散热开关和从热源移除热量的方法技术

本发明专利技术公开了一种散热开关和系统，以及它们在驱散热源（102）过量热方面的应用。散热开关（106）的各个部分可以包括带有多个传导元件腔（204）的绝热材料（202）。多个热学转换传导元件（206）可以独立地或者作为热学转换片的一部分被嵌套在所述传导元件腔（204）中。为了产生或者中断从所述热源（102）到散热器（104）的热流路径，所述热交换器传导元件（206）的材料可以被构造成响应温度改变超过阈值温度或者温度范围而变形。

【技术实现步骤摘要】
散热开关和从热源移除热量的方法
本申请大体涉及散热开关，并且具体地，涉及用于根据预定操作温度在热源和散热器之间的选择性的热传递的散热开关和方法。
技术介绍
电气部件的应用几乎遍及所有工业。大多数电气部件的一个特性是它们在运转中经常会产生热量。虽然这种热量在许多应用中不成问题，但是另一些应用表明，为了避免电气部件或者相关系统的其他部件的损毁或者故障，应该从适当的电气部件充分地移除多余的热量。存在许多方法可以典型地将热量从诸如电气部件的热源上移除。例如，热源可能和散热器/热沉(heatsink)热耦合，该散热器有比热源更高的导热系数和/或更低的温度。在这种情况下，热源产生的热量连续地从该热源流动到散热器，在此热量消散到周围环境中。虽然这种解决方法相对简单并且有成本效益，但是一个缺点是由于热源和散热器之间是连续耦合的，所以在部件没有产生过量热的时候，热或者冷可能不令人满意地从周围环境逆向流动到电气部件。另一个从热源移除过量热的传统方法是利用散热装置(radiator)或者其他热交换器。热交换器类型众多，其中大部分利用绕热源循环的冷却剂或者空气流来移除过量热。这些传统系统的缺点是它们可能很庞大和昂贵。此外，许多这些传统系统需要泵或者致动器，这存在潜在的可靠性问题。根据许多传统热交换系统的尺寸和运行参数的原因，在系统设计阶段，必须把这些系统早期地整合到实施方式中。但是，可能存在一些应用，其中需要在相应产热系统处于生产或操作期间提供或者补充除热能力。在这些应用中，需要的是除热方案是小型且简单的，以便允许针对产热系统的具体部件或者部分，应用或者甚至是定制除热方案。因此，存在一种对简单、小型并且有成本效益的装置和系统的需求，其中该装置和系统仅在产生过量热的操作时段选择性地提供从热源到散热器的热流路径。在此提出关于本专利技术做出的这些以及其他考量。
技术实现思路
应该了解的是提供本
技术实现思路
是为了以简单的形式介绍一个概念选集，这些概念在下列具体实施方式中作了进一步描述。此
技术实现思路
不将用于限定权利要求主题。在此描述的设备、方法和系统提供了根据预定操作温度在热源和散热器之间的选择性的热传递。根据一方面，散热开关可以包括一层绝热材料层，该绝热材料层有多个传导元件腔。多个热学转换传导元件可以放置于传导元件腔中。热学转换传导元件可以构造成根据阈值温度变形。根据另一方面，提供一种从热源移除热的方法。该方法可以包括在热源和散热器之间提供一层绝热材料层。该绝热材料可以有多个传导元件腔，在所述多个传导元件腔中可以提供多个热学转换传导元件。热学转换传导元件可能被暴露于阈值温度，并且相应地变形进而产生和/或消除从热源到散热器的热流路径。根据又一方面，散热系统可以包括热源、散热器和散热开关，该散热开关放置于热源和散热器之间。该散热开关可以包括一层绝热材料层，该绝热材料层有多个传导元件腔，多个热学转换传导元件放置于传导元件腔中。所述热学转换传导元件可以构造成响应阈值温度而变形，从而产生和/或消除热源和散热器之间的热流路径。上面讨论的特征、功能和优点可以在本专利技术的各种实施例中独立地，或者可以与其他实施例组合来实现，其进一步细节可以通过参考下面的说明和附图看出。附图说明图1是根据在此提出的各种实施例的说明性散热系统的侧面分解图；图2A是根据在此提出的各种实施例的被构造成表面安装应用的散热开关的俯视图；图2B是根据在此提出的各种实施例的被构造成边缘安装应用的散热开关的俯视图；图3是根据在此提出的各种实施例的沿图2A中的线A-A截取的散热系统的横剖面图，其示出了热学转换传导元件的未致动构造，该热学转换传导元件被放置于绝热材料层的传导元件腔中；图4是根据在此提出的各种实施例的沿图2A中的线A-A截取的散热系统的横剖面图，示出了热学转换传导元件的被致动构造，该热学转换传导元件被放置于绝热材料层的传导元件腔中；图5是根据在此提出的各种实施例的说明性散热系统的侧面分解图，其示出了绝热材料层和传导元件构成的热学转换片；图6A是根据在此提出的各种实施例的被构造成表面安装应用的绝热材料层的俯视图；图6B是根据在此提出的各种实施例的被构造成边缘安装应用的绝热材料层的俯视图；图7A是根据在此提出的各种实施例的被构造成表面安装应用的传导元件构成的热学转换片的俯视图；图7B是根据在此提出的各种实施例的被构造成边缘安装应用的传导元件构成的热学转换片的俯视图；图8是根据在此提出的各种实施例的沿图5中的线A-A截取的散热系统的横剖面图，其示出了散热开关的热学转换片的未致动构造；图9是根据在此提出的各种实施例的沿图5中的线A-A截取的散热系统的横剖面图，其示出了散热开关的热学转换片的被致动构造；图10是根据在此提出的各种实施例的沿图5中的线A-A截取的散热系统的横剖面图，其示出了热学转换片的各种替代性方面；图11是根据在此提出的各种实施例的沿图5中的线A-A截取的散热系统的横剖面图，其示出了说明性热学转换片的替代性构造；和图12示出了根据在此提出的各种实施例的从热源移除热量的方法的流程图。具体实施方式下列详细说明针对成热源移除过量热的设备、系统和方法。如上所述，通常移除热量的传统方法是庞大、昂贵和/或复杂的。许多应用可以受益于散热开关，其小且可靠、制造便宜、相对无需维护且可以针对具体电气部件被定制并在包括电气部件的系统的设计与制造期间或者之后的任意时刻被安装。例如，对于在此描述的概念的一个适当应用可以包括在宇宙空间中运转的部件。宇宙空间中的电气部件在未运转时可能经受极寒温度，但是在运转时仍产生过量热。因为散热器能够有效地为未运转中的部件的极低温度提供热路径，所以将散热器永久性或者固定地附着于部件上是不令人满意的。此外，由于与宇宙空间应用相关的成本和有效载荷空间限制的原因，最小化所有用于宇宙空间环境的部件的重量和尺寸是令人满意的。更加令人满意的是为宇宙空间应用提供的部件和系统无需维修并且尽可能可靠。本专利技术在此提供一种散热开关，该散热开关满足传统方法无法提供的这些方面。应该意识到的是，虽然上面讨论的示例性的实施方式是在宇宙空间环境内散热的情况下，但是本专利技术提供的公开内容同样适用于需要从热源移除过量热的任何环境和应用。利用在此描述的概念和技术，将提供一种散热开关，其利用热传导元件根据阈值温度或者温度范围选择性地产生从热源到散热器的热流路径。在下述具体描述中，参照附图，所述附图形成本文的一部分并且通过示意性具体实施例或者例子被示出。现在参考附图，贯穿几幅图，类似数字代表类似元件，将描述散热开关和系统以及从热源移除热量的方法。图1示出根据说明性实施例的散热系统100的分解侧视图。根据这个实施例，散热系统100包括热源102、散热器104和散热开关106。该散热开关106被放置于热源102和散热器104之间。下面详细描述的是，散热开关被构造成在预定温度或温度范围将热源102热隔离于散热器104，并且在另一些预定温度或者温度范围将热源102热耦合到散热器104。热源102可以是产生需要移除的过量热的任何电子元件或者其他部件、电路、装置或者系统。散热器104可以是任何热传导材料，该热传导材料所具有的导热系数和/或温度有助于当散热器104被热耦合到热源102时热量沿从热源102到散热器104的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散热开关（106），包括：绝热材料（202）层，所述绝热材料（202）包括在所述绝热材料（202）中的多个传导元件腔（204）；和多个热学转换传导元件（206），所述多个热学转换传导元件（206）被放置于所述绝热材料（202）的所述多个传导元件腔（204）中，其中每个热学转换传导元件（206）均被构造成响应阈值温度变形。

【技术特征摘要】
2012.05.22 US 13/477,4141.一种散热开关(106)，包括：绝热材料(202)层，所述绝热材料(202)包括在所述绝热材料(202)中的多个传导元件腔(204)；和多个热学转换传导元件(206)，所述多个热学转换传导元件(206)被放置于所述绝热材料(202)的所述多个传导元件腔(204)中，其中每个热学转换传导元件(206)均被构造成响应阈值温度变形，所述多个热学转换传导元件(206)被设置成阵列，所述多个传导元件腔(204)是孔或者隔间。2.根据权利要求1所述的散热开关(106)，其中所述多个热学转换传导元件(206)彼此之间没有热耦合，并且其中每个所述热学转换传导元件(206)均被非固定地嵌套在所述绝热材料(202)的传导元件腔(204)中。3.根据权利要求2所述的散热开关(106)，其中所述多个热学转换传导元件(206)包括双金属材料。4.根据权利要求2所述的散热开关(106)，其中所述多个热学转换传导元件(206)包括形状记忆合金。5.根据权利要求1所述的散热开关(106)，其中被构造成响应所述阈值温度变形包括被构造成随着温度升高超过所述阈值温度而从第一状态变形到第二状态，以及随着所述温度降低超过所述阈值温度而从所述第二状态还原到所述第一状态。6.根据权利要求1所述的散热开关(106)，其中被构造成响应所述阈值温度变形包括被构造成随着温度降低超过所述阈值温度而从第一状态变形到第二状态，以及随着所述温度升高超过所述阈值温度而从所述第二状态还原到所述第一状态。7.根据权利要求1所述的散热开关(106)，其中所述多个热学转换传导元件(206)彼此之间热耦合，从而产生所述热学转换传导元件(206)的热学转换片，并且其中每个所述热学转换传导元件(206)均被嵌套在所述绝热材料(202)的传导元件腔(204)中。8.根据权利要求7所述的散热开关(106)，其中所述多个热学转换传导元件(206)包括双金属材料。9.根据权利要求7所述的散热开关(106)，其中所述多个热学转换传导元件(206)包括形状记忆合金。10.根据权利要求1所述的散热开关(106)，包括如下至少一者：其中所述多个热学转换传导元件(206)包括热学转换传导元件(206)第一子集和热学转换传导元件(206)第二子集，所述第一子集的热学转换传导元件(206)被构造成响应第一阈值温度而变形，所述第二子集的热学转换传导元件(206)被构造成响应第二阈值温度而变形，所述第二阈值温度不同于所述第一阈值温度；其中所述散热开关(106)根据表面安装构造被构造，该表面安装构造具有连续的表面区域，该连续的表面区域包括绝热材料(202)和所述多个热学转换传导元件(206)，所述连续的表面区域被所述绝热材料(202)层的周长界定；其中所述散热开关(106)根据边缘安装构造被构造，该边缘安装构造具有在外...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·波尔顿，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：