具有围封大气压气体的结构的隔热体模块的制作方法_2

文档序号:8476652阅读:来源:国知局
(T2)的吸热组件104。产热组件102可为能够归因于组件自身的操作而产生热量的任何类型的组件。在电装置的背景中,产热组件102可包含计算机处理单元(CPU)或在用于电装置内时产生热量的大体上任何类型的组件。吸热组件104可为能够吸收热量的任何类型的组件。在电装置的背景中,吸热组件104可为能够容纳产热组件102的壳或围罩。举例来说,吸热组件104可为容纳若干电组件的金属或非金属壳。
[0029]并且,产热组件102可包含高于吸热组件104的温度(T2)的温度(T1)。自然地,由产热组件102产生的热量可经由辐射、传导、自然对流及/或强制对流传递到较低温组件(例如,吸热组件104),如下文进一步解释。
[0030]一般来说,通过辐射进行热传递由发热体(例如,产热组件102)与一或多个较凉的周围区域(例如,吸热组件104)之间的绝对温度差异驱动,所述一或多个较凉的周围区域可吸收来自从黑体发射导出的电磁辐射的热量,其中发射量可为产热组件102的绝对温度的函数。在发射率=I的情况下(例如,绝对黑体辐射),当间隙103小于大约3.7_时,通过空气的传导在间隙103中占主导地位,且随着发射率降低,此交越点(crossover point)成比例增大。
[0031]通过传导进行的热传递为热量通过材料自身(例如,液体、气体或固体)以与材料的热导率成比例的速率进行的传递,热导率对于例如金刚石、铜及铝等等的材料来说可为相对高且对于液体或气体材料来说可为相对低。换句话说,通过传导进行的热传递为热量通过间隙的材料进行的传递,所述间隙可为空气或任何类型的气体、液体或固体。
[0032]通过对流进行的热传递为热量通过流体(例如,气体、液体)的移动从一个地方到另一地方的传递。特定来说,强制对流为一种其中流体运动由外部源(例如,风扇)产生的输送机制或类型。相比之下,通过自然对流(也称为自由对流)进行的热传递归因于产热组件102与吸热组件104之间的温度差异(其影响流体的密度及因此相对浮力)而发生。对流室归因于主体内的密度差异而形成,在对流室处存在冷却所述主体的流体的循环模式。特定来说,围绕热源的流体接收热量、密度变得较小且上升,且接着周围的较凉流体接着移动以代替所述上升的流体。举例来说,流体的密度由于体积膨胀而随着温度增大而减小,这可引发自然对流流动。然而,这取决于组件的配置,如下文解释。
[0033]举例来说,相对于空气中的平行水平板(例如,其中较热板位于顶部)之间的自然对流,此配置固有地稳定,这是因为较轻流体已位于较凉的较重流体上方。此系统不存在从均衡状态移动离开的趋势,且所述板之间的任何热传递将经由传导实现。相对于空气中的平行垂直板之间的自然对流,为使自然对流开始具有影响力,间隙103必须为大约10mm。举例来说,当间隙103小于1mm时,对流室无法形成。因而,当间隙103的大小小于1mm时从组件到壳传导及辐射将比对流更具有主导地位,且当间隙103的大小小于3.7mm时从组件到壳传导传导将比对流及辐射更具有主导地位。
[0034]对于Imm的间隙(这在膝上型计算机或其它电装置中是常见的),传导也比辐射及对流更对热传递具有主导地位。因而,如本文中论述,当传导比辐射及对流更具主导地位时间隙103的大小可大约为小于3.7mm的任何大小,且偶尔可称为小间隙。并且,发明人已认识到,间隙103的大小影响跨越间隙103的传导热流量,如相对于图2论述。
[0035]图2说明根据实施例的跨越间隙103的通过传导进行的热传递。在此实例中,产热组件102可包含CPU,且吸热组件104可包含容纳CPU的围罩。第一间隙103-1可存在于产热组件102的组件(或部分)与围罩的内表面106之间,且小于第一间隙103-1的第二间隙103-2可存在于CPU部分与吸热组件104的内表面106之间。相对较大的传导热流可跨越第二间隙103-2而存在,且相对较小的传导热流可跨越第一间隙103-1而存在。因而,跨越第二间隙103-2传递的热量可导致热点107,热点107为用户可接触的围罩的外表面109上的相对较热/较温暖区域。传递到围罩(例如,热吸收组件104)的热量随后可经由自然对流传递到周围环境空气。
[0036]图3说明根据实施例的在没有隔热体设置在间隙103中的情况下的吸热组件104的外表面109上的温度分布108。举例来说,温度分布106展示跨越吸热组件104的外表面109的温度差异,其朝向间隙103较小的热点107的区域增大。
[0037]当存在比所希望的更高的热量时,可在间隙103中设置隔热体以减少热传递量。然而,如上文证明,间隙103的大小影响热传递的类型(例如,传导、对流或辐射),热传递的类型影响用于抵抗热传递的隔热类型。在一个实例中,可提供由金属表面围绕的高真空作为隔热体,所述隔热体可有效用于消除对流及传导。然而,使用真空进行隔热的问题是,对于任何种类的平坦应用,大气压趋向于使容器壁塌陷。可通过柱或柱状物来抵抗容器壁塌陷,然而,所述柱或柱状物通常最终成为主要热泄漏物,从而降低真空隔热体的性能。
[0038]对于相对较大的间隙,添加隔热材料(例如,玻璃纤维)是相对有效的,这是因为所述玻璃纤维破坏形成对流室的能力,从而防止通过对流进行的热传递。因而,在间隙较大的情况下,例如玻璃纤维或低密度苯乙烯泡沫或聚氨酯形式的隔热材料是有用的,这是因为其减少通过对流进行的热传递。虽然这些类型的隔热体可有效防止通过对流/辐射进行的热传递,但其仍然允许通过填充所述隔热材料的间隙且接着通过隔热材料自身的传导流动。因为与气体相比,大多数固体具有更高的热导率,所以常规隔热体通常使用低密度材料(例如,松散的玻璃纤维或主要为气体的气凝胶)。并且,相对于减少通过辐射进行的热传递,已利用例如MLI (多层隔热材料)的解决方案。MLI可由多层反射性材料以微小间隙组成以用于在真空中或在温度差异较大的情况下进行隔热的目的(例如,一些具有异国情调的汽车机罩下应用)。
[0039]然而,当间隙相对较小(例如,大约小于3.7mm)时困难增大,且当间隙甚至更小时(例如,大约等于或小于Imm)时困难增大。一般来说,在电装置(例如,膝上型计算机、个人计算机及智能电话)内,归因于创造更小且更纤薄的装置的市场压力,较小间隙(例如,>lmm)更常见。在此背景下,对于小间隙,对流室无法形成。因此,防止通过对流进行的热传递不再重要。本质上,小间隙含有滞留空气且如果间隙103中的滞留空气的至少一部分由隔热体(例如,固体)代替,那么情况变得更糟,这是因为基于固体的隔热体具有比空气更高的热导率。因此,使用泡沫及/或玻璃纤维对小间隙进行隔热将无法有效减少跨越间隙103的热传递。因而,代替于将用作隔热体的基于固体的材料放置在间隙103中,实施例涵盖提供围封具有低于空气的热导率的大气压气体的隔热体结构以用作隔热体,如下文进一步论述。
[0040]图4说明根据实施例的设置在间隙103内的隔热体110,当间隙103相对较小使得传导主导热传递时隔热体I1可有效用于减少热传递。举例来说,定位在间隙103中的隔热体110可包含围封一或多种大气压气体116的隔热体结构114,其中所述一或多种大气压气体116可具有低于空气的热导率。在一个实施例中,大气压气体116可包含氙气(其具有为空气的20%的热导率)且可在传导比对流及辐射更具主导地位时有效用于减少热传递。然而,实施例涵盖使用其它惰性气体(例如,氪气)、制冷剂及具有低于空气的热导率的其它气体。一般来说,隔热体结构114可为能够容纳气体的容器,其中所述容器具有厚度(宽度)。因而,当与电装置(例如,膝上型计算机)(关于图8更详细展示)一起使用时,隔热体110可减少局部热传递、减少局部性热点及改善用户体验。然而,隔热体110可应用于其中平面源(例如,产热组件102)及散热器(例如,吸热组件104)跨越间隙而相交的任何应用。在一个实例中,隔热体110可保护围罩内的任何种类的热敏组件。
[0041]应注意,隔热体110可以一种类型的大气压气体116 (例如,氙气)填充,或包含多种类型的大气压气体116(例如,氙气及氩气),如下文进一步解释。此外,应注意,隔热体110(随时间推移)可包含其它类型的气体,所述气体已渗透到隔热体结构114中,隔热体结构114也在下文予以进一步论述。
[0042]隔热体结构114可包含经布置以围封具有低于空气的热导率的大气压空气116的单种材料。举例来说,隔热体结构114可包含柔性材料(例如,基于聚合物或聚合物-金属的材料)或基于金属的材料(例如,举例来说,钢或铝)。并且,隔热体结构114可包含多个层,例如由基于聚合物或聚合物-金属的材料组成的一或多层及由基
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