(alodization)。在一些情況中，電鍍由以下一種或多種材料形成鎳(Ni)鍍金(Au)、鎳(Ni)鍍鎳鈀、銀(Ag)、氧化銀(Ag2O)、錳氧化物、臭氧催化劑以及對臭氧有反應(yīng)的活性材料。在一些實施方案中，下游傳熱表面和前表面是單一結(jié)構(gòu)的組成表面，單一結(jié)構(gòu)既用作集電極電極又用作散熱器。在一些情況中，如果有的話，可從前表面去除第一減少臭氧材料。在一些情況中，如果有的話，相對于前表面遮蔽第一減少臭氧材料的沉積。 在一些實施方案中，下游傳熱表面和前表面分開制作，并結(jié)合形成單一結(jié)構(gòu)。在一些實施方案中，傳熱表面與集電極電極是分開的，但在流動路徑中與集電極電極接近。在一些情況中，除了前表面外，集電極電極還包括額外表面，額外表面暴露于流體流，但基本上不暴露于離子轟擊；并且集電極電極的額外表面同樣用第一減少臭氧材料進行修整保護。在一些情況中，包含前表面的集電極電極具有表面涂層，該表面涂層在電化學上能抵抗發(fā)射極電極的離子轟擊和偶然電弧放電。在一些情況中，在電化學上堅固的表面涂層能進一步抵抗前表面的摩擦清潔。在一些實施方案中，集電極電極的前表面用不同于第一減少臭氧材料的第二減少臭氧材料進行修整保護。在一些情況中，第二減少臭氧材料選自以下材料的組金(Au)、銀(Ag)、氧化銀(Ag2O)以及錳氧化物制劑，所述錳氧化物制劑不含有容易在電場和電暈放電操作的典型離子轟擊條件下降解的有機粘結(jié)劑。在一些實施例中，第一減少臭氧材料是選自以下組的催化劑二氧化錳(MnO2)、銀(Ag)、氧化銀(Ag2O)以及鎳(Ni)氧化物。在一些實施方案中，電動流體加速器包括發(fā)射極電極和至少一個集電極電極，所述發(fā)射極電極和至少一個集電極電極可獲得能量產(chǎn)生離子并藉此沿流體流動路徑產(chǎn)生流體流。集電極電極耦合到傳熱路徑以將熱量散發(fā)至流體流中，并且包括基本上暴露于離子轟擊的前表面和基本上不暴露于離子轟擊的額外表面。集電極電極的額外表面而非前表面用第一減少臭氧材料進行修整保護。在一些情況中，前表面包括表面涂層，該表面涂層在電化學上能抵抗發(fā)射極電極的離子轟擊和偶然電弧放電。在一些實施方案中，電動流體加速器配置成在發(fā)射極和集電極之間建立電暈放電，當發(fā)射極和集電極獲得能量時能產(chǎn)生離子。在一些實施方案中，電動流體加速器包括發(fā)射極電極和至少一個集電極電極，所述發(fā)射極電極和至少一個集電極電極可獲得能量產(chǎn)生離子并藉此沿流體流動路徑產(chǎn)生流體流。集電極電極包括基本上暴露于所述發(fā)射極電極的離子轟擊的前表面；傳熱表面與集電極電極分開但與集電極電極接近，該傳熱表面位于流動路徑中發(fā)射極電極的下游，但基本上不暴露于離子轟擊。該傳熱表面用第一減少臭氧材料進行修整保護，而集電極電極的前表面不用第一減少臭氧材料進行修整保護。在一些應(yīng)用中，一種制造產(chǎn)品的方法包括用減少臭氧材料進行修整保護傳熱表面，並用在電化學上能抵抗離子轟擊和電弧放電的表面來至少修整保護集電極電極的前表面。所述方法還包括將所述已修整保護的傳熱表面設(shè)置在所述集電極電極的下游但與所述集電極電極接近；以及固定發(fā)射極電極使其接近所述集電極電極的已修整保護的前表面，當獲得能量時能產(chǎn)生離子從而在已修整保護的傳熱表面上產(chǎn)生流體流。發(fā)射極電極、集電極電極和已修整保護的傳熱表面被定位和固定為熱量管理組件。在一些情況中，傳熱表面的進行修整保護包括將減少臭氧材料以浸涂、噴涂或其它方式中之一施加在底層結(jié)構(gòu)上。在一些情況中，集電極電極的前表面的修整保護包括電鍍、陽極氧化或阿洛丁化中之一處理底層結(jié)構(gòu)。在一些情況中，所述方法進一步包括將熱量管理組件導入到電子裝置，并且使該電子裝置的散熱裝置與已進行修整保護的傳熱表面熱耦合。
在一些應(yīng)用中，一種制造產(chǎn)品的方法包括用減少臭氧材料來修整保護傳熱表面，并且修整保護集電極電極的前表面，以提供基本上不含減少臭氧材料并且在電化學上能抵抗離子轟擊和電弧放電的表面。所述方法還包括固定發(fā)射極電極使其接近所述集電極電極的前表面，當獲得能量時能產(chǎn)生離子從而在傳熱表面上產(chǎn)生流體流。發(fā)射極電極和集電極電極被固定為熱量管理組件的至少一部分。在一些應(yīng)用中，傳熱表面的進行修整保護包括將減少臭氧材料以浸涂、噴涂或其它方式中之一施加在底層結(jié)構(gòu)上，并且前表面的修整保護包括去除任何噴涂或施加在前表面上的減少臭氧材料，以露出在電化學上能抵抗離子轟擊和電弧放電的電鍍、陽極氧化或阿洛丁化表面。在一些應(yīng)用中，所述方法進一步包括將熱量管理組件導入到電子裝置，并且使該電子裝置的散熱裝置與已進行修整保護的傳熱表面熱耦合。


通過參照附圖，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明及其各種目的、特征和優(yōu)點。圖I是電動流體(EHD)流體流的某些基本原理的示意圖。圖2A和2B表示EHD流體加速器的示范性集電極-散熱器單一結(jié)構(gòu)的端面?zhèn)纫晥D和立體圖。圖2C所示為具有替換前表面輪廓的EHD流體加速器的替換集電極-散熱器單一結(jié)構(gòu)的立體圖。圖3A所示為集電極-散熱器單一結(jié)構(gòu)的立體圖，其中所述結(jié)構(gòu)涂有表面修整保護材料，用于例如減少臭氧材料。圖3B為集電極-散熱器單一結(jié)構(gòu)的立體圖，其中所述結(jié)構(gòu)涂有減少臭氧材料，其前部分基本上不含減少臭氧材料。圖4所示為與發(fā)射極電極大致平行定向的替換集電極-散熱器結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5A-5C和6A-6C分別表示用在EHD流體加速器中的示范性一體結(jié)構(gòu)的端面?zhèn)纫晥D和立體圖，其中所述一體結(jié)構(gòu)將分開形成的集電極和散熱片結(jié)構(gòu)組合在一起。
圖7和8分別示出在熱量管理組件中的圖3B和圖6A的集電極-散熱器結(jié)構(gòu)的立體圖，在該熱量管理組件中，電暈放電型發(fā)射極電極在接近集電極-散熱器結(jié)構(gòu)的集電極前表面的位置固定，在操作過程中，所述前表面暴露于大量離子電流或離子轟擊，所述熱量管理組件具有基本上沒有減少臭氧材料的平滑、硬電鍍、陽極氧化或阿洛丁化表面。在不同附圖中所用的相同參考符號表示相類似或相同的部件。
具體實施例方式在此所述的熱量管理組件的一些實施例采用EHD裝置基于離子加速來產(chǎn)生流體流，通常為空氣流，其中所述流體流是由于電暈放電導致離子加速而產(chǎn)生的。其它實施方案可以采用其它離子生成和產(chǎn)生技術(shù)，并且根據(jù)此處提供的描述性內(nèi)容完全可以理解這些技術(shù)。例如，在一些實施例中，諸如無聲放電、交流放電、電介質(zhì)勢壘放電(DBD)等技術(shù)可產(chǎn)生離子，所述離子依次在電場存在下被加速以產(chǎn)生流體流。使用傳熱表面(可以是或可以不是單一結(jié)構(gòu)或者與集電極電極成一體結(jié)構(gòu))，由 電子設(shè)備(例如微處理器、制圖單元等等)和/或其它組件散發(fā)的熱可以傳遞到所產(chǎn)生的流體流中并被散發(fā)開去。一般地，當熱量管理系統(tǒng)整合到工作環(huán)境時，可設(shè)置導熱路徑(通常由熱管或使用其它技術(shù)實現(xiàn))，以將熱量從散發(fā)(或產(chǎn)生)之處傳到一個位置(或多個位置)，所述位置位于由一個EHD裝置(或多個EHD裝置)產(chǎn)生的氣流流過熱傳遞表面的包圍之中。當然，當一些實施例可以完全整合在一個工作系統(tǒng)中，諸如筆記本電腦或臺式電腦、投影機或視頻顯示裝置、打印機、復印機等，其它實施例也可采用子組件的形式。如本文所述，傳熱表面和至少集電極電極的前表面部分表現(xiàn)出不同的設(shè)計挑戰(zhàn)，相對于一些示范性實施例，它們可通過不同的表面修整保護來提供。在一些實施例中，單一結(jié)構(gòu)既可用作集電極電極又可提供傳熱表面。在一些實施例中，集電極電極和主要傳熱表面以分離的結(jié)構(gòu)提供(或至少制作成分離的結(jié)構(gòu))，但在操作配置中可以結(jié)合、合成一體或者更多的情況是它們設(shè)置成相互接近。參照本處描述的實施例，可以理解到這些以及其它的變型。在一般情況下，可以為給定裝置的集電極電極設(shè)想各種不同的尺寸、幾何形狀和其它設(shè)計的變型，以及發(fā)射極和集電極之間的各種位置相互關(guān)系。具體地說，本文專注于若干示范性實施例和若干示范性表面輪廓和與其它組件的位置相互關(guān)系。例如，在本文的大量敘述中，數(shù)個平的集電極電極配置成與發(fā)射極線靠近的平行間隔陣列，所述發(fā)射極線與各集電極電極的前表面間隔開。在一些實施例中，集電極電極的平面部分一般被定向為與發(fā)射極線的縱向范圍大致垂直。在另一些實施例中，集電極電極被定向為它們的前表面一般與發(fā)射極線的縱向范圍大致平行。在一些實施例中，提供其它電暈放電電極的配置。在一些實施例中，前表面相對于一個發(fā)射極電極(或多個發(fā)射極電極)呈彎曲形狀或輪廓。在一些實施例中，前表面相對于一個發(fā)射極電極(或多個發(fā)射極電極)呈其它(例如，非彎曲)形狀或輪廓。在一些熱量管理系統(tǒng)的實施例中，集電極電極向通過集電極電極或在集電極電極上產(chǎn)生的流體流傳遞大量的熱量。在一些熱量管理系統(tǒng)的實施例中，基本上不參與EHD流體加速的傳熱表面可以提供大量甚至主導的熱傳遞?？梢岳斫獾?，為說明起見，本處包括具體EHD設(shè)計變型，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以設(shè)想到與本文描述一致的更寬范圍的設(shè)計變型。在一些情況下，尤其是在流動路徑的示例中，EHD設(shè)計簡單地顯示為相互接近的電暈放電電極組件和集電極電極組件；雖然如此，本文在全范圍EHD設(shè)計變型的寬的上下文中對這些示例做出描述。雖然本發(fā)明的實施方式不受限制，在此所作的許多說明與典型膝上型消費電子裝置的幾何形狀、氣流和熱傳遞路徑一致，并且可根據(jù)敘述的內(nèi)容得以理解。當然，所述的實施方式僅僅是示范性的，盡管在具體實施例中引入具體的上下文去描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受益于本說明書將能設(shè)想到更寬范圍的設(shè)計變型以及開發(fā)已有的技術(shù)和配置。事實上，EHD裝置的技術(shù)在結(jié)構(gòu)、幾何形狀、尺寸、流動路徑、控制和布置上都適合于滿足許多應(yīng)用和系統(tǒng)中的熱量管理挑戰(zhàn)。此外，列出具體的材料、尺寸、電場強度、激勵電壓、電流和/或波形、封裝或形狀因子、熱狀態(tài)、負荷或熱傳遞狀態(tài)和/或系統(tǒng)設(shè)計或應(yīng)用僅僅是起示范作用?；谏鲜鲆约霸诓幌抻谒綑?quán)利要求的保護范圍所包含的設(shè)計范圍，現(xiàn)在敘述某些示范性實施例。一般的電流體動力^HD)流體加速 本領(lǐng)域很熟悉電動流體(EHD)流體流的基本原理，在這方面，Jewell-Larsen等人的題為 “Modeling of corona-induced electrohydrodynamic flow with C0MS0Lmultiphysics，，(在“Proceedings of the ESA Annual Meeting on Electrostatics 2008，，中)(以下簡稱“Jewell-Larsen Modeling article”)的文章提供了有用的概述。同樣，Krichtafovitch 等人于 1999 年 10 月 14 提出的題為“Electrostatic Fluid Accelerator”的美國專利6，504，308敘述了可用于若干EHD裝置的若干電極和高壓電源結(jié)構(gòu)。美國專利6, 504, 308,連同“Jewel 1-Larsen Modeling article”的章節(jié)“第 I 部分(導言)、第 II 部分(背景)和第III部分(數(shù)值建模)”在此納入作為參考。需注意的是，圖I簡單示出電暈放電誘導產(chǎn)生電動流體流(參見上述的“Jewell-Larsen Modeling article”和上述討論),包括第一電極10和第二電極12的形狀，它們在圖中都簡單示出。同樣，美國專利6，504，308敘述的電極配置和電源方面是特別的。因此，這樣的示例當大體上用于上下文說明時，不會限制本發(fā)明任何具體實施例中可能的電極或高壓電源設(shè)計的范圍。一般來說，發(fā)射極電極可由各種各樣材料制作。例如，一些實施例可采用如Krichtafovitch 等人于 2003 年 12 月 2 日提出的題為 “Corona Discharge Electrodeand Medhtod of Operating the Same”的美國專利7，157，704所述的組合物。美國專利7，157，704敘述的一些發(fā)射極電極材料也可以用于一些實施例中。通常，高壓電源在發(fā)射極電極和集電極電極之間產(chǎn)生電場。集電極-散熱器結(jié)構(gòu)的表面的修整保護在此使用的術(shù)語“表面修整保護”和“修整保護材料”指適于提供減少臭氧、低表面附著、或在此描述的其它針對表面的性能或益處的任何表面涂層、表面沉積、表面改造或其它表面護理。參考圖2A-2C，一些實施例提供一種集電極-散熱器結(jié)構(gòu)20、20 ’，其某些后部或后表面26上用破壞臭氧或減少臭氧的材料進行“表面修整保護”25，而其收集離子的前表面24設(shè)有另一種表面修整保護或者不進行表面修整保護。結(jié)合前和后部分暴露于由電極28誘導的離子轟擊和流體流的方向?qū)⒛芾斫庥嘘P(guān)前和后部分的描述。在一些實施例中的表面26可以稱為散熱表面或非收集表面。
多個離散的散熱器-集電極鰭片或組件可以排成陣列形式設(shè)置在集電極-散熱器結(jié)構(gòu)20、20’中。表面修整保護25可施加在陣列內(nèi)各鰭片對側(cè)的表面26上。在一些情況下，相對或相反表面26可使用不同種類的表面修整保護25或不同成分的表面修整保護
25。例如,對一個表面26可施加減少臭氧的催化劑,在相對表面26施加另一種減少臭氧的材料。在離散表面26之間或在表面26和24之間使用不同的表面修整保護，可以優(yōu)化或增強各離子收集表面24、24’以及那些暴露于流體流但基本上不負責收集離子的表面26的功效。例如，選擇性修整保護離子收集表面24、24’和表面26 (對于表面26,相對于材料可混用性問題，離子收集是低的、可忽略的或不顯著的)可允許某些實施例使待用的有效破壞臭氧表面的面積最大化，同時減低或限制系統(tǒng)(并且具體地說是集電極表面)對灰塵聚集、其它材料的附著或生長、離子轟擊和/或火花的敏感性或易感性。在一些實施例中，離子收集表面24、24’使用反應(yīng)活性或催化性較小的第二種破壞臭氧材料，以增強或最大化系統(tǒng)中總臭氧破壞量，同時適應(yīng)特別針對集電極表面的設(shè)計目 標或限制。在一些實施例中，前緣22還可設(shè)有與表面24或26不同的表面修整保護。在本發(fā)明的一些實施例中，對于不是主要傳熱表面的收集表面24、24’，理想的表面修整保護25提供堅硬、穩(wěn)定、不氧化的在壓鑄金屬或UL-94-V0柔軟熱塑性可模塑底層材料上的涂層(表面)。在各種實施例中，候選底層材料和表面修整保護的組合可包括以下的一種或多種電鍍的注塑UL-94-V0柔軟熱塑性塑料，諸如礦物或玻璃充填的ULTEM、ABS、PVC、ABS-PVC混合物；電鍍的扎馬克壓鑄鋅合金(Zn-Al);電鍍、陽極氧化或阿洛丁涂覆的壓鑄鋁合金(A380或同類合金)或鎂合金；以及電鍍的粉狀注塑金屬。在一些實施例中，表面修整保護25包括電鍍涂層，例如，硬鎳鍍金或化學鎳鍍鎳鍍鎳鈀。在一些實施例中，表面修整保護25包括表面處理，諸如對鋁基材料的III類硬陽極氧化或阿洛丁(alodine)處理。在一些實施例中，表面修整保護材料可包括銀、銀氧化物、錳、錳氧化物或其它對臭氧有反應(yīng)活性的材料。在一些實施例中，基底材料表面處理(例如電鍍或陽極氧化)和表面修整保護涂層(包括減少臭氧材料)的組合可以用作表面修整保護25。在一些實施例中，傳熱表面的修整保護包括用減少臭氧材料對底層結(jié)構(gòu)進行浸涂、噴涂或電鍍其中之一處理。在本發(fā)明的一些實施例中，對于非收集表面26，包括例如由高導熱率材料形成的散熱器表面，表面修整保護25可包括減少臭氧材料涂層。減少臭氧材料可包括臭氧催化齊U、臭氧粘結(jié)劑、臭氧反應(yīng)劑或其它適合與臭氧反應(yīng)、與臭氧粘結(jié)、或其它減少或隔絕臭氧的材料。示范性的減少臭氧材料表面修整保護25可包括涂有催化劑的銅合金或鋁合金沖壓和層疊的鰭片、涂有催化劑的壓鑄Α380鋁合金或鎂合金、以及涂有催化劑的擠壓鋁。在一些實施例中，其中單一集電極-散熱器結(jié)構(gòu)20、20’可包括表面24、24’和表面26兩者，可選擇地從全部或部分的集電極表面24、24’ (諸如集電極的前緣/面向電極28例如電暈放電電極的前表面22)去除或略去施加于表面26的表面修整保護25 (例如催化劑或涂層)或其他表面處理。在這些表面22、24、24’上不進行表面修整保護25，可有利于避免電弧放電、枝狀晶體生長、氣流干擾或其它可能的有害影響。在此描述選擇性提供和略去表面修整保護25的各種方法。在一些實施例中，施加遮蔽材料以防止集電極表面24、24’在鄰近表面26施加涂層的過程中涂上減少臭氧材料。適當?shù)恼诒畏椒砂ɑ郯滨シ椒ā⑹褂每梢瞥幕驙奚耐繉永绻铇渲?、或其它適合的遮蔽方法或材料。在一些應(yīng)用中，可經(jīng)由機械或化學作用從表面22、24選擇性地去除表面修整保護，例如使用磨蝕劑或溶劑。在一些應(yīng)用中，在一部分形成涂層后，再以機械方式將兩個分離的部分結(jié)合形成集電極-散熱器(參見圖6A-6C)。因此，可使用各種方法選擇性地施加材料或表面處理，或者當不希望有材料或表面處理的時候，選擇性地去除集電極表面22或24其它區(qū)域的這些材料或表面處理。圖3A所示為涂有減少臭氧材料35的單一集電極-散熱器結(jié)構(gòu)30。圖3B所示為在熱量管理組件中的單一集電極-散熱器結(jié)構(gòu)30’，其中電暈放電型發(fā)射極電極38被固定在集電極-散熱器結(jié)構(gòu)30’的集電極電極的前表面34’附近。在操作期間，表面34’基本上暴露于大量離子電流或轟擊。表面34’為平滑、硬電鍍、陽極氧化或阿洛丁化表面，基本上沒有減少臭氧材料35。在圖3B所示的配置中，基本上從集電極表面34 ’的前部去除減少臭氧材料35，例如使用丙酮溶液，露出底層平滑、硬電鍍、陽極氧化或阿洛丁化表面。圖3A和3B的區(qū)別在于，表面修整保護35可以最初就一起被施加到表面34和36上，之后從最易受電極38影響的表面34去除表面修整保護35。在圖3B所示的具體應(yīng)用 中，已證實，MnO2催化粘結(jié)劑可迅速地溶解在丙酮溶液中，從表面34去除減少臭氧材料35MnO20因此，在一些單一結(jié)構(gòu)實施例中，使用溶劑的擦拭或刷拂技術(shù)可去除集電極-散熱器結(jié)構(gòu)30、30’的前表面32、34上的催化劑或其它修整保護材料35。當一些修整保護材料用在前表面32、34上時，已發(fā)現(xiàn)，某些表面材料或處理(諸如網(wǎng)紋催化劑涂層)會導致電弧或其它性能退化或可能裝置失靈。因此，在一些情況中，希望從選定的表面去除或略去表面修整保護材料35。在本發(fā)明的一些實施例中，本文描述的表面或區(qū)域，包括一個集電極電極(或多個電極)的前表面，它們基本上暴露于離子電流或轟擊；也包括基本上不暴露于離子電流或轟擊的其它表面或區(qū)域，因此它們可改造成使用寬范圍的減少臭氧材料。參照圖3A和3B，收集表面34通常處于強電場和大量的離子電流，如果這些表面由于離子轟擊和化學原因而退化和磨損加劇，則它們?nèi)菀装l(fā)生電弧放電。在一些應(yīng)用中，有限的破壞臭氧材料適用于表面34。相反地，非收集表面36基本上處于EHD活性區(qū)域之外，可選用的減少臭氧材料35范圍較寬。參照圖4，集電極-散熱器結(jié)構(gòu)40包括基本上與電極48平行配置的多個集電極電極44，例如平的鰭片。集電極電極44的各前緣42基本上與電極48等距離配置，從而提供例如側(cè)面看上去基本上彎曲的前輪廓。表面46設(shè)有表面修整保護45，以減少臭氧和/或抑制枝狀晶體的性能或提供本文所述的其它表面性能。在一些實施例中，集電極-散熱器結(jié)構(gòu)可以包括平行或垂直的集電極表面的組
口 ο參照圖5A- 和6A-6D，將限定集電極電極54、54’、54”和散熱器表面56的分離結(jié)構(gòu)結(jié)合形成一個整體的集電極-散熱器結(jié)構(gòu)50、50’、50”，同樣提供專門的表面修整保護。電極54和56的相鄰邊緣依據(jù)具體應(yīng)用可分開、緊鄰但間隔開或者甚至鄰接。同樣地，表面54和56可以是適合于給定應(yīng)用的任何尺寸和幾何形狀，以提供所需程度的熱傳遞、離子收集、以及表面特定性能例如減少臭氧。參照圖5A和6A，在集電極表面54定向為沿表面56的陣列基本上與表面56垂直的情況下，集電極表面52的前緣可以包括集電極表面54的主體。集電極表面支撐件53可以沿集電極電極結(jié)構(gòu)50間隔設(shè)置。在一些實施例中，集電極表面54基本上與電極58平行，而表面56基本上與電極58垂直。當電極58和集電極表面54獲得能量時，離子和周圍空氣會在電極58和集電極表面54之間流動。在一些情況下，電極58可產(chǎn)生臭氧并生出以枝狀晶體形式積聚在下游表面上的二氧化硅粒。因此，集電極表面54可設(shè)有第一表面修整保護材料，所選擇的修整保護材料能減少枝狀晶體或其它有害物質(zhì)的粘附，而表面56則設(shè)有不同的表面修整保護材料55以
減少臭氧。參照圖5B和6B，集電極表面54’限定彎曲的前緣52，所述前緣52與電極58間隔開。參照圖5C和6C，集電極表面54”提供的前緣52”相對于電極58基本上呈直線狀。集電極表面54’、54”可配置和間隔成在它們之間提供希望的流體流動力學。在一些情況下，表面54’、54”可沿頂部和/或底部由支撐結(jié)構(gòu)邊緣連接?！?br> 圖7和圖8分別示出熱量管理組件中與圖3B和6A相似的集電極-散熱器結(jié)構(gòu)，其中電暈放電型發(fā)射極電極78在集電極-散熱器結(jié)構(gòu)70、70’的集電極前表面74、74’附近由支撐結(jié)構(gòu)80固定。集電極-散熱器結(jié)構(gòu)70、70’限定暴露于大量離子轟擊的前表面72、72’、74、74’和基本上不暴露于離子轟擊的表面76。表面74、74’和72、72’的修整保護方式可以與表面76、76’不同。更為具體地說，對前表面74、74’和72、72’的修整保護是在足以引起發(fā)射極線78電暈放電的電場存在下提供平滑的等電位表面，而該表面能經(jīng)受相關(guān)的離子轟擊以及在一些情況下的摩擦清理。例如，對表面76的修整保護是使其具有減少臭氧的能力，而集電極表面74、74’的前表面72、72’基本上沒有減少臭氧材料。相反地，集電極-散熱器結(jié)構(gòu)70、70’的下游傳熱表面76不暴露于這樣的離子轟擊，它們涂覆的減少臭氧材料75的能力不必很強，事實上在一些實施例中，所述減少臭氧材料75可包括在這種條件下容易降解的有機粘結(jié)劑。在一些實施例中，表面74、74 ’提供的平滑、硬電鍍、陽極氧化或阿洛丁化表面基本上不含減少臭氧材料75。在一些實施例中，表面76、76’被限定在鰭片上，所述鰭片以陣列形式焊接或以其它方式連接或配置在熱管上。在一些情況下，熱管的至少一部分設(shè)有與表面76、76’一樣的表面修整保護，例如涂有相同的減少臭氧材料和/或第二減少臭氧材料。雖然前面描述了本發(fā)明不同的實施方案，可以理解的是，本發(fā)明的特征由下面的權(quán)利要求限定，而且這里沒有具體描述的其它實施方案也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。參照附上的權(quán)利要求，能更好地理解這些和其它的實施方案。
權(quán)利要求
1.一種裝置，所述裝置包括 電動流體加速器，所述加速器包括發(fā)射極電極(28、38、48、58、78)和集電極電極的前表面(24、34、54、74)，所述發(fā)射極電極和所述集電極電極的前表面能夠獲得能量產(chǎn)生離子從而沿流體流動路徑產(chǎn)生流體流，其中所述前表面(24、34、54、74)基本上暴露于離子轟擊；和 傳熱表面，所述傳熱表面位于流動路徑中所述發(fā)射極電極(28、38、48、58、78)的下游，所述下游傳熱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離子轟擊; 其中所述傳熱表面的所述第一部分(26、36、46、56、76)用第一減少臭氧材料(25、35、45、55、75)進行修整保護；和 其中所述前表面(24、34、54、74)不用所述第一減少臭氧材料(25、35、45、55、75)進行修整保護。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的裝置，特征在于，至少所述前表面對抗離子轟擊和對抗發(fā)射極電極的偶然電弧放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的裝置，特征在于，所述前表面包括表面涂層，所述表面涂層至少在所產(chǎn)生的流體存在下是不氧化的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2的裝置，特征在于，所述前表面進一步包括形成為以下一種或多種的表面涂層 在注塑UL-94-V0柔軟熱塑性塑料上的電鍍層； 在壓鑄鋅(Zn)或鋅合金上的電鍍層； 在粉狀注塑金屬上的電鍍層；以及 在壓鑄鋁(Al)、鋁合金或鎂(Mg)合金上的電鍍層、陽極氧化層或阿洛丁化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，特征在于，所述電鍍層由以下一種或多種材料形成鎳(Ni)鍍金(Au)、鎳(Ni)鍍鎳鈀、銀(Ag)、氧化銀(Ag2O)、錳氧化物、臭氧催化劑、以及對臭氧有反應(yīng)活性的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任何一項所述的裝置，特征在于，所述前表面用不同于第一減少臭氧材料的第二減少臭氧材料進行修整保護。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任何一項所述的裝置，特征在于，所述發(fā)射極電極和所述集電極電極的前表面能夠獲得能量以在它們之間建立電暈放電；并且由所述電暈放電產(chǎn)生離子轟擊。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任何一項所述的裝置，特征在于，所述下游傳熱表面和所述前表面是單一結(jié)構(gòu)的組成表面，所述單一結(jié)構(gòu)既用作集電極電極又用作散熱器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，特征在于，相對于所述前表面遮蔽所述第一減少臭氧材料或從所述前表面去除所述第一減少臭氧材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任何一項所述的裝置，特征在于，所述下游傳熱表面和所述前表面分開制作，但結(jié)合形成單一結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任何一項所述的裝置，特征在于，所述傳熱表面與所述集電極電極是分開的，但在流動路徑中與所述集電極電極接近。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，特征在于，除前表面之外，所述集電極電極還包括額外表面，所述額外表面暴露于流體流但基本上不暴露于離子轟擊；其中所述集電極電極的額外表面同樣用第一減少臭氧材料進行修整保護。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任何一項 所述的裝置，特征在于，所述集電極電極的前表面用不同于第一減少臭氧材料的第二減少臭氧材料進行修整保護。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，特征在于，所述第二減少臭氧材料選自以下材料的組金(Au)、銀(Ag)、氧化銀(Ag2O)、以及錳氧化物制劑，所述錳氧化物制劑不含有容易在電場和電暈放電操作的典型離子轟擊條件下降解的有機粘結(jié)劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任何一項所述的裝置，特征在于，所述第一減少臭氧材料是選自以下組的催化劑二氧化錳(MnO2)、銀(Ag)、氧化銀(Ag2O)以及鎳(Ni)氧化物。
16.一種裝置，所述裝置包括 電動流體加速器，所述加速器包括發(fā)射極電極(28、38、48、78)和至少一個集電極電極，所述發(fā)射極電極和所述集電極電極能夠獲得能量產(chǎn)生離子從而沿流體流動路徑產(chǎn)生流體流， 所述集電極電極耦合到傳熱路徑以將熱量散發(fā)至流體流中，并且所述集電極電極包括基本上暴露于離子轟擊的前表面(24、42、34、74)和基本上不暴露于離子轟擊的額外表面(26、36、46、76)； 其中所述集電極電極的所述額外表面(26、36、46、76)而非前表面(24、34、74)用第一減少臭氧材料(25、35、45、75)進行修整保護。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，特征在于，所述前表面包括表面涂層，所述表面涂層在電化學上能抵抗發(fā)射極電極的離子轟擊和偶然電弧放電。
18.一種裝置，所述裝置包括 電動流體加速器，所述加速器包括發(fā)射極電極(58)和至少一個集電極電極，所述發(fā)射極電極和所述集電極電極能夠獲得能量產(chǎn)生離子從而沿流體流動路徑產(chǎn)生流體流，并且所述集電極電極包括前表面(54)，所述前表面基本上暴露于由所述發(fā)射極電極產(chǎn)生的離子轟擊，和 傳熱表面(56)，所述傳熱表面與所述集電極電極分開但與所述集電極電極接近，所述傳熱表面(56)位于流動路徑中所述發(fā)射極電極(58)的下游，但基本上不暴露于離子轟擊; 其中所述傳熱表面(56)而非所述集電極電極的前表面(54)用第一減少臭氧材料(55)進行修整保護。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，特征在于，所述裝置進一步包括與所述傳熱表面熱耦合的熱管，其中所述熱管至少部分地用至少第一減少臭氧材料和第二減少臭氧材料之一進行修整保護。
20.一種制造產(chǎn)品的方法，所述方法包括 用減少臭氧材料(55)來進行修整保護傳熱表面(56)； 用在電化學上能抵抗離子轟擊和電弧放電的表面來至少修整保護集電極電極的前表面(52、52，、52，，)； 將所述已修整保護的傳熱表面(56)設(shè)置在所述集電極電極的下游但與所述集電極電極接近；以及固定發(fā)射極電極(58)，使其接近所述集電極電極的已修整保護的前表面(52、52’、52”)，當獲得能量時能產(chǎn)生離子從而在所述已修整保護的傳熱表面上產(chǎn)生流體流； 所述發(fā)射極電極(58)、集電極電極和已修整保護的傳熱表面被定位和固定為構(gòu)成熱量管理組件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，特征在于，所述傳熱表面的修整保護包括用減少臭氧材料浸涂、噴涂或電鍍中之一處理底層結(jié)構(gòu)，所述集電極電極的前表面的修整保護包括電鍍、陽極氧化或阿洛丁化處理中之一處理底層結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的方法，特征在于，所述方法進一步包括將所述熱量管理組件導入到電子裝置，并且使所述電子裝置的散熱裝置與所述已修整保護的傳熱表面熱耦口 ο
23.一種制造產(chǎn)品的方法，所述方法包括 用減少臭氧材料(25、35、45、75)來修整保護集電極電極的傳熱表面(26、36、46、76)；修整保護所述集電極電極的前表面(24、42、34、74)，以提供基本上不含減少臭氧材料并且在電化學上能抵抗離子轟擊和電弧放電的表面；以及 固定發(fā)射極電極(28、38、48、78)，使其接近所述集電極電極的前表面(24、42、34、74)，當獲得能量時能產(chǎn)生離子從而在所述傳熱表面(26、36、46、76)上產(chǎn)生流體流； 所述發(fā)射極電極和集電極電極被固定為熱量管理組件的至少一部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，特征在于，所述傳熱表面的修整保護包括以浸涂、噴涂或以其它方式中之一將減少臭氧材料施加在底層結(jié)構(gòu)上，并且所述前表面的修整保護包括去除任何噴涂或施加在所述前表面上的減少臭氧材料，以露出在電化學上能抵抗離子轟擊和電弧放電的電鍍、陽極氧化或阿洛丁化的表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24的方法，特征在于，所述方法進一步包括將所述熱量管理組件導入到電子裝置，并且使所述電子裝置的散熱裝置與所述已修整保護的傳熱表面熱耦口 ο
全文摘要
一種電動流體加速器裝置，包括發(fā)射極電極28、38、48、58、78和基本上暴露于離子轟擊的集電極電極的前表面24、42、34、54、74。位于流動路徑中發(fā)射極電極28、38、48、58、78下游的傳熱表面26、36、46、56、76包括基本上不暴露于離子轟擊的第一部分26、36、46、56、76，其中所述第一部分用第一減少臭氧材料25、35、45、55、75進行修整保護。所述集電極電極的前表面24、42、34、54、74不用第一減少臭氧材料25、35、45、55、75進行修整保護，但可以包括不同的表面修整保護。所述下游傳熱表面26、36、46、56、76和所述前表面24、42、34、54、74可以分開形成但會結(jié)合形成單一結(jié)構(gòu)或者一體成型。所述電動流體加速器裝置可用于電子裝置的熱量管理組件中，其中所述電子裝置的散熱裝置與已修整保護的傳熱表面26、36、46、56、76熱耦合。
文檔編號F28F13/16GK102918350SQ201080055876
公開日2013年2月6日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者N·朱厄爾-拉森, 章燕, M·舒維伯特, K·霍納 申請人:德塞拉股份有限公司