[发明专利]电流体动力泵和包括电流体动力泵的冷却装置

说明书

相关申请

[0001]本申请基于本受让人共同拥有的2005年1月24日提交的美国临时申请No.60/646750并要求它的优先权，其内容在此并入以供参考。

技术领域

[0002]本发明涉及冷却系统，尤其涉及采用通过散热器的强制对流气流的冷却系统。

背景技术

[0003]众所周知，热量可以说是许多环境下的一个问题，过热会导致诸如集成电路(例如计算机的中央处理单元(CPU))和其它电子部件之类的部件失灵。散热器是用于防止过热的常见装置。散热器主要依靠采用空气给装置散热。不过，采用气体比如空气来散热是困难的，因为气体的热性质差。气体的导热性小，这抑制了吸热。气体的热容也小，使得它们在仅吸收了少量热之后就快速升温。这便阻碍了吸热量和速度，因为气体与散热器之间的温差减小。

[0004]传统散热器可放入给定容积中的表面积量有限。因此，这些散热器大，尤其是在垂直于热源和基底的方向上。此外，这些散热器设计没有与某些类型的流体泵设计很好地结合。

[0005]在美国专利申请No.11/181106(2005年7月13日提交，名称为“微流道散热器”，其内容在此并入以供参考)中描述的一种新式散热器显著改善了现有散热器。它描述了一种由较短微流道的大阵列组成的结构，其容许热量更容易通过短的低热阻通路被输送。因此，基于这一思想的散热器具有传统散热器的一小部分体积，同时维持高性能的冷却。

[0006]美国专利申请No.11/181106中描述的散热器和其它更传统的散热器设计一般依靠风扇和鼓风机来推动气体流经其结构。与此同时，已研发了将电力直接转化为流体流动的其它技术。这些方法统称为电流体动力(EHD)泵。这些泵吸气体的方法之一称作电晕风。它是指当在两个电极(一个尖一个钝)之间施加高电压时形成于两个电极之间的气流。气体在靠近尖电极的高电场区域内被部分地电离。吸引到更远的钝电极上的离子与沿途的中性分子碰撞并产生泵吸作用。

[0007]2005年11月10日提交的、名称为“气态电介质击穿的暂时控制引起的离子产生”的美国专利申请No.11/271092描述了另一类EHD泵，其内容在此并入以供参考。在该方法中，离子通过气体暂时受控的击穿而产生，然后被吸引到带相反电荷的电极上以产生泵吸作用。

[0008]名称为“离子驱动的气流装置和方法”的美国专利公开No.2005/0007726A1涉及一种离子驱动的产生流体流的微尺度泵装置和方法，用来产生气态流体流，以达到冷却固体的目的。离子产生涉及电子隧穿工艺，且EHD泵吸采用的是移动式电场的理念。该专利申请的构思令人关注，但在许多方面却不实际且复杂。

[0009]名称为“电流体动力热交换器”的美国专利No.6659172涉及一种具有EHD增强热传递的逆流热交换器。该逆流不主要由EHD泵而是由某种外部设备驱动。EHD作用可能产生二次流来提高系统的传热速度并改善其性能。

[0010]名称为“电风发生器”的美国专利No.4210847披露了一种电晕风泵，以提供气流起到传热的目的。不过，没有提及散热器一体化。

[0011]名称为“利用电风原理产生气态介质引导流的设备”的美国专利No.4380720披露了一种用于移动空气的电晕风装置。它包括气溶胶添加物，以增强电流体动力耦合，也即提高了泵吸作用的效率。

[0012]名称为“离子牵引空气流量计”的美国专利No.5237281和名称为“离子牵引流量计”的美国专利No.4953407披露了用于测量离子流以确定空气流速的反电晕风装置。

[0013]上述现有技术教导了令人关注的思想，但将它们应用到有效的散热器结构上还存在问题。理想的是具有一种散热器设计，其相对于传统的风扇或被动技术来说具有改进的气流特性，并具有能支持并有效利用更先进的气流技术的结构。

发明内容

[0014]本发明涉及冷却系统，尤其涉及提供强制对流气态流动的冷却系统。根据一个方面，冷却系统采用与EHD泵吸机制相组合的散热器，该EHD泵吸机制比如电晕风，或微尺度电晕风，或通过暂时受控的离子产生技术。散热器可采用流道阵列结构。EHD泵位于散热器流道的入口或出口。本发明的冷却系统实现了许多优点，包括：整个系统的性能可相似于或优于传统的散热器和风扇系统，但体积和重量却是其的十分之一，且操作安静。

[0015]根据一个方面，本发明的冷却装置包括一流道和与流道耦接的一电流体动力(EHD)泵，该电流体动力泵促使气体流经流道。