CN108076191B - 一种冬夏两用的相变蓄热手机壳 - Google Patents

Abstract

一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，由手机外壳和相变蓄热模块组成，手机外壳包含外壳体、安装槽、摄像头孔、电路接头和下金属连接片，外壳体采用低热导率材料，安装槽设置在外壳体上用于安装相变蓄热模块，电路接头设置在外壳体侧壁内侧，相变蓄热模块包含上盖板、导热片、分隔板、上格栅结构、下格栅结构、导热片盖板、下底盒、电热丝和上金属连接片，上盖板、导热片及分隔板均为高热导率材料，上格栅结构和下格栅结构中间被分隔板隔开，导热片与分隔板连接在一起，手机外壳在夏季时还可采用带透气孔的形式，夏季时与散热片配合。本发明利用相变蓄热材料的性质可以有效地对寒冷环境下的手机进行保温并方便地在夏季更换为散热模块对手机进行散热。

Description

一种冬夏两用的相变蓄热手机壳

技术领域

本发明属于电子器件保温散热领域，涉及一种冬夏两用的相变蓄热手机壳。

背景技术

随着科学技术的进步，互联网通信行业的飞跃发展，电子设备价格也越来越低，智能手机也随之成为了人们生活中不可或缺的一部分，同时，由于手机的功能越来越强大，耗电量也急剧增加，即使目前手机电池的容量达到2000～3000mAh已非常普遍，但其续航能力仍不容乐观，尤其在极端环境条件下，手机电池的续航能力将大打折扣，给人们的使用带来极大的不便。如在我国北方等高纬度地区，冬季环境温度过低，常常导致手机电池活性下降，电池容量变小，另一方面，手机在严寒条件下耗电速率也较常温下更快，有时甚至会出现低温下自动关机的情况，因此有必要对手机电池在严寒条件下的保温进行研究，已保证其能在严寒条件下正常使用。

相变材料由于具有较大的相变潜热，且发生相变时温度几乎不变或变化很小，具有良好的蓄能、保温和散热的能力，且其蓄能能力使其具有平衡热量的优点，因此相变材料在生活中受到广泛关注，应用领域涵盖航天、建筑、服装、制冷设备、军事、通讯以及电力等多个领域，可以说应用范围极广，在电子器件热管理方面也具有良好性能和优势，因此将其用于手机电池在严寒环境中的保温具有现实意义，可防止手机在低温下电池容量下降甚至自动关机，极大地提升手机在严寒环境中续航能力。

虽然申请号为201610023481.7的中国专利提供了一种极寒环境下的手机保温装置，利用高容量电池板对保温金属板进行加热实现严寒条件下对电池的保温功能，但该装置过于庞大，与手机分离，使用不方便，且保温金属板发热量不能控制，如果过度发热将对电池造成伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，可在充电时，同时使相变蓄热模块中的电热丝发热，给相变蓄热材料充热，充热结束后热敏开关自动切断电路停止充热，在使用时对手机电池起到长久持续保温的作用，同时，在环境温度过低或手机长时间处于低温环境中，相变蓄热模块中的热量消耗完的情况下，热敏开关自动接通手机电池，使用手机电池为相变蓄热材料充热，充热结束后热敏开关自动切断电路停止充热，以保证手机长时间处于低温环境中时也能维持正常工作，降低手机电池因环境温度过低引起续航时间大大缩短以及低温下自动关机的风险，另外，夏季温度较高时，还可以将相变蓄热模块更换为散热片，起到及时将热量排放到环境中，减小温度过高对电池造成伤害。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：

本发明所述的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，包括手机外壳和相变蓄热模块，所述手机外壳包含外壳体、安装槽、摄像头孔、电路接头、电热丝和下金属连接片，所述外壳体为低热导率的固体物质，所述安装槽为外壳体上与相变蓄热模块耦合的槽体结构，且所述槽体结构覆盖对应于手机处理器相应位置的区域，所述摄像头孔为圆形孔或方形孔或任意形状通孔，所述电路接头是设置在外壳体侧壁内侧的突起结构，所述相变蓄热模块包含上盖板、导热片、分隔板、上格栅结构、下格栅结构、导热片盖板、下底盒和上金属连接片，所述上盖板、导热片以及分隔板均为热导率高的固体结构，所述上格栅结构和下格栅结构通过分隔板连接成一体，导热片从上格栅结构的边缘上部延伸而出，并通过上格栅结构与分隔板连接在一起。

所述外壳体热导率低的塑料外壳，外壳体内设有电路，电路中设有热敏开关，且边缘加工成倒圆结构。

所述摄像头孔为方形与半圆组合形成的通孔，通孔形状与手机摄像头形状一致，设置在外壳体上部手机摄像头对应位置，大小与手机摄像头大小相匹配。

所述电路接头为圆柱形突起结构，所在位置对应手机侧棱上的电路接头。

所述上盖板、导热片以及分隔板均为热导率较高的石墨烯片，石墨烯片外均覆盖铜箔，铜箔表面均涂有绝缘材料，分隔板内部设置电热丝，电热丝表面包裹着绝缘层，电热丝布置成S形，相变蓄热模块与手机外壳装配好后，电热丝通过设置在上盖板的上金属连接片以及设置在外壳体的下金属连接片与外壳体内电路自动连接，上盖板端部与导热片和导热片盖板连接处设置了相应缺口，导热片与上盖板组合后两者上部平齐。

所述上格栅结构和下格栅结构均为热导率较高的铜制成的蜂窝状结构，上格栅结构内填充相变温度为20℃的石蜡RT20，而下格栅结构内填充相变温度为27℃的石蜡RT27。

所述导热片盖板和下底盒为低热导率的塑料，且在其外表面涂有隔热材料，导热片盖板是从下底盒的端部延伸而出，其上对应导热片的相应位置有适当大小的凹槽。

在夏季时可将相变蓄热模块换成散热片，所述散热片为高热导率的石墨烯片，石墨烯片表面覆盖铜箔，铜箔表面涂有绝缘材料，散热片端部有对应于手机处理器部分的散热结构，夏季时替代相变蓄热模块。

所述手机外壳在夏季时还可采用带透气孔的形式，所述透气孔为顺排或叉排或圆周布置的圆形或方形或其他形状的通孔，夏季时与散热片配合。

所述手机外壳可根据冬夏季保温和散热需求的不同，更换相变蓄热模块或散热片并更换合适的手机外壳，满足冬夏季保温和散热的不同需求。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明结构简单，安装方便，冬夏季可根据具体需要灵活搭配，冬季低温下采用相变蓄热模块，可在手机充电时对手机充热，使相变蓄热材料熔化，使用时相变蓄热材料可缓慢向手机电池放热，维持手机电池温度长时间处于正常温度范围，极端温度条件下或手机长时间置于低温环境中而导致相变蓄热模块中蓄存的热量不够时，热敏开关自动接通手机电池，利用手机电池为相变蓄热模块充热，充热结束后热敏开关自动断开，保证手机处于极端寒冷环境中或长时间处于低温环境下也能维持正常工作，降低手机电池因环境温度过低引起续航时间大大缩短以及低温下自动关机的风险，另外，在夏季温度较高时，为防止手机电池温度过高，可将相变蓄热模块换成散热片，手机外壳可选择贯穿形式或设有透气孔的形式，使电池以及处理器产生的热量能够有效地传递到空气当中，防止电池温度过高对电池造成伤害，提高电池使用寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1为手机壳冬季装配示意图；

图2为格栅结构与下底盒装配示意图；

图3为相变蓄热模块拆解图；

图4为相变蓄热模块效果图；

图5为手机壳外观示意图(a)；

图6为手机壳夏季拆解示意图；

图7为手机壳外观示意图(b)；

其中，1为手机外壳、2为相变蓄热模块、3为散热片、4为透气孔；

其中，101为外壳体、102为安装槽、103为摄像头孔，104为电路接头，105为下金属连接片；

其中，201为上盖板、202为导热片、203为分隔板、204为上格栅结构、205为下格栅结构、206为导热片盖板、207为下底盒，208为电热丝、209为上金属连接片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明的具体思路是：在充电时，同时使相变蓄热模块2中的电热丝208发热，给相变蓄热模块2充热，充热结束后热敏开关自动切断电路停止充热，而且在使用时还能将手机电池散发的热量蓄存在相变蓄热模块2中，同时通过导热片202还可将处理器部分产生的热量有效地传递进入相变蓄热模块2中，减少了手机电池的热损失，对手机电池起到长久持续保温的作用，同时，在环境温度过低或手机长时间处于低温环境中，相变蓄热模块2中的热量消耗完的情况下，热敏开关自动接通手机电池，使用手机电池为相变蓄热模块2充热，充热结束后热敏开关自动切断电路停止充热，以保证手机长时间处于低温环境中时也能维持正常工作，降低手机电池因环境温度过低引起续航时间大大缩短以及低温下自动关机的风险，另外，夏季温度较高时，还可以将相变蓄热模块2更换为散热片3，手机外壳1可选择贯穿形式或设有透气孔4的形式，使电池以及处理器产生的热量能够有效地传递到空气当中，防止电池温度过高对电池造成伤害，提高电池使用寿命。

为了详细说明本发明的技术内容以及构造和目的，下面结合附图介绍一种具体实施例。

由图1～7可知，本发明提供的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳的具体结构为：包括手机外壳1和相变蓄热模块2，所述手机外壳1包含外壳体101、安装槽102、摄像头孔103、电路接头104和下金属连接片105，所述外壳体104为低热导率的固体物质，所述安装槽102为外壳体101上与相变蓄热模块2耦合的槽体结构，且所述槽体结构覆盖对应于手机处理器相应位置的区域，所述摄像头孔103为圆形孔或方形孔或任意形状通孔，所述电路接头104是设置在外壳体101侧壁内侧的突起结构，所述相变蓄热模块2包含上盖板201、导热片202、分隔板203、上格栅结构204、下格栅结构205、导热片盖板206、下底盒207、电热丝208和上金属连接片209，所述上盖板201、导热片202以及分隔板203均为热导率高的固体结构，所述上格栅结构204和下格栅结构205通过分隔板206连接成一体，导热片202从上格栅结构204的边缘上部延伸而出，并通过上格栅结构与分隔板203连接在一起。

所述外壳体101热导率低的塑料外壳，外壳体101内设有电路，电路中设有热敏开关，且边缘加工成倒圆结构。

所述摄像头孔103为方形与半圆组合形成的通孔，通孔形状与手机摄像头形状一致，设置在外壳体101上部手机摄像头对应位置，大小与手机摄像头大小相匹配。

所述电路接头104为圆柱形突起结构，所在位置对应手机侧棱上的电路接头。

所述上盖板201、导热片202以及分隔板203均为热导率较高的石墨烯片，石墨烯片外均覆盖铜箔，铜箔表面均涂有绝缘材料，分隔板203内部设置电热丝208，电热丝208表面包裹着绝缘层，电热丝208布置成S形，相变蓄热模块2与手机外壳1装配好后，电热丝208通过设置在上盖板206的上金属连接片209以及设置在外壳体101的下金属连接片105与外壳体101内电路自动连接，上盖板201端部与导热片202和导热片盖板206连接处设置了相应缺口，导热片202与上盖板201组合后两者上部平齐。

所述上格栅结构204和下格栅结构205均为热导率较高的铜制成的蜂窝状结构，上格栅结构204内填充相变温度为20℃的石蜡RT20，而下格栅结构205内填充相变温度27℃的石蜡RT27。

所述导热片盖板206和下底盒207为低热导率的塑料，且在其外表面涂有隔热材料，导热片盖板206是从下底盒207的端部延伸而出，其上对应导热片202的相应位置有适当大小的凹槽。

在夏季时可将相变蓄热模块2换成散热片3，所述散热片3为高热导率的石墨烯片，石墨烯片表面覆盖铜箔，铜箔表面涂有绝缘材料，散热片3端部有对应于手机处理器部分的散热结构，夏季时替代相变蓄热模块2。

所述手机外壳1在夏季时还可采用带透气孔4的形式，所述透气孔4为顺排或叉排或圆周布置的圆形或方形或其他形状的通孔，夏季时与散热片3配合。

所述手机外壳1可根据冬夏季保温和散热需求的不同，更换相变蓄热模块2或散热片3并更换合适的手机外壳1，满足冬夏季保温和散热的不同需求。

由图1～5可知，本发明提供了一种冬夏两用的相变蓄热手机壳的冬季使用方式，具体为将相变蓄热模块2放置于手机外壳1的外壳体101中的安装槽102中，再将手机外壳1扣在手机背面，即可使相变蓄热模块2与手机背面紧密贴合，此时，上金属连接片209与下金属连接片105紧密贴合，使电热丝与外壳体101内的电路接通，同时外壳体101上的电路接头104与手机侧棱上的电路接头相连接，给手机充电时，手机电池同时通过电路接头104给相变蓄热模块2充热，充热结束后外壳体101内含电路的热敏开关自动断开，停止充热，当手机处于极寒条件下或长时间处于低温环境中，相变蓄热模块2中的热量消耗完的情况下，热敏开关自动接通手机电池，使用手机电池为相变蓄热模块2充热，充热结束后热敏开关自动切断电路停止充热，以保证手机长时间处于低温环境中时也能维持正常工作，降低手机电池因环境温度过低引起续航时间大大缩短以及低温下自动关机的风险，而且电池产生的热量通过石墨烯片制成的上盖板201传递给相变蓄热模块2中的相变材料，处理器部分产生的大量热量也可通过导热片202传递给相变蓄热模块2中的相变材料，当温度过低时，外层相变材料先凝固放热，热量通过内层相变材料传递给手机电池，当外层相变材料凝固后，内层也开始降低温度向电池释放热量，维持电池长期处于适宜工作的温度范围，防止因温度过低导致电池容量下降甚至自动关机，并且在导热片盖板206和下底盒207的外表面涂有隔热材料，可减少热量损失。

采用了两层相变材料，内层相变温度较低，外层相变温度较高，蓄热时，可有效地阻止了热量的散失，而向电池释放热量时，能使蓄存的热量缓慢而充分地释放给电池，并且还能通过增加相变蓄热模块2的厚度增加蓄热能力。

采用了具有高热导率的石墨烯作为相变蓄热模块2的上盖板201以及分隔板203和导热片202的材料，能使手机电池和处理器与相变蓄热模块2之间的传热过程更加容易和高效，同时，采用低热导率的塑料制成相变蓄热模块2的下底盒207以及导热片盖板206，并在其外表面涂隔热材料，可有效地减少散热，强化保温效果。

相变蓄热模块2中采用铜制成的上格栅结构204和下格栅结构205，既能起到强化结构的作用，还可以强化热量在相变材料中的传递过程，提高蓄热和释热效率，同时还能阻止自然对流，使相变蓄热材料以及电池表面温度场更加均匀，防止电池受热不均。

由图5～7可知，本发明提供了一种冬夏两用的相变蓄热手机壳的夏季使用方式，与冬季类似，只是将相变蓄热模块2更换成了散热片3，即可实现加强夏季手机散热，当环境温度较高时，由于采用了高热导率的石墨烯制成了散热片3，因此热量能及时地通过散热片3向外界环境散发热量，散热片3表面涂有绝缘材料避免与手机电池连通导致电量的损失，并且本发明还可以将手机外壳1更换为带透气孔4的外壳形式，均能对电池散热产生有利效果。

Claims (8)

1.一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，其特征在于：包括手机外壳(1)和相变蓄热模块(2)，所述手机外壳(1)包含外壳体(101)、安装槽(102)、摄像头孔(103)、电路接头(104)和下金属连接片(105)，所述外壳体(101)为低热导率的固体物质，所述安装槽(102)为外壳体(101)上与相变蓄热模块(2)耦合的槽体结构，且所述槽体结构覆盖对应于手机处理器相应位置的区域，所述摄像头孔(103)为圆形孔或方形孔或除圆形及方形以外的任意形状通孔，所述电路接头(104)是设置在外壳体(101)侧壁内侧的突起结构，所述相变蓄热模块(2)包含上盖板(201)、导热片(202)、分隔板(203)、上格栅结构(204)、下格栅结构(205)、导热片盖板(206)、下底盒(207)、电热丝(208)和上金属连接片(209)，所述上格栅结构(204)和下格栅结构(205)通过分隔板(203)连接成一体，导热片(202)从上格栅结构(204)的边缘上部延伸而出，并通过上格栅结构与分隔板(203)连接在一起；

所述上盖板(201)、导热片(202)以及分隔板(203)均为热导率较高的石墨烯片，石墨烯片外均覆盖铜箔，铜箔表面均涂有绝缘材料，分隔板(203)内部设置电热丝(208)，电热丝(208)表面包裹着绝缘层，电热丝(208)布置成S形，相变蓄热模块(2)与手机外壳(1)装配好后，电热丝(208)通过设置在上盖板(206)的上金属连接片(209)以及设置在外壳体(101)的下金属连接片(105)与外壳体(101)内电路自动连接，上盖板(201)端部与导热片(202)和导热片盖板(206)连接处设置了相应缺口，导热片(202)与上盖板(201)组合后两者上部平齐；

在夏季时可将相变蓄热模块(2)换成散热片(3)，所述散热片(3)为高热导率的石墨烯片，石墨烯片表面覆盖铜箔，铜箔表面涂有绝缘材料，散热片(3)端部有对应于手机处理器部分的散热结构，夏季时替代相变蓄热模块(2)。

2.根据权利要求1所述的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，其特征在于：所述外壳体(101)为热导率低的塑料外壳，外壳体(101)内设有电路，电路中设有热敏开关，且边缘加工成倒圆结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，其特征在于：所述摄像头孔(103)为方形与半圆组合形成的通孔，通孔形状与手机摄像头形状一致，设置在外壳体(101)上部手机摄像头对应位置，大小与手机摄像头大小相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，其特征在于：所述电路接头(104)为圆柱形突起结构，所在位置对应手机侧棱上的电路接头。

5.根据权利要求1所述的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，其特征在于：所述上格栅结构(204)和下格栅结构(205)均为热导率较高的铜制成的蜂窝状结构，上格栅结构(204)内填充相变温度为20℃的石蜡RT20，而下格栅结构(205)内填充相变温度为27℃的石蜡RT27。

6.根据权利要求1所述的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，其特征在于：所述导热片盖板(206)和下底盒(207)为低热导率的塑料，且在其外表面涂有隔热材料，导热片盖板(206)是从下底盒(207)的端部延伸而出，其上对应导热片(202)的相应位置有适当大小的凹槽。

7.根据权利要求1所述的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，其特征在于：所述手机外壳(1)在夏季时还可采用带透气孔(4)的形式，所述透气孔(4)为顺排或叉排或圆周布置的圆形或方形或其他形状的通孔，夏季时与散热片(3)配合。

8.根据权利要求7所述的一种冬夏两用的相变蓄热手机壳，其特征在于：所述手机外壳(1)可根据冬夏季保温和散热需求的不同，更换相变蓄热模块(2)或散热片(3)并更换合适的手机外壳(1)，满足冬夏季保温和散热的不同需求。

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