电流体动力学系统和方法与流程

1.本发明涉及电流体动力学(ehd)，更具体地涉及ehd用于对发热部件进行热管理的用途。


背景技术：

2.在例如计算系统、电动车辆、卫星、电子设备等中的电子部件在尺寸和性能方面不断得到改进。然而，电子系统的性能经常受到可用的热管理技术的限制。功率损耗较高的较小部件意味着在较小区域中产生较多的热。因此，需要更有效的热管理以将部件保持在适当的温度范围内。换句话说，在体积需求和能量这两方面，对提高效率的需求不断增长。
3.解决这些问题的一种尝试是使用电流体动力热管理系统，在该电流体动力热管理系统中，使用电场在介电流体中产生流动。这可以比例如传统的风扇冷却更加有效。然而，尽管ehd系统通过以相对高效节能的方式循环热管理流体来提供热管理，但仍需要提高ehd热管理系统的效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种改变介电流体的一种或多种性质以供在ehd热管理系统中使用的方法。该系统可以包括至少一个ehd泵单元和用于将流体容纳在系统内的外壳，至少一个ehd泵单元包括至少两个用于泵送介电流体的电极。该方法包括以下步骤：将介电流体暴露于被配置为使介电流体电离的电离过程，操作泵单元以使暴露的流体循环或者至少使经暴露的流体在以及ehd系统中流动。例如，电离过程可以包括介电流体的电离照射。
5.介电流体在以下中的至少一个中暴露于电离过程：外壳的一部分，其中，外壳的壁部分暴露于电离过程；与ehd热管理系统分开的位置，在暴露之后，从位置将流体添加到ehd热管理系统；以及在外壳内，其中，介电流体通过位于所述外壳内的物质暴露于电离过程。
6.本发明基于以下认识：通过将介电流体暴露于被配置为使介电流体电离的电离过程，可以提高泵送效率。与非离子化液体相比，这允许增加流速，并且因此获得更好的冷却效果。
7.所提出的ehd系统可以包括至少一个泵单元，至少一个泵单元可以被布置在容纳介电流体的外壳内或者连接到外壳。冷却效果可以通过允许介电流体流动以便将热能从需要冷却的部件或区域带走来实现。类似地，加热效果可以通过允许介电流体流动以便将热能传输到要加热的部分或区域来实现。在一个示例中，ehd系统可以被布置为允许介电流体在系统的发热侧与系统的冷却侧之间循环，该系统例如可以包括热交换器或散热器。
8.泵单元可以被配置为在流体中产生流动。泵单元可以包括至少两个电极，至少两个电极可以彼此分开，使得电极中的第二个电极位于电极中的第一个电极的下游方向。这两个电极可以连接到电压源，以产生影响介电流体，使得产生流动的场。流速可以通过改变施加到电极上的电压来改变。通过降低电压，流体可能会失去动量，并且流量减少。因此，通过控制电压，可以调节系统的冷却效果。
9.优选地，(多个)电极中的至少一个，比如发射电极可以在流动方向上伸长，使得如在流动方向上看的高度大于如在垂直于流动方向的方向上看的宽度。这种配置可以改善关于电晕放电的电场性质，电晕放电被认为是使电极之间的流体加速的潜在机制。
10.术语“电离过程”在此意指被配置为使介电流体电离的过程。更具体地，电离过程可以涵盖将介电流体暴露于携带足够的能量或者能够以其他方式从原子或分子中分离电子的辐射过程。电离过程可以包括介电流体的电离照射。电离过程可以替代性地或结合(照)辐射包括使介电流体经历一种或多种电离添加剂。因此，在不默认特定物理模型的情况下，将介电流体暴露于电离过程被认为会使流体电离并分解成其他更容易电离的分子链。当在ehd系统中使用时，介电流体特性的这种改变可以改善由ehd单元的电场引起的泵送效应，并且与如果介电流体没有暴露于这种电离过程将会达到的速度相比，可以使流体以更高的速度流动。在热管理系统中，流动增加意味着更好的冷却效果和提高的功率效率。
11.将理解，介电流体可以在ehd系统寿命的不同阶段被电离。进一步，电离也可以在ehd系统内或ehd系统外的不同位置进行。例如，当介电流体位于系统内时，整个系统或仅系统的一部分，比如外壳可以暴露于来自外部的辐射。在另一个示例中，介电流体可以暴露于与外壳分开的位置的辐射或电离添加剂，并且于是在稍后阶段添加到系统中。又另一个示例可以是向系统、优选地在外壳内添加少量辐射材料或添加剂，以便当介电流体在系统中流动时将介电流体暴露于电离。这可以允许介电流体在系统的整个使用过程中持续暴露。
12.根据本发明的第二方面，提供了一种包括至少一个泵单元的以先前描述的方式配置的ehd热管理系统。系统可以包括介电流体。ehd热管理系统包括至少两个用于泵送介电流体的电极和至少一个用于容纳所述介电流体的外壳。ehd热管理系统被配置为将介电流体暴露于被配置为使介电流体电离的电离过程。
13.ehd系统利用了暴露于电离过程的介电流体的特性。这可以改善由ehd单元的电场引起的泵送效应，并且与如果介电流体没有暴露于这种电离过程将会达到的速度相比，可以使流体以更高的速度流动。所提出的ehd热管理系统可以因此具有更好的冷却效果和提高的功率效率。ehd系统的电离过程可以包括如先前描述的电离过程的任何步骤。
14.因此，本发明的第一方面和第二方面共享共同的总体发明概念或理念，其中，介电流体暴露于电离过程。
15.术语“介电流体”在此意指呈液体或流体状态的介电材料。可以借助于本发明的实施例泵送的介电流体的示例可以涵盖3m
tm novec
tm
(7000、7100、7200、7500、7700、72de、71da)、ht(70、110、135、72de、71da)、氟化流体、烃流体等或其组合。
16.根据本发明的实施例，介电流体可以进一步包括至少一种添加剂。添加剂可以是流体形式或固体形式。例如，添加剂可以包括可以添加到介电流体，并且优选地溶解于介电流体中的盐或任何其他形式的离子。这可以有利地进一步增加介电流体的电离过程。
17.根据本发明的实施例，电离过程包括介电流体的电离照射。将理解，在本实施例中，介电流体可以以有效的方式和/或在相对长的时间段内被电离。例如，这在期望持续暴露于电离过程的区域中可能是有利的。
18.根据本发明的实施例，电离照射是由至少一种放射性同位素产生的。放射性同位素可以例如包括但不限于钴60或镅。电离(照)辐射可以进一步是由电产生的x射线辐射产生的。这是有利的，因为可以例如根据预期用途、可用性和/或成本效率来选择电离辐射源。
此外，不同的放射性同位素可能提供不同水平的电离辐射，并且可以因此适用于不同的系统。这可以允许更易接近且具有成本效益的系统，该系统还可以针对特定前提条件定制。
19.根据本发明的实施例，介电流体选自由氟化流体和烃流体组成的组。介电流体可以替代性地包括如例示的介电流体和其他分子或添加剂的组合。将理解，介电流体和其他分子或添加剂的组合可以进一步提高在ehd热管理系统中的介电流体的效率。
20.根据本发明的实施例，外壳可以采取被适配成输送流体的循环流动的封闭通路的形式，例如限定闭环。外壳的这种特定构造可能是有利的，因为当外壳内的所有流体将被激励以在相同方向上移动时，特定外壳可以提供更有效的流动。
21.根据本发明的实施例，泵单元被布置以便覆盖闭环配置的外壳的整个横截面。这是有利的，因为给定横截面中最大量的介电流体将经历泵单元，换句话说，所有流体必须穿过泵单元以便进行循环。结果，可以实现介电流体循环效率的提高，并且因此冷却效果的提高。进一步，泵单元不仅能够在介电流体中引起流动，而且还能够阻止或甚至防止流动。换句话说，泵单元可以被配置为作为能够打开和关闭通路的开关来操作，这允许改善对流动的控制。
22.根据本发明的实施例，泵单元的至少两个电极以网格结构布置。例如，电极可以被定位在共用平面中或在不同的层中。利用网格结构可以允许进一步增加泵单元的效率，并且允许增加对热管理系统的控制。
具体实施方式
23.本发明的一些示例实施例出于说明的目的将在下文中进行描述。
24.图1示出了包括泵单元110和用于介电流体的外壳120的ehd热管理系统100。还显示了在外壳120的相反两端上热源h和较冷区域c。流动f是由泵单元110产生的，泵单元在本实施例中可以位于保持介电流体的外壳120内。流动f使介电流体在热侧h和较冷区域c之间循环，以便将热能从热源h朝较冷区域c传输。
25.图2示出了根据实施例的ehd热管理系统100。此处，泵单元110和用于将介电流体暴露于电离过程或经历电离过程的设备(例示为辐射源130)位于外壳120内。外壳120形成为类似于在图1中披露的外壳的单个腔室。泵单元110可以被布置为优选地在相对靠近或邻近外壳的壁部分的位置处引起流动f，以引起流体在沿着壁部分的方向上的运动或流动f。流动的介电流体可以暴露于来自位于外壳120内的辐射源130的电离辐射122。辐射源130可以例如包括比如钴60或镅等放射性同位素。其他实施例可以利用电产生的x射线辐射作为电离方式。使用位于外壳内的辐射源130的设置可以允许介电流体在整个系统操作中持续暴露于辐射122。这可以引起对介电流体的照射效果的寿命增加，并且还提供了具有非常长寿命的ehd系统。
26.应当注意，介电流体可以在不同的时间点、不同的位置暴露于一定量的辐射，或者使用不同的辐射源材料和介电流体暴露于辐射，并且参考附图讨论的示例仅仅是说明性示例。根据本发明的一些实施例，流体可以暴露于与ehd系统分开的辐射，并且在稍后阶段添加到系统中。将理解，不是所有量的所述流体都必须暴露于辐射。在一些示例中，可以将经暴露的流体添加到ehd系统中的流体中，从而对系统中的流体总量形成辐射添加剂。还应当理解，辐射可以从外壳内提供，也可以从被定位在外壳和/或整个系统外的来源提供。这种
布置的一个示例在图3中披露。
27.图3描绘了其中外壳120形成为引导流体通过闭环的通路的实施例。外壳120可以例如形成为管或通道，其中，末端连接到开头，以便允许循环流体在闭环系统中连续且重复流动。
28.如图3所示，泵单元110可以被布置为覆盖外壳120的整个横截面。可替代地，泵单元110可以仅覆盖横截面的一部分，以便允许流体在泵单元100的一侧通过。通过布置泵单元110覆盖通路120的整个横截面，所有流体必须穿过泵单元110以便循环。结果，泵单元110不仅能够在介电流体中引起流动f，而且能够阻止或者甚至防止流动f。换句话说，泵单元110可以被配置为作为能够打开和关闭通路120的开关来操作，这允许改善对流动的控制。
29.如已经提及的，在此示例中，流体的照射122可以从系统外提供。如所描绘的，外壳的一部分可能会经历可以穿透外壳的壁并到达介电流体的电离辐射122。其他实施例可以使外壳120整体暴露于辐射122。可以将辐射源130直接放置在系统上或者远离系统放置。
30.实施例清单
31.1.一种用于改变介电流体的一种或多种性质以供在电流体动力ehd热管理系统(100)中使用的方法，该系统包括至少一个ehd泵单元(110)和至少一个用于将该流体容纳在该系统内的外壳(120)，该至少一个ehd泵单元包括至少两个用于泵送该介电流体的电极，该方法包括：
32.将该介电流体暴露于被配置为使该介电流体电离的电离过程(122)；以及
33.操作该泵单元以使经暴露的流体在该外壳中循环；
34.其中，该介电流体在以下中的至少一个中暴露于该电离过程：
35.所述外壳的一部分，其中，该外壳的壁部分暴露于所述电离过程；
36.与所述ehd热管理系统分开的位置，在暴露之后，从该位置将该流体添加到所述ehd热管理系统；以及
37.在所述外壳内，其中，该介电流体通过位于所述外壳内的物质(130)而暴露于该电离过程。
38.2.根据实施例1所述的方法，其中，该电离过程包括该介电流体的电离照射。
39.3.根据实施例2所述的方法，其中，该电离照射是由放射性同位素和电产生的x射线辐射中的至少一个产生的。
40.4.根据任一前述实施例所述的方法，其中，该介电流体选自由氟化流体和烃流体组成的组。
41.5.根据任一前述实施例所述的方法，其中，该介电流体进一步包括至少一种添加剂。
42.6.根据任一前述实施例所述的方法，其中，该外壳形成为封闭通路，该封闭通路被适配成输送该流体的循环流。
43.7.根据实施例6所述的方法，其中，该泵单元被布置为覆盖该通路的整个横截面。
44.8.根据任一前述实施例所述的方法，其中，该至少两个电极形成为网格结构。
45.9.一种电流体动力ehd热管理系统(100)，包括至少一个泵单元(110)和至少一个用于容纳介电流体的外壳(120)，该至少一个泵单元包括至少两个用于泵送所述介电流体的电极，其中，该ehd热管理系统被配置为将该介电流体暴露于被配置为使该介电流体电离
的电离过程(122)。
46.10.根据实施例9所述的ehd热管理系统，其中，该介电流体在以下中的至少一个中暴露于该电离过程：
47.所述外壳的一部分，其中，该外壳的壁部分暴露于所述电离过程；
48.与所述ehd热管理系统分开的位置，在暴露之后，从该位置将该流体添加到所述ehd热管理系统；以及
49.在所述外壳内，其中，该介电流体通过位于所述外壳内的物质(130)而暴露于该电离过程。
50.11.根据实施例9或10所述的ehd热管理系统，其中，该电离过程包括该介电流体的电离照射。
51.12.根据实施例11所述的ehd热管理系统，其中，该电离照射是由放射性同位素和电产生的x射线辐射中的至少一个产生的。
52.13.根据实施例9至12中任一项所述的ehd热管理系统，其中，该介电流体选自由氟化流体和烃流体组成的组。
53.14.根据实施例9至13中任一项所述的ehd热管理系统，其中，该介电流体进一步包括至少一种添加剂。
54.15.根据实施例9至14中任一项所述的ehd热管理系统，其中，该外壳形成为封闭通路，该封闭通路被适配成输送该流体的循环流。
55.16.根据实施例15所述的ehd热管理系统，其中，该泵单元被布置为覆盖该通路的整个横截面。
56.17.根据实施例8至16中任一项所述的ehd热管理系统，其中，该至少两个电极形成为网格结构。