储热/散热结构、储热/散热装置与电子装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种储热/散热结构，特别地涉及一种包含热相变材料的储热/散热结构、储热/散热装置，以及应用该储热/散热结构或该储热/散热装置的电子装置。


背景技术：

2.热相变材料(phase change material，pcm)在相变过程中可吸收或释放大量的热量，可实现能量的储存、利用和温度的控制。因此，被广泛应用于节能储能、空调、建筑材料、航空航天以及热管理等领域。热相变材料按相变形式主要可以分为固固相变和固液相变。其中，固液相变材料是目前应用最广泛的相变材料，但其在热熔融后相为液态，具有流动性，需加以稳定才能使用。另外，热相变材料本身的导热效果差，可能只有靠近热源的区域才能有效发挥储热的效果，无法充分利用相变材料的全部区域，因此，储热效果无法充分发挥。


技术实现要素：

3.有鉴于上述，本实用新型的目的为提供一种储热/散热结构、储热/散热装置，与应用该储热/散热结构或该储热/散热装置的电子装置，除了可将热源的热能传导至相变材料的全部区域，使储热效果充分发挥外，还可同时达到良好的均温及散热效果。
4.为达上述目的，依据本实用新型的一种储热/散热结构，包括至少一个热相变元件以及导热包覆层。热相变元件沿第一方向和/或第二方向延伸，第一方向与第二方向彼此垂直。导热包覆层设置于热相变元件外围，且导热包覆层覆盖热相变元件的全部外表面。
5.在一个实施例中，多个热相变元件分别沿第一方向或第二方向延伸且彼此实质上平行设置，且导热包覆层覆盖实质上彼此平行设置的多个热相变元件的所有外表面。
6.在一个实施例中，多个热相变组件分别沿第一方向和第二方向延伸且彼此实质上平行叠置，且导热包覆层覆盖彼此实质上平行叠置的多个热相变元件的所有外表面。
7.在一个实施例中，热相变组件沿第一方向和/或第二方向的延伸长度大于等于1厘米且小于等于100厘米。
8.在一个实施例中，热相变元件沿第一方向或第二方向延伸，且热相变元件的直径大于等于10纳米且小于等于1厘米。
9.在一个实施例中，热相变元件沿第一方向和第二方向延伸，且热相变元件的厚度大于等于10纳米且小于等于1厘米。
10.在一个实施例中，导热包覆层的厚度大于等于10纳米且小于/等于100微米。
11.在一个实施例中，热相变元件的材料包括石蜡、十六醇、十六酸、脂肪酸、硫酸钠水合盐、氯化钙水合盐、多元醇、高分子化、或层状钙钛矿。
12.在一个实施例中，导热包覆层的材料包括石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纤维、气相成长碳纤维、或碳黑、或其组合。
13.为达上述目的，依据本实用新型的一种储热/散热装置，包括多个储热/散热结构，
该多个储热/散热结构彼此规则或不规则地交错设置；其中，各储热/散热结构包括至少一个热相变元件和一个导热包覆层，热相变元件沿一个方向延伸，导热包覆层设置于热相变元件外围，且导热包覆层覆盖热相变元件的全部外表面。
14.为达上述目的，依据本实用新型的一种电子装置，包括热源以及前述的储热/散热结构，储热/散热结构与热源连接。
15.为达上述目的，依据本实用新型的一种电子装置，包括热源以及前述的储热/散热装置，储热/散热装置与热源连接。
16.承上所述，在本实用新型的储热/散热结构、储热/散热装置与电子装置中，通过至少一个热相变元件沿第一方向和/或第二方向延伸，以及导热包覆层设置于热相变元件外围，且导热包覆层覆盖热相变元件的全部外表面的结构设计，除了可将热源的热能快速地传导至热相变元件(热相变材料)的所有区域，使热相变元件的储热效果充分发挥外，还可同时达到良好的均温和散热效果。此外，在热相变元件吸收热能的过程中如果熔化的话，还可通过导热包覆层进行封阻，避免熔化的热相变元件产生泄露，污染或破坏了结构或装置本身。
附图说明
17.图1a为本实用新型的一个实施例的一种储热/散热结构的示意图。
18.图1b为图1a的储热/散热结构中，沿割面线a
‑
a的剖视示意图。
19.图2为本实用新型另一个实施例的一种储热/散热结构的剖视示意图。
20.图3a为本实用新型又一个实施例的一种储热/散热结构的俯视示意图。
21.图3b为图3a的储热/散热结构中，沿割面线b
‑
b的剖视示意图。
22.图4为本实用新型又一个实施例的一种储热/散热结构的立体剖视示意图。
23.图5a与图5b分别为本实用新型不同实施例的储热/散热装置的局部放大示意图。
具体实施方式
24.以下将参照相关附图，说明依本实用新型较佳实施例的储热/散热结构、储热/散热装置与电子装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
25.本实用新型的储热/散热结构或储热/散热装置可应用于例如但不限于笔记本电脑、台式电脑、手机、平板电脑、监视器以及伺服器内相关的电脑设备或显示装置，或其他电子设备的散热。前述的笔记本电脑、台式电脑、手机、平板电脑、监视器具有显示面板，其可例如但不限为液晶显示面板、有机发光二极管显示面板、或量子点显示面板。
26.本实用新型的储热/散热结构或储热/散热装置可贴附或包覆电子装置的热源而与热源连接，以将热源所产生的热量导引出并散逸至外界。其中，热源可为电子装置的驱动芯片、控制芯片、主机板、中央控制单元(cpu)、内存、显示卡、电池、或显示面板，或其他会产生热量的元件或单元。
27.图1a为本实用新型一个实施例的一种储热/散热结构的示意图，而图1b为图1a的储热/散热结构中，沿割面线a
‑
a的剖视示意图。请参照图1a与图1b所示，储热/散热结构1包括至少一个热相变元件11以及一个导热包覆层12。
28.热相变元件11可沿第一方向d1和/或第二方向d2延伸，其中，第一方向d1与第二方
向d2彼此垂直。如图1a所示，本实施例是以一个热相变元件11沿第一方向d1延伸为例，以构成一维的线状结构。当然，在不同的实施例中，热相变元件11也可沿另一方向(第二方向d2)延伸；或者，沿第一方向d1和第二方向d2延伸，以构成二维的平面状结构；又或者，多个热相变元件11分别沿第一方向d1或第二方向d2延伸，并不限制。
29.热相变元件11是一种高热容(specific heat)元件，其可包括热相变材料(phase change material，pcm)，例如但不限于包括石蜡(paraffin wax)、十六醇、十六酸、脂肪酸、硫酸钠水合盐、氯化钙水合盐、多元醇、高分子化、或层状钙钛矿。本实施例的热相变元件11的材料是以石蜡为例。其中，石蜡具有无毒性、化学安定性佳、价格低廉等优点，但其导热性较差，本实施例是利用导热包覆层12来改进此缺点，以下将再说明。在一些实施例中，热相变元件11沿第一方向d1(和/或第二方向d2)的延伸长度l可大于等于1厘米且小于等于100厘米(1cm≤l≤100cm)。然而并不以此为限，在不同的实施例中，长度l也可小于1cm，或大于100cm，视要散热的热源对象而定。另外，在热源温度和热相变材料的搭配选用方面，热相变材料的热相变温度小于热源温度。举例来说，热源温度若为80℃，其选用的热相变材料的热相变温度可为70～75℃；热源温度若为60℃，其选用的热相变材料的热相变温度可为50～55℃；热源温度若为50℃，其选用的热相变材料的热相变温度可为40～45℃。
30.导热包覆层12设置于热相变元件11外围(图1b)，且导热包覆层12覆盖热相变元件11的全部外表面。导热包覆层12可包含碳材料，其可例如但不限于包括石墨烯(graphene)、石墨(人造石墨或天然石墨)、碳纳米管、碳纤维、气相成长碳纤维、或碳黑、或其组合。在此，可按照热源的温度或形式来决定导热包覆层12的材料搭配。本实施例的导热包覆层12的材料是例如以石墨烯为例。其中，石墨烯材料具有良好的xy平面导热性，可快速地将热量沿着导热包覆层12表面的延伸方向传递，同时可将热能散逸至外界。在一些实施例中，如图1b所示，热相变元件11的直径d1可大于等于10纳米且小于等于1厘米(10nm≤d1≤1cm)，而导热包覆层12的厚度d2可大于等于10纳米且小于/等于100微米(10nm≤d2≤100μm)。
31.在一些实施例中，储热/散热结构1可直接或通过粘合层连接热源。其中，粘合层可为热连结的粘合材料所构成，并可包括粘合剂与混合剂的组合，粘合剂例如但不限于包括硅氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯聚合物、热熔胶、或压感类的粘合剂，而混合剂可为氧化铝、氮化硼或氧化锌，或其组合。在一些实施例中，粘合层例如但不限于为单面胶或双面胶。
32.举例来说，可通过粘合层将热源粘合在储热/散热结构1的一端(或外表面的任何位置)，热源所产生的热量可以通过粘合层传导至导热包覆层12。由于导热包覆层12包覆在热相变元件11的全部外表面，因此，通过导热包覆层12具有良好的xy平面导热性，可将热能快速地传导至热相变元件11的所有区域(所有外表面)，通过热相变元件11(本实施例为石蜡)的高热容特性，可快速地吸收热源所产生的热能，使热相变元件11的储热效果充分发挥。与此同时，热相变元件11吸收热能的过程中，如果温度高于热相变元件11的滴熔点温度时，热相变元件11会有熔化现象，则可通过导热包覆层12进行封止，避免熔化的热相变元件11产生泄露。此外，被导热包覆层12和热相变元件11所带走的热能也可快速地散逸至外界，由此达到良好的均温和散热效果。
33.图2为本实用新型另一个实施例的一种储热/散热结构的剖视示意图，图3a为本实用新型又一个实施例的一种储热/散热结构的俯视示意图，图3b为图3a的储热/散热结构中，沿割面线b
‑
b的剖视示意图，而图4为本实用新型又一个实施例的一种储热/散热结构的
立体剖视示意图。
34.如图2所示，本实施例的储热/散热结构1a与前述实施例的储热/散热结构1的元件组成和各元件的连接关系大致相同。不同之处在于，在本实施例的储热/散热结构1a中，包括有多个热相变元件11(图2显示有12个，然而并不以为限)，且该多个热相变元件11分别沿第一方向d1延伸且彼此实质上平行设置(因工艺的变化可能有所误差)，而导热包覆层12是覆盖在实质上彼此平行设置的多个热相变元件11的所有外表面。换句话说，就是导热包覆层12的内部包覆有多个线状的热相变元件11。
35.另外，如图3a与图3b所示，本实施例的储热/散热结构1b与前述实施例的储热/散热结构1的元件组成和各元件的连接关系大致相同。不同之处在于，本实施例的储热/散热结构1b的热相变元件11是沿第一方向d1和第二方向d2延伸，以构成二维的平面状结构。在一些实施例中，热相变元件11沿第一方向d1(和/或第二方向d2)的延伸长度(或宽度)可大于等于1厘米且小于等于100厘米。在一些实施例中，如图3b所示，热相变元件11的厚度d3可大于等于10纳米且小于等于1厘米(10nm≤d3≤1cm)，而导热包覆层12的厚度可大于等于10纳米且小于/等于100微米。此外，在一些实施例中，热源可与平面状结构的储热/散热结构1b的任何一面或任何位置连接。
36.另外，如图4所示，本实施例的储热/散热结构1c与前述实施例的储热/散热结构1b的元件组成及各元件的连接关系大致相同。不同之处在于，本实施例的储热/散热结构1c是由多个储热/散热结构1b叠置而成(图4显示有4个，然而并不以此为限)，以成为一个立体状结构。换句话说，本实施例的多个热相变元件11分别沿第一方向d1和第二方向d2延伸且彼此实质上平行叠置，而导热包覆层12覆盖彼此实质上平行叠置的多个热相变元件11的所有外表面。在此，两个相邻的热相变元件11之间夹有导热包覆层12的材料，在不同的实施例中，也可多个热相变元件11彼此先重叠设置之后，再使导热包覆层12包覆该多个重叠设置的热相变元件11的所有外表面(即，两个相邻的热相变元件11之间没有导热包覆层12)，本实用新型不限制。
37.此外，储热/散热结构1a、1b、1c的其他技术内容可参照储热/散热结构1的相同元件，在此不再赘述。
38.图5a与图5b分别为本实用新型不同实施例的储热/散热装置的局部放大示意图。本实用新型还提出一种储热/散热装置，其包括有多个储热/散热结构，这些储热/散热结构彼此规则或不规则地交错设置。其中，各储热/散热结构包括至少一个热相变元件和一个导热包覆层，热相变元件沿一个方向延伸，导热包覆层设置于热相变元件外围，且导热包覆层覆盖热相变元件的全部外表面。这里所指的储热/散热结构可为前述的储热/散热结构1或1a、或其变化形式。
39.如图5a所示，本实施例的储热/散热装置2a是以多个储热/散热结构1彼此规则地交错设置为例。换句话说，本实施例的储热/散热装置2a是以梭织方式形成的(例如由两组相互垂直的纱线，以90度角作经纬交织而成的织物)。
40.另外，如图5b所示，本实施例的储热/散热装置2b是以多个储热/散热结构1彼此不规则地交错设置为例。换句话说，本实施例的储热/散热装置2b是以无纺布的方式形成(彼此不规则的叠置)。
41.本实用新型还提出一种电子装置，其包括热源以及与热源连接的储热/散热结构。
在此，该储热/散热结构可为上述储热/散热结构1、1a、1b、1c中的任一个、或其变化形式、或其组合，具体技术内容可参照上述，在此不再赘述。
42.此外，本实用新型又提出一种电子装置，其包括热源以及与热源连接的储热/散热装置。在此，该储热/散热装置可为上述储热/散热装置2、2a中的任一个、或其变化形式、或其组合，具体技术内容可参照上述，在此也不再赘述。
43.综上所述，在本实用新型的储热/散热结构、储热/散热装置与电子装置中，通过至少一个热相变元件沿第一方向和/或第二方向延伸，以及导热包覆层设置于热相变元件外围，且导热包覆层覆盖热相变元件的全部外表面的结构设计，除了可将热源的热能快速地传导至热相变元件(热相变材料)的所有区域，使热相变元件的储热效果充分发挥外，还可同时达到良好的均温和散热效果。此外，在热相变元件吸收热能的过程中如果熔化的话，还可通过导热包覆层进行封阻，避免熔化的热相变元件产生泄露，污染或破坏了结构或装置本身。
44.以上所述仅为举例性的，而不是限制性的。任何未脱离本实用新型的精神与范围而对其进行的等效修改或变更，均应包含在所附的权利要求中。