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CN108475667B - 电流体动力学控制装置 - Google Patents

电流体动力学控制装置 Download PDF

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CN108475667B CN201780007369.7A CN201780007369A CN108475667B CN 108475667 B CN108475667 B CN 108475667B CN 201780007369 A CN201780007369 A CN 201780007369A CN 108475667 B CN108475667 B CN 108475667B
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Abstract

披露了一种流体装置，该流体装置包括适于输送循环流体的封闭通路。该封闭通路包括流动单元，该流动单元具有第一电极和在该循环流体的流动的下游方向上与第一电极偏移的第二电极。该第一电极形成为网格结构并且被布置成允许该循环流体流过该第一电极。该流体装置可以用于控制或调节在该封闭通路中循环的流体的流动，由此充当打开、减小或甚至关闭通路的阀门。

Description

电流体动力学控制装置
技术领域
本文中披露的发明涉及用于循环流体的装置。更确切地，本发明涉及一种闭环系统，其中循环流体(例如热管理液体)的流动可以通过流动单元来调节。
背景技术
电子系统的性能在很大程度上受限于用于使电子器件保持在适当温度范围内的可用热管理技术。具有改进性能的较小电子装置与在相对小的区域上散热的增加相关联。换言之，对电子装置的空间和能量高效热管理的需求不断增长。
举例来讲，比如电信卫星等卫星正在接近现有星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不断增长的需求。需要从电子部件(片上卫星)中实现低质量除热的微型、纳米级或‘立方体’卫星可能需要更紧凑的热管理系统来保持高性能。
使用强制流体流动的主动冷却系统已经解决了这些问题，从而提高了冷却效率。这种主动冷却系统的一个实例包括电流体动力学(EHD)泵，其中离子化粒子或分子与电场相互作用并夹带热管理介质的流动。
尽管这种EHD泵可以用于各种热管理应用，但仍需要一种改进的装置和方法来控制流体的流动和提供改进的热管理。
发明内容
本发明的至少一些实施例的目的是提供一种允许改进对热管理流体流动的控制的装置。特别的目的是改进对流体装置中的循环流体的控制。
因此，本发明提供了一种具有独立权利要求的特征的装置和这种装置中的方法。从属权利要求限定了有利实施例。
在第一方面，提供了一种流体装置。该流体装置包括封闭通路，该封闭通路适于输送循环流体。该封闭通路可以例如限定闭合环路，流体可以在该闭合环路中循环。进一步地，流动单元被布置在该封闭通路中。该流动单元包括第一电极和第二电极，其中，该第二电极在循环流体的流动的下游方向上与该第一电极偏移。该第一电极和该第二电极可连接到电压源。根据本方面，该第一电极形成为允许循环流体流过该第一电极的网格结构。
在第二方面，提供了根据第一方面的流体装置中的方法。该方法包括以下步骤：启动该流动单元，以便引起该流体装置中的流体流动，并且停用该流体装置，以阻止该流体装置中的流体流动。
本发明的有利之处在于，该流体装置可以用于控制或调节在该封闭通路中循环的流体的流动。换言之，该流动单元可以充当或作为打开、减小或甚至关闭通路的阀门而操作。
通过启动流动单元，即在流动单元的电极之间施加电压差，可以使流体在封闭通路中流动或循环，以在流体装置的两个点或部分之间提供具有相对高的热流(或低热阻)的路径，特别是封闭通路。循环流体可以用于热传输以用于加热或冷却目的。例如，热量可以从发热应用(比如电子电路或装置)中传输出去，并且散发到周围环境中或者传递到与封闭通路处于热接触的散热器。在例如卫星中，散热器的实例可以包括散热片、热管或任何类型的机械结构。
通过停用或关闭流动单元，可以将流体装置置于操作模式，其中可以减少或消除穿过该流动单元的流动。这可以例如通过减小或消除电极之间的电压差，或施加抵消穿过流动单元的流动的电压差来实现。通过减少或消除穿过流动单元的流动，可以减少或甚至停止封闭通路或环路中的流体循环。这可以在流体装置的两个点之间提供具有相对低的热流(或高热阻)的路径，特别是封闭通路。这在例如空间应用中特别令人感兴趣，其中当冷却系统的部分(比如散热部分或散热器)面向例如太阳或冷空间时，该系统可以被关闭。通过减少或停止流体的循环，可以防止从周围环境进入系统的热量到达系统的需要热管理或防止过热或防止变得过冷的部分。
因此，本发明提供了一种闭合系统，该闭合系统可以用于例如需要改进热管理的热管理应用中。流体装置在例如空间应用中可能是特别令人感兴趣的，其中，恶劣的环境条件以及维修和维护可能有限或不存在需要高效且可靠的解决方案以及可以调节热管理系统的热传输能力的解决方案。
‘网格’应理解为包括桥的任何结构，这些桥彼此连结成例如格栅、网或蜂窝结构等。桥和接头限定了准许流体流进入的网格开放区域。
术语‘流动的方向’或‘流动方向’应理解为在操作期间经过装置的所得气态流体的净流动的主要方向。该术语也可以北称为‘预期流动方向’。
‘通路’应被理解为适合于输送流体流的任何管道、容器、腔室或通道。流体可以例如在形成闭合环路的通路中、和/或在腔室中循环，从而允许流体在所述腔室内循环。
可以通过本发明的实施例泵送的流体(即液体和气体)的实例包括例如电介质，比如丙酮、醇类、氦气、氮气和基于碳氟化合物的流体，比如FluorinertTM或NovecTM。
第一电极也可以被称为“发射极”或“发射电极”，而第二电极可以被称为“集电极”或“电子集极”。在使用期间，发射极可以适于在发射极附近将电子发射到流体中和/或使物质(比如流体的粒子或杂质)带负电。
第一和/或第二电极可以有利地包括具有相对良好的电子发射能力的材料，并且相对于泵送的流体是化学稳定的或惰性的。进一步地，该材料可以具有相对高的耐热性。这种材料的实例可以包括例如Pt、Au和不锈钢。
根据实施例，第一电极可以包括形成网格结构的桥和接头。进一步地，至少一个桥的至少一部分可以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规格，其中，该最大高度可以大于所述最大规格。
通过形成相对于其规格具有相对大的高度的桥的网格，就在这些桥的高度方向或在流动方向上承载负载的能力而言，该网格可以是相对刚性的。因此，提供了相对刚性的电极，该电极不易弯曲或变形，尤其是在流动方向上，因此可以降低例如装置短路的风险。进一步地，相对刚性和稳定的网格仍然可以具有相对大的开口面积，这可以提供由穿过网格的流体满足的相对低的流动阻力。进一步地，相对高且窄的桥可以减少用于形成相对稳定且刚性的网格所需的材料量，这可以降低装置的重量和成本。通过使用相对刚性的网格，可以减少对附加支撑结构的需求，并且可以实现第一电极与第二电极之间的相对明确限定且恒定的间距。该间距可以例如在10-2000μm的范围内、更优选在50-1000μm的范围内。
由于它们相对大的高度，桥还在网格结构与通过的流体之间提供相对大的接触表面，这可以有助于电极与流体之间的任何相互作用，例如材料的扩散和/或离子或电子的注入。
可以改变第一电极与第二电极之间的距离或间距，以便控制在电极之间产生的电场的强度。实验显示，与具有较大间隙并被供应相同电功率的装置相比，较小的间隙以及因此较强的感应电场可以使泵效率或流速提高。
根据一些实施例，流动单元可以被布置成覆盖封闭通路的横截面的至少一部分。优选地，该流动单元可以被布置成覆盖该封闭通路的整个横截面。不覆盖该通路的整个横截面的流动单元可以允许泄漏流动，即，在流动单元的一侧经过而不是穿过流动单元的流体流动。因此，覆盖该通路的整个横截面的流动单元可以防止任何这种泄漏流动。进一步地，流动单元的较大覆盖范围可以引起流体装置具有提高的泵送和/或阻塞效率。
替代性地，或此外，流动单元可以被布置在(优选单个)腔室中，使得在该腔室内实现循环流动。流动单元可以例如被布置成与腔室的壁部分相邻并且被定向成使得穿过该流动单元的流体可以引起该腔室中的流体循环。
根据实施例，该流体装置可以包括流动单元阵列，该流动单元阵列被布置成在共同的侧向平面中具有侧向延伸部，其中，这些流动单元中的第一流动单元的下游侧可以与这些流动单元中的第二流动单元的上游侧处于流体连通，以便允许循环流体穿过这些流动单元中的所述第一和第二流动单元。
通过以在侧向平面中延伸的阵列布置这些流动单元，可以实现相对平坦和/或薄的流动单元，该流动单元可能比包括几个堆叠级的流动单元有利。并排布置多个流动单元而不是彼此上下堆叠允许减小总高度，由此允许可以用于空间有限的应用中的流动单元或阵列。进一步地，较薄和/或较平坦的泵可以具有较大的表面-体积比，这可以有助于通过阵列的外表面的冷却或散热。
将第一流动单元的下游侧与第二或相邻流动单元的上游侧连接允许流体在几个梯级内被泵送或加速，这可以提高例如泵送效率、流速、和阵列的体积流速。这种布置可以类似于用于增强、控制或操纵流体流动的串联连接或级联连接的流动单元的阵列。可以在阵列中的每个或至少一些流动单元中增大流体流的压力、体积流量或速度。
该阵列中的流动单元可以朝相同方向定向，即，使得每个流动单元的下游侧分别面向相同方向。换言之，流动单元可以并排布置，使得每个流动单元的流体流动方向是平行的。这种取向可以有助于阵列的制造和组装。将所有流动单元以相同的取向布置，例如，上游侧面向第一方向而下游侧面向第二可能相反的方向，也可以有助于流动单元的电连接。在一个实例中，这允许所有第一电极在该阵列的第一侧电连接和/或第二电极在该阵列的第二侧电连接。
替代性地，与阵列中的其他流动单元相比，该阵列可以包括朝相反方向指向或定向的至少一个流动单元。这可以有助于或简化两个相对布置的流动单元之间的流体连通，因为流体流动可以离开这些流动单元中的第一流动单元并且在该阵列的同一侧进入这些流动单元中的第二流动单元。使一个或多个流体单元的取向变化或交替可以进一步减小阵列的大小，由此允许更小但又相对高效的阵列。
根据实施例，该封闭通路的至少一部分可以适于热连接到热传装置，以便允许在循环流体与流体装置的周围之间传递热量。
根据一些实施例，该封闭通路可以适于与热交换器热连接和/或与该热交换器处于流体连接。热交换器可以是例如散热器或冷板、或热源或热板。
根据实施例，该封闭通路可以由与第二腔室处于流体连通的第一腔室形成。进一步地，流动单元可以布置在第一腔室与第二腔室之一中。
根据实施例，封闭通路的至少一部分可以形成为管。
根据实施例，第二电极可以形成为允许流体流过第二电极的网格结构。至少一个桥可以包括在平行于流动方向的方向上具有最大高度的部分以及在与流动方向正交的方向上具有最大规格的部分，其中，该最大高度可以大于该最大规格，优选地至少是该最大规格的两倍。本实施例与参照第一电极的网格结构所描述的类似优点和效果相关联。
替代性地，或此外，第一和/或第二电极可以形成为或包括杆，该杆具有与最大高度相对应的高度或长度和与最大宽度相对应的宽度或厚度。该杆可以例如形成为圆柱、柱子或针，并且可以是中空的、实心的或多孔的。在一个实例中，该杆可以适于使气态流体流动穿过其内部。此外，该杆可以优选地在流体流动方向上具有锥形或尖头部分。在进一步实例中，第一和/或第二电极可以由多个杆形成或包括多个杆，例如其可以被布置成具有基本上平行于流体流动的延伸长度、和/或被布置成二维或三维阵列。使用多个杆以及因此多个发射点的优点在于它可以增加发射极的冗余度。
根据实施例，第一电极和第二电极中的至少一个可以包括悬挂结构。有利地，该悬挂结构可以被布置成分别吸收第一电极或第二电极的热致变形。因此，悬挂结构可以用于减轻或补偿热致应力，特别是在与流体流动方向正交的平面中和/或在第一或第二电极的至少一部分的主长度方向上。该变形结构可以例如由在与流动方向正交的平面中弯曲的桥形成。由于桥在与其高度(即，流动方向)正交的平面中受到应力或扭转扭矩，桥可能由于其相对较大的高度和较小的规格而容易在那个平面中变形而不是在流动方向或高度方向上变形。替代性地，悬挂结构可以适于向电极施加拉伸应力，使得其可以在热膨胀期间在主长度方向上保持其形状。该变形(或悬挂)结构有利地允许装置对热致应力和热膨胀不太敏感。由此可以实现具有相对明确限定的尺寸和相对可靠的形状的装置。另外，该变形结构可以允许组合具有不同热膨胀系数(CTE)的材料。举例来讲，第一和/或第二电极可以由具有第一CTE的材料形成，而第一和/或第二电极可以附接到的支撑结构可以具有另一CTE。在这种情况下，可以在这些电极和/或该支撑结构中设置变形结构，以便使由CTE的差异引起的任何内部热应力能够被变形结构吸收，该变形结构在与流体流动方向正交的平面内变形。因此，变形结构可以使具有长使用寿命的更可靠的装置成为可能。
应当了解，第一电极和/或第二电极和/或支撑结构可以由选择性地沉积以便形成期望的结构的材料形成。该材料可以例如包括一种或几种金属的堆叠结构。沉积方法可以例如包括模制、电镀、丝网印刷、上釉、溅镀、蒸镀或烧结。替代性地，或此外，制造可以包括去除材料，例如通过选择性地从衬底去除材料。合适技术的实例可以包括切割、铣削、蚀刻和喷砂。
第一和/或第二电极可以有利地包括具有相对良好的电子发射能力的材料，并且相对于泵送的流体是化学稳定的或惰性的。进一步地，该材料可以具有相对高的耐热性。这种材料的实例可以包括例如Pt、Au、Ni、W、Zr和不锈钢。
在本说明书中，术语‘流动单元’或‘泵’或‘泵单元’可互换使用。
如上概述的，流体装置中的方法可以被实施为以计算机程序产品的形式分布和使用的计算机可执行指令，该计算机程序产品包括存储这种指令的计算机可读介质。举例来讲，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。如本领域技术人员所熟知的，计算机存储介质包括在用于存储信息(比如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质(或非瞬态介质)包括、但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储装置。进一步地，技术人员已知通信介质(或瞬态介质)通常在调制数据信号(比如载波或其他传输机制)中实施计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并且包括任何信息递送介质。
当研究以下详细披露内容、附图和所附权利要求时，本发明的进一步目的、特征和优点将变得明显。本领域技术人员认识到，即使在不同的权利要求中被引用，本发明的不同特征也可以组合到除了下面描述的实施例之外的实施例中。
附图说明
本发明的上述以及附加目的、特征、和优点将通过以下对本发明的实施例进行的说明性且非限制性的详细说明而得到更好的理解。将参考附图，其中：
图1示意性地示出了根据本发明实施例的包括封闭通路和流动单元的流体装置；
图2a和b是根据一些实施例的流体装置的示意性横截面；
图3是根据实施例的流体装置的示意图，其中该封闭通路与热交换器热连接；
图4是根据实施例的流动单元的第一和第二电极的示意性透视图；
图5a-d示出了根据实施例的流动单元的第一和第二电极的横截面部分；
图6a和b是根据本发明实施例的流动单元阵列的示意图；
图7a和b是根据本发明实施例的设有变形结构的流动单元的电极的俯视图；并且
图8是根据实施例的包括多个电极的堆叠体的流动单元的横截面。
所有的附图都是示意性的，通常不按比例并且总体上只示出了必要的零件以便阐明本发明，然而可以省略或仅仅暗示其他零件。
具体实施方式
图1示出了流体装置1，该流体装置包括封闭通路200(例如形成环)以及流动单元100。封闭通路200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。流动单元100可以被布置成覆盖封闭通路200的整个横截面，如图1所示，或者仅覆盖横截面的一部分，以允许流体在流动单元100的一侧通过。通过布置流动单元100覆盖通路200的整个横截面，所有流体必须穿过流动单元100以便循环。这允许改进流动控制。
流体装置1可以以至少两种不同的状态操作：启动状态以及停用或关闭状态。在启动状态下，流动单元100可以借助于引起穿过流动单元100的流动和因此引起在封闭通路100中的循环流动的电位差来操作。在关闭状态下，流动100可以在零电位差下操作，或者在引起减小的或为零的流体流量穿过流动单元100的电位差下操作，以便阻止或甚至停止流体在封闭通路中的循环。因此，流动单元100可以作为调节封闭通路中的流动的控制阀而操作。
图2a和b示出了根据实施例的流体装置1，该流体装置可以具有与结合图1讨论的实施例类似的配置。根据图2a中描绘的实施例，封闭通路可以由第一腔室210和第二腔室220限定，该第一腔室和该第二腔室由分隔壁215或隔板分开。分隔壁215可以包括使第一腔室210和第二腔室220彼此连接的间隙或局部通路，由此限定闭合环路，流体可以在该闭合环路中循环。流体可以循环穿过第一腔室210，经由分隔壁215的一个间隙进入第二腔室220，穿过第二腔室220并经由壁220的第二间隙进入第一腔室(循环流体在图2a中由箭头指示)。
至少一个腔室，例如第一腔室210，可以包括如前所述的流动单元100。流动单元100可以配置成当在启动状态下操作时引起流体的流动，并且与启动状态相比，当在停用状态或减小的电压差下操作时阻止或减小流体的流动。因此，流动单元100可以用于影响或控制第一腔室210与第二腔室220之间的流体循环。
替代性地，或此外，封闭通路200可以形成单个腔室，如图2b所示。在这种情况下，流动可以在由封闭通路限定的腔室内循环，如箭头所指示。流动单元100可以被布置成优选地在相对靠近或邻近腔室的壁部分的位置处引起流动。从这样的位置，流动单元100可以沿着壁部分朝某一方向引起流体的运动或流动，由此使流体相应地循环。
图3是根据实施例的可以类似地被配置为前述实施例中的任何一个的系统或流体装置的示意图。在图3中，封闭通道由线200表示，流动单元由框100表示。封闭通道可以连接到一个或几个热交换器C、H，从而允许添加或从流体中去除热量。该连接可以是例如热性的和/或流体性的，并且热传装置C、H可以例如包括散热器C和/或热源H。
图4示出了根据与图1至图3的实施例类似的实施例的流体装置的流动单元100的实例。流动单元100可以包括第一电极或发射极110，该第一电极或发射极包括桥111和接头112，这些桥和接头形成允许流体流过发射极110的网格。发射极110可以在垂直于图4中的箭头所指示的预期流动方向的平面中具有侧向延伸部。根据这个实施例，第二电极或集电极120包括桥121和接头122，这些桥和接头以与参照发射极110描述的网格类似的网格被布置。因此，集电极120可以在垂直于流动方向的平面中具有侧向延伸部，使得发射极110和集电极120两者彼此平行。尽管未在图4中展示，但应当了解，第二电极120可以被设置成除网格之外的其他形状和构型。第二电极120可以例如形成为或包括可以例如沿流动方向定向的一个或多个导线(其可以在与第一电极110基本上平行的平面中具有主延伸方向)或柱子、针、圆柱或杆。
如在本图中所指示，发射极110和集电极120可以在流动方向上彼此间隔开正距离d而布置。该间距可以例如由支撑布置或者布置在发射极110与集电极120之间的网格间隔物130(图4中未示出)来保持。可能需要相对窄的间隙d，因为这种间隙可以提供相对高的电场并因此增强影响流速的电流体动力学效应。使用可以具有明确限定的厚度的网格间隔物130可以有利地降低发射极110与集电极120之间的短路或击穿风险。如下面将更详细讨论的，网格间隔物130可以例如具有与发射极110和/或集电极120类似的构型，即，包括桥111、121和接头112、122的网格。然而，网格间隔物130也可以具有其他构型，例如形成为支撑发射极110和/或集电极120的侧边缘的框架。
还将认识到，网格可以具有各种各样形状中的一种，其中边缘和接头例如可以形成格栅、网、孔图形、蜂窝结构、或适于准许流流过发射极110和/或集电极120的其他结构或图形。
图5a-d示出了流动单元的发射极110和集电极120的一部分的横截面，该流动单元被类似地被配置为参照前面任一个图描述的流动单元。横截面是穿过三对桥111、121并沿平行于流动方向的平面截取的。根据这个实施例，发射极110的桥111被布置为距集电极120的桥121恒定距离d，其中发射极的桥111在流动方向上具有最大高度h1，并且在与流动方向正交的方向上具有最大规格w1。最大高度h1大于最大规格w1，以便能够实现相对稳定且刚性的网格结构，该网格结构能够在流动方向上承载相对大的负载而没有变形或坍塌风险，并且还具有允许流体流动的相对大的开口面积。根据这个实施例，集电极120可以由在桥121的最大高度h2与最大规格w2之间具有类似关系的网格形成。最大高度h1、h2和最大规格w1、w2之间的比率可以例如大于1，更优选地大于2。
发射极110的桥111的横截面可以包括下游部分113，该下游部分具有形成面向集电极120的边缘或点114的锥形形状。锥形形状可以例如表现为沿着桥111的下游部分113延伸的边缘或窄端114，或者具有与例如尖端、针、金字塔、圆顶等适形的形状的一个或多个突起部。当发射极110经受电位差时，在锥形部分113的边缘114处可能存在电场集中，这可以有助于或促进电子的发射。
相应地，集电极120的桥121的面向发射极110的部分可以设置有用于增强发射电子的收集的专用形状或表面结构。集电极120的桥121和/或接头122可以例如设置有增加表面积的凹表面部分123、和/或包括增加有效表面积的微观突起部和/或凹槽124的结构化表面。结构124可以例如通过模制、电镀、表面处理或通过例如喷砂、蚀刻、铣削、研磨等选择性地添加和/或去除材料来形成。
图5a示出了示例性实施例，其中发射极110和集电极120由丝网印刷Pt糊料形成，其在约800下烧结以便形成桥的网格，这些桥具有约为100-200μm的最大高度h1、h2以及约为50μm的最大规格w1、w2。如图2b所示，通过微喷砂，集电极120配备有面向发射极110的微结构化表面部分124，其中用尖锐的微米级粒子轰击表面，以便增加表面的面积。
图5b-d中的流动单元100类似于参照图5a描述的流动单元100。根据图5b，发射极110进一步设置有锥形上游部分117，从而形成指向流体流动的相对尖锐的边缘118，以便减小流动阻力并因此增强穿过发射极110的流动。如图5c和d所指示的，集电极120可以进一步限定延伸穿过网格的桥121和/或接头122(未示出)的通道126，以便减小流动阻力。通道126可以例如通过蚀刻实现，例如反应离子蚀刻、湿法蚀刻等。
图6a示出了阵列10、或泵组件，包括多个流动单元100。流动单元100可以被布置在包括盖部分18和底部部分19的多孔结构中。在图6a中，多孔结构的每个孔11的轮廓由虚线表示，而包括流动单元100的孔11由斜交叉影线表示。阵列10可以包括用于向阵列10供应流体的第一开口12。第一开口12可以例如布置在盖部分18中。进一步地，用于输出流体的第二开口11可以布置在底部部分19(由虚线表示)中。根据本实施例，阵列10可以包括例如布置在多孔结构的每个第二孔11中的五个流动单元100。流动单元100可以以相同的方向或取向布置，使得每个流动单元100的流体流动方向是基本上平行的。孔11可以与一个或多个其他孔11处于流体连通，以便允许流体在这些孔之间流动，优选地从一个孔11流到相邻孔11。在操作期间，流体可以经由第一开口12进入多孔结构并且经由相邻或中间孔11穿过第一流动单元100到达第二流动单元100，并且最终通过第二开口14离开多孔结构。因此，第一开口12可以在操作期间被布置成从封闭通路或环路的上游侧接收流体，而第二开口14可以被布置成将流体递送到封闭通路的下游侧。
图6b是与图6a的阵列10类似配置的阵列10的横截面侧视图。流动单元100a、100c、100e的阵列10被布置在由盖部分18和包括孔分离壁17的底部部分19限定的孔11a、11c、11e中。孔11a、11b、11c、11d、11e通过通道16彼此连接，这些通道适于让流体流动经由空孔11b从流动单元100a的下游侧流到相邻流动单元100c的上游侧。每个流动单元100a、100c、100e包括第一电极110，例如网格状发射极，以及第二电极120，例如设置有通孔的金属板。
在操作期间，流体可以通过第一开口12进入并且与布置在孔11a中的流动单元100a的第一电极110流体接触。可以通过第一电极110与第二电极120之间产生的电场使流体流动，并且继续穿过通道16和相邻的空孔11b到达下一个流动单元100c。重复该过程直到流体到达第二开口14，流体可以通过该第二开口离开阵列10。
如图6a和b所指示，流动单元100可以朝相同方向定向，从而允许流体朝相同的流动方向穿过每个流动单元100。流动单元100的这种布置可能需要通道16以及(根据本实例)中间空孔11b、11d，以用于在流可以在第二流动单元100的上游侧进入之前“反转”在第一流动单元100的下游侧离开的流。
图7a示出了根据本发明实施例的充当例如流动单元100中的发射极110的网格的变形结构115。该网格包括根据前述实施例的桥111和接头112。如图7a所指示，变形结构115由在垂直于流动方向的平面中弯曲的桥111组成。弯曲形状可以例如在桥111的制造期间形成，或者由例如在流动单元100的使用期间发生的热应力而引起。弯曲形状还可以包括薄弱部分，例如具有减小的规格的部分，以便更容易在热引起的应力下变形。由于网格的材料可以随着温度的升高而膨胀，因此变形结构126的桥111可以通过作用在桥111的长度方向上的压缩力而被压缩。长度方向应被理解为第一接头与第二接头之间的延伸方向。因此，网格的侧向膨胀可以被变形结构115吸收并且热引起的应力减小，使得尽管热膨胀，但发射极110除了变形结构115之外可以保持其原始形状。然而，应理解的是，作用在变形结构115的桥111上的力也可以或者替代性地由例如作用在该结构上的扭力矩或扭矩引起。
图7b示出了与参照图8a描述的类似的变形结构125，其中根据实施例，变形结构125由流动单元100的集电极120的桥121形成。然而，应当理解，流动单元100可以设置有变形结构115、125，这些变形结构被布置在发射极110、集电极120和支撑结构130中的任何一个或几个中。
变形结构115、125可以设置在附接到支撑结构130上的发射极110和/或集电极120中，其中在支撑结构130中可以具有与发射极110和/或集电极120的热膨胀系数(CTE)不同的CTE。在发射极110和/或集电极120刚性地附接到支撑结构130上的情况下，可以通过变形结构115、125降低比如弯曲和挠曲等变形和比如断裂、接头断开或松动等损坏的风险。由此，可以提高流动单元100的可靠性和使用寿命。
图8示出了流动单元200的横截面，该流动单元包括根据前述实施例中的任一个的三个第一电极110和三个第二电极210的堆叠结构。该横截面是沿着流动方向(由图8中的箭头指示)并且穿过电极110、120的网格的相应桥111、121截取的。网格间隔物130被布置成在流动方向上使发射电极110和电子集极120彼此分离开。根据这个实施例，发射极110和集电极120可以包括例如Pt、Au或不锈钢，例如形成块状材料或表面涂层。
网格间隔物130可以例如形成为支撑发射极110和集电极120的网格。如图8所示，网格间隔物130可以包括桥的外围框架，发射极110和集电极120的边缘部分通过例如焊接、钎焊或胶合附接到该外围框架上。替代性地，或此外，网格间隔物130可以包括其他间隔结构，比如柱子或间隔物等。网格间隔物130还可以包括支撑发射极和集电极的中心部分的一个或几个间隔构件，比如附加桥或柱子。网格间隔物130还可以包括变形结构115、125(未示出)，该变形结构类似于参照图8a和b描述的变形结构。
发射极和集电极的间距d可以由网格间隔物130的桥的高度决定，这可以因此决定在发射极110与集电极120之间产生的电场的大小。发射极110与集电极120之间的距离d可以例如在10μm和1000μm的范围内。
进一步地，网格间隔物130可以包括对齐结构，以便有助于发射极110和集电极120的对齐、和/或阵列中的流动单元100的对齐。

Claims (13)

1.一种流体装置(1)，包括
封闭通路(200)，该封闭通路适于输送循环液体；以及
流动单元(100)，该流动单元被布置在该封闭通路中并且包括：
第一电极(110)；以及
第二电极(120)，该第二电极在该循环液体的流动的下游方向上与该第一电极偏移，该第一电极和该第二电极可连接到电压源；
其中，该第一电极形成为网格结构并且被布置成允许该循环液体流过该第一电极；
其中，该封闭通路的至少一部分适于提供热连接，以允许该循环液体与该流体装置周围之间的热传递；以及
其中，该封闭通路(200)限定闭合环路，循环电介质液体在该闭合环路中循环。
2.根据权利要求1所述的流体装置，其中：
该第一电极包括形成该网格结构的桥(111)和接头(112)；
这些桥中的至少一个桥的至少一部分在平行于流动方向的方向上具有最大高度(h1)并且在与该流动方向正交的方向上具有最大规格(w1)；并且
所述最大高度大于所述最大规格。
3.根据权利要求1或2所述的流体装置，其中该流动单元被布置成覆盖该封闭通路的横截面的至少一部分。
4.根据权利要求1或2所述的流体装置，其中该流动单元被布置成覆盖该封闭通路的整个横截面。
5.根据权利要求1或2所述的流体装置，包括流动单元阵列(10)，该流动单元阵列被布置成在共同的侧向平面中具有横向延伸部，其中这些流动单元中的第一个的下游侧与这些流动单元中的第二个的上游侧处于流体连通，以便允许该循环液体穿过这些流动单元中的第一个和第二个。
6.根据权利要求1或2所述的流体装置，其中，该封闭通路适于与热交换器(H，C)热连接。
7.根据权利要求6所述的流体装置，其中该热交换器是散热器或热源。
8.根据权利要求1或2所述的流体装置，其中，该封闭通路由与第二腔室(220)处于流体连通的第一腔室(210)形成，并且其中该流动单元被布置在所述第一腔室和所述第二腔室之一中。
9.根据权利要求1或2所述的流体装置，其中，该封闭通路的至少一部分形成为管。
10.根据权利要求1或2所述的流体装置，其中，该第二电极形成为网格结构。
11.根据权利要求1或2所述的流体装置，其中，该第一电极和该第二电极中的至少一个包括悬挂(125)结构，该悬挂结构被布置成分别吸收该第一电极或该第二电极的热致变形。
12.一种在根据前述权利要求中任一项所述的流体装置中使用的方法，该方法包括以下步骤：
启动该流动单元以便在该流体装置中引起液体流动；并且
停用该流体装置以便阻止该液体在该流体装置中流动。
13.根据权利要求12的方法，其中，所述启动该流动单元的步骤包括在该第一电极与该第二电极之间施加电压差。
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