用于冷却包括用于太阳能收集的封闭的电子部件的相变材料
及相关联的系统和方法
[0002] 本申请要求于2015年6月30日提交的美国临时申请号为62/187,171的优先权，其通过引用被合并于此。若通过引用被合并于此的上述申请和/或其他任何材料与本申请公开的内容相冲突，以本申请公开的内容为准。
技术领域
背景技术
[0004] 从大西洋延伸到北非、阿拉伯半岛、中东和波斯湾的大片沙漠地带富有大量的太阳能和温暖的天气。这些地区夏季的日平均高温为43℃到49℃不等，其中最热时
温度可能超过53℃。此外，美国大部分用来收集太阳能的地区，如莫哈韦沙漠和大盆地沙漠，夏季每天的高温为35℃至49℃，有时高于49℃。
[0005] 由于这些地区及其类似地区的温暖天气，热量可能扰乱收集太阳能的
进程和设备而带来挑战。例如，热量可能导致设备故障或失效。虽然标准
空调系统是冷却设备的一种解决方案，但由于
工作温度限制或者由于在诸如沙漠等偏远地区缺乏电
力和/或资源来建立和维持这些系统，在高
环境温度的环境下建立空调系统可能是很困难的。此外，运行空调系统所需要的额外的电力往往不利于，甚至会挫败收集和转化太阳能的目的。因此，在太阳能环境中，仍然保留着对冷却设备的系统和方法的需求。
附图说明
[0006] 图1是根据本技术的
实施例配置的具有内置电子设备
外壳的太阳能收集结构的局部示意性端视图。
[0007] 图2A和图2B是根据本技术的实施例配置的图1所示的电子设备外壳的局部示意性放大端视图。
[0008] 图3是根据本技术的进一步的实施例配置的电子设备外壳的局部示意性端视图。
[0009] 图4A和图4B是根据本技术的更进一步的实施例配置的电子设备外壳的部分透明的放大等距视图。
[0010] 图5是根据本技术的实施例配置的电子设备外壳的端视图。
[0011] 图6是根据本技术的实施例配置的系统的模拟结果的图表。具体实施例
[0012] 用于收集太阳能的系统可以包括太阳能收集结构。太阳能收集结构又可以包括用于容纳太阳能收集设备的
温室，该太阳能收集设备例如太阳能集中器、光伏
电池和/或与控制和监测太阳能领域中的设备相关联的电子部件(例如电子面板)。太阳能收集结构可以保护太阳能收集设备免受可能存在于外部环境中的
风、灰尘、污垢、污染物和/或其他潜在的损坏或隐藏元素的影响。与此同时，太阳能收集结构可以包括透射表面(例如，玻璃壁和/或
屋顶)以使得
太阳辐射能够进入太阳能收集结构的内部。该方法的潜在缺点是，太阳能收集结构可能滞留热量，原因在于透射表面可以起到绝缘作用从而将热量保持在太阳能收集结构中。此外，太阳能收集结构(以及其他设备，例如
电动机或电力逆变器)内部的电子部件自身产生热量，这可能增加太阳能收集结构内维持目标工作温度的难度。例如，太阳能收集结构内的温度在夏季的白天可能达到65℃(甚至75℃或更高)。
[0013] 太阳能收集设备以及太阳能收集结构中的电子部件容易受到热量的损害，并可能受到由此产生的高温的影响。例如，太阳能收集设备和电子部件在高温下可能会出现性能失效、故障或直接的物理损坏。太阳能收集设备和/或电子部件的失效或故障，如控制太阳能集中器的控制单元、电气面板和/或
致动器的故障可能导致太阳能收集和
能量生产的损失。此外，从生产/利润损失和修理或更换受影响的设备方面看，设备故障是昂贵的。或者，如果设备的性能在高温下降级或降低，则制造商可能需要安装更昂贵的(例如，更大的)设备来克服性能损失，这也降低了经济效率。
[0014] 本技术主要针对的是冷却电子部件的系统和方法，以及在特定的实施例中，是针对用于在保护环境中控制太阳能收集设备的部件。在特定的实施例中，该系统引导暖空气通过与相变材料热连通的气流路径来
液化相变材料并冷却空气。而后，该系统可以沿着气流路径引导冷却了的空气与外壳内的电子部件热连通，从而通过传导和/或
对流来冷却电子部件。
[0015] 在一些实施例中，该系统包括外壳(也称“电子设备外壳”)。该外壳可以包括具有第一部分和第二部分的结构，其中第一部分封装了电子部件，第二部分封装了相变材料。该外壳还可以包括与第一部分中的电子部件和第二部分中的相变材料进行热连通的气流路径。另外，该外壳可以包括用于控制沿气流路径的空气流动并允许外壳周围的空气进入或离开的可致动部件(例如，
门、
通风口、
挡板和/或
阀)。
[0016] 在该系统的代表性应用中，外壳被置于太阳能场的太阳能收集结构中。该太阳能收集结构包括太阳能收集设备(例如，接收器
导管和/或太阳能集中器)以及用于操作和/或监测太阳能收集设备的电子部件。电子部件位于外壳之内。白天，由于太阳辐射进入结构、热量被滞留在结构内部，以及结构外部温度的升高，该太阳能收集结构内部的温度将升高。此外，外壳内的电子部件的温度将由于部件自身产生的热量而升高。
[0017] 为了在白天冷却电子部件，系统可以引导空气与相变材料(如
石蜡)进行热连通。随着外壳内的空气温度升高，相变材料吸收热量作为
显热(例如，通过改变其温度而不是其状态)直到达到其熔点。一旦达到其熔点，相变材料吸收热量作为
潜热，其可以是大量的
热能(例如，90kJ/kg至450kJ/kg或更多)。换言之，随着白天外壳内部温度的升高，相变材料升温直至
熔化；当相变材料熔化时，会从外壳内的空气中移去大量的热量，从而冷却外壳内的空气和电子部件。
[0018] 夜间，外部空气温度通常会下降。此时，该系统可以打开外壳并引导外壳外部相对较冷的空气与外壳内部热连通。由于这种温度差异，被引导与相变材料热连通的较冷空气将
凝固相变材料。通常，可以重复打开和关闭外壳的循环以引导气流，从而调节外壳内部的空气温度，进而调节(例如，冷却)电子部件的温度。
[0019] 本技术的一些方面可以改进一个或多个领域的
现有技术。例如，该系统降低了用于操作太阳能收集设备的电子部件(例如，电气面板和/或功率转换器)的温度，这降低了电子部件故障和损坏的风险。与使用空调或设计用于承受极高温度的电子部件相比，这种方法的成本更低。此外，根据特定实施例的系统便于维护和/或修理，因为系统可以仅包括几个移动的部分(例如，打开和关闭门和/或风扇)。
[0020] 以下参考为收集太阳能而配置的系统，介绍所公开技术的几个实施例的具体细节。在特定的几个实施例中，入射太阳辐射用于加热
工作流体，虽然在其他实施例中，该辐射可以直射
太阳能电池(例如，光伏(PV)电池)从而直接转化为
电能。此外，本技术的其他一些实施例可以具有与此部分中所描述的配置和/或部件不同的配置和/或部件。另外，虽然以下介绍的所公开技术的几个实施例的具体细节参考了太阳能场中为收集太阳能而配置的系统，但是在其他实施例中，本技术可以用于其他过程(例如，化学、再循环、和/或
生物质过程)。
[0021] 下面描述的当前公开的技术的几个实施例可以采取计算机可执行指令的形式，包括由可编程计算机和/或其他
控制器执行的例程。相关领域技术人员可以领会到，本技术可以在除了下面示出和描述的那些以外的
计算机系统和/或控制器上实现或者通过其实现。本技术可以在专用计算机或
数据处理器中具体实现，该专用计算机或数据处理器被专门编程、配置和/或构造来执行下面描述的一个或多个计算机可执行指令。因此，此处通常使用的术语“计算机”和“控制器”是指任何合适的数据处理器，并且可以包括互联网设备和
手持设备(包括多处理器系统、基于处理器或可编程电子设备、网络计算机、小型计算机等等)。
[0022] 太阳能收集结构
[0023] 图1是根据本技术的实施例配置的具有内置电子设备外壳110的太阳能收集结构101的局部示意性端视图。如图1所示，太阳能收集结构101容纳电子设备外壳110、耦合到致动器104的多个太阳能集中器102、接收器103、用于电通信和电力传输的电导管106以及用于在太阳能收集结构101处接收电力的电力线105。运行时，太阳辐射100通过透光表面107进入太阳能收集结构101。当太阳辐射100进入太阳能收集结构101后，多个太阳能集中器
102将进入的太阳辐射100集中到相应的接收器103(例如，细长的导管或管道)上，用以加热接收器103内的流体。被加热的流体可以用来产生
蒸汽，或者流体中的热能可以被转换成另一种形式的能量(例如电能)。在特定实施例中，蒸汽用于在强化采油(EOR)操作中去除地下油。
[0024] 继续参考图1，图示的太阳能集中器102是接收太阳辐射100并沿着焦线集中太阳辐射100的线聚焦
反射器。接收器103沿焦线布置，用以接收集中后的太阳辐射100。致动器104可选地围绕对应的焦线旋转太阳能集中器102以追踪太阳的日常和/或季节性移动，这增加了捕获和转换的能量的总量。在其他实施例中，太阳能集中器可以具有如第8，748，731号美国
专利中所描述的其他配置(例如，点
光源集中器、菲涅
耳集中器等)，其通过引用并入本文。如图1所示，电力线105可向致动器104提供电力(例如，交流电(AC))来移动太阳能集中器102。在特定的实施例中，电力线105可将交流电传输到电子设备外壳110内的电力逆变器(例如，AC-DC)，所产生的直流电经由电导管106被引导至致动器104。
[0025] 接收器103起到光-热转换器的作用。接收器103吸收太阳能，将其转化为热量并将热量传递给热传输介质，例如
水、蒸汽、油或熔盐。因此，接收器103可以是管道或者导管。在第8，915，244号美国专利中进一步描述了用于支持接收器103和太阳能集中器102的代表性设置，该专利通过引用并入本文。
[0026] 如图1示意性地示出，电子设备外壳110位于太阳能收集结构101中，例如，位于太阳能收集结构101的底部之上(在特定实施例中，位于底部之上0.5米处)。电子设备外壳110可以由三条支腿119
支撑，使空气可以在电子设备外壳110之下流动。电子设备外壳110的外部122可以由诸如
钢、
铝或二者的组合构成。电子设备外壳110可以包括绝缘材料116，例如在电子设备外壳110的内部。
[0027] 绝缘材料116可以包括玻璃
纤维、矿
棉、
纤维素、塑料、聚苯乙烯，和/或其他合适的
聚合物材料。绝缘材料116可以防潮，以减少在操作期间绝缘材料的降级。将绝缘材料116置于电子设备外壳110内部的一个优点在于减少了
接触到绝缘材料116的水汽，相较于将绝缘材料116置于电子设备外壳110的外壁122上，因为后者的环境具有更高的
含水量。
[0028] 如图1示意性地示出，电子部件115可以被包含于电子设备外壳110内，例如，在第一部分111处。电子部件115可以用于操作或监控太阳能收集过程。电子部件115的代表性示例为控制器、
微控制器、处理器、交流-直流(AC-DC)转换器、存储用于操作控制器的
算法的计算机可读介质、
热电偶、
传感器(例如温度和/或湿度)、电气面板、印刷
电路板和/或其他电路。在一个特定的示例中，电子部件115可以用来引导致动器104旋转太阳能集中器102。
[0029] 在一些实施例中，电子部件115包括控制一个或多个可致动部件(所示为可致动部件130-131)的控制器123和/或太阳能收集结构101内的其他部件。虽然图示电子部件115和/或控制器123位于电子设备外壳110内(例如，位于第一部分111处)，但是在一些实施例中，控制器123可以位于电子设备外壳110外(例如，附于支撑腿119上)。控制器123可以包括或被耦合于
存储器，该存储器用于存储控制可致动部件130-132的指令。可致动部件130-132和空气管道120可用于将空气引入电子设备外壳110或减少进入电子设备外壳110的空气量。可致动部件130-132可以包括根据来自控制器123的
信号而移动的门、通风口、阀和/或挡板。
[0030] 在如图1所示的配置中，可致动部件130-132关闭，这意味着该可致动部件所在的
位置至少可以减少(例如，阻碍或阻塞)进入电子设备外壳110的空气流。该可致动部件的位置是可变的，这意味着可致动部件可以在位置、形状和/或配置上改变。例如，如果可致动部件130-132是门，则其可以在打开和关闭的位置之间移动，以增加或减少流入或流出电子设备外壳110的空气流。如图2A和图2B中更详细的描述，可致动部件130-132被配置为在在允许(例如增加)气流进入电子设备外壳110的第一位置和减小(例如，防止)空气进入电子设备外壳110的第二位置之间移动。在其他实施例中，该可致动部件可以是配置为在打开和关闭的配置之间移动的阀门或其他设备。空气管道120是可选元素，其可以构成引导空气进出电子设备外壳110的气流路径的一部分，可以被调节为可致动部件130-132。
[0031] 电子设备外壳110可以包括容纳了相变材料114的第二部分112。相变材料114是一种用于通过相的变化来冷却电子设备外壳110内空气温度的物质。在特定的实施例中，相变材料114具有从90kJ/kg至450kJ/kg(或更多)的范围内的
熔化潜热和20℃至95℃的液体/固体转变温度。相变材料114的代表性示例为具有190-210kJ/kg范围内的熔化潜热和40℃至55℃的液体/固体转变温度(例如54.5℃)的石蜡。石蜡通常价格低廉、无毒、稳定，且适用于预期的温度范围。在其他实施例中，相变材料可以包括其他材料，例如共晶、盐水合物和/或
脂肪酸。
[0032] 在所述太阳能收集结构中使用相变材料的一个优点在于当处于高温时(如白天)，相变材料从周围的空气中吸收大量的热量，例如，作为显热和潜热；在低温时(如夜间)加热，相变材料会凝固。相变材料凝固后(如夜间)，当温度再次升高(如下一个白天发生)，其可以再次用来吸收热量作为显热和潜热。如图1所示，相变材料114位于多个堆叠的托盘113中。参考图2A和2B描述了相变材料114和托盘113的更多细节。
[0033] 电子设备外壳110还可以包括风扇117和延伸穿过隔板121的空气通道118。空气通道118组成了从第一部分111到第二部分112的气流路径的一部分，风扇117可用来在第一部分111和第二部分112之间通过空气通道118引导空气。特别地，风扇117可将热空气从第一部分111导入第二部分112。在其他实施例中，隔板121和/或风扇117可以移除(例如，在对流和/或其他力足以适当地引导空气的情况下)。
[0034] 虽然图1阐述了太阳能收集结构101的一些实施例，但还有技术的若干其他实施例可以具有与本部分描述的不同的配置和/或部件。例如，除太阳能集中器102、接收器103和致动器104或者作为其替代，光伏电池(PV)可以用于收集太阳能并输出电能。再例如，该电子设备外壳可以不具备第一部分111、第二部分112及隔板121。而在一些实施例中，电子设备外壳110可能具有由其外壁122限定的单个空腔，只要仍能控制空气流依次通过相变材料114和电子部件115，就可实现此结构。此外，在一些实施例中，可致动部件130-132可分别被放置在电子设备外壳110上(例如，在电子设备外壳110的顶部、底部或侧面)。另外，可致动部件的数量可以减少(如，减少至一扇门)或者增加(例如，增加至五扇或更多的门)。而且，电子设备外壳110在该太阳能收集结构中的位置也可能不同(例如，更高或者更低，包括在地面以下)。虽然图1未示出，但该电子设备外壳110可位于太阳能收集结构内的相对于其他在结构内的位置接收到较少的太阳光的位置(例如，位于阴影区域中，该结构位于北半球的情况下位于其北侧，或者该结构位于南半球的情况下位于结构的南侧)。
[0035] 另外，虽然未在图1中示出，在其他实施例中，相变材料114可以位于其他位置。在一些实施例中，相变材料114可以被容纳在经由空气通路连接到电子设备外壳110的单独外壳中。在另一个实施例中，相变材料114可以位于将其从一个位置移动到另一个位置的可移动托盘或其它装置上。例如，在夜间，相变材料114可以被移至电子设备外壳110的外部；而在白天，其可以被移至电子设备外壳110内部。根据一天的不同时间将相变材料114放置在不同位置的一个优点在于可以提高热传递速率。相反地，保持相变材料114位置固定的优点在于固定的位置不那么复杂。
[0036] 电子设备外壳
[0037] 图2A和图2B是根据本技术的实施例配置的电子设备外壳110的放大的局部示意性端视图。图2A示意性地示出了电子设备外壳110，其中可致动部件130-132处于打开的位置以增加进入电子设备外壳110的空气流。图2B示意性地示出了电子设备外壳110，其中可致动部件130-132处于关闭的位置以减少或消除进入电子设备外壳110的空气流。如下面的详细描述，电子设备外壳110在较为温暖的期间(例如，中午)关闭，并在较为寒冷的期间(例如，半夜)打开，从而调节电子设备外壳110内的温度。
[0038] 参考图2A，可致动部件130-132沿气流路径(由字母a-f表示)设置以引导空气进出外壳110。特别地，第一和第二可致动部件130、131被设置为允许空气进出外壳110，而且第三可致动部件132被设置为引导空气进入电子设备外壳110以使得空气在开放循环中通过电子部件115之前首先通过相变材料114。如双阴影标记所示，由于暴露在来自外壳110之外的相对较冷的气流中，相变材料114为固态。
[0039] 液体密封容器层201(也称液体密封容器元件)可以位于相变材料114的周围，并且可以由聚合物(例如，聚
氨酯、高
密度聚乙烯、中密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯)构成。在特定实施例中，该容器层包括具有PE热密封层的
金属化PET(参见：例如，http：//sorbentsystems.com/pakvf4c-tubing.html)。其他合适的聚乙烯化合物在https：//en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene_terephthalate中公开。更合适的材料包括双轴取向的PET
薄膜(如 )，其可以通过将金属薄膜
蒸发到该薄膜上来
镀铝，从而降低渗透性并使其具有反射性和不透明性(MPET)。根据实施例，容器层可以是刚性的(如盒子)或柔性的(如袋子)。若为刚性，密封层201可以包含金属或其他适当的材料。在一些实施例中，液体密封容器层201填充有足够的相变材料114以在液体密封容器层201的表面产生
张力；由于相变材料114可能随其相的变化而膨胀或收缩，该容器层不是完全填充的。液体密封容器层201可以具有适合于提高其耐久性的厚度(例如，从5毫米到100毫米)，提供与相邻空气适当的热交换(以合理的成本)，并降低相变材料114溢出或扩散到电子设备外壳110内的可能性。如稍后所述，后面的功能也由托盘管理。
[0040] 此外，当液体密封容器层201充满相变材料114时，液体密封容器层201可以用于产生与电子设备外壳110内的空气进行热接触的大的表面积。例如，该表面积可明显大于与单个电子芯片相连的面积，如从0.01m2到1m2的范围内。通过增加液体密封容器层201的表面积，可以增加相变材料114与电子设备外壳110内的空气之间的热传递速率。此外，由于技术人员可以简便地移除现有的液体密封容器层201(例如，包含降级的相变材料114)并且用已预先填入新的相变材料114的新的液体密封容器层201替换现有的液体密封容器层201，因此可以很容易地对相变材料114进行维护。
[0041] 相变材料114具有的化学和物理性质有利于在较温暖的期间(如中午)将热量传入该材料，并且在较为寒冷的期间(如夜间)将热量从材料中传出。相变材料114的化学和物理性质的选择至少在一定程度上基于其潜热、熔点和导热系数。潜热是指导致材料相变而没有相应的温度变化(如增加)的能量。一般情况下，具有高潜热(例如，100kJ/kg到450kJ/kg)的相变材料比具有低潜热(例如，少于50kJ/kg)的相变材料更优，其原因在于高潜热使得更多的热量能够被传递到相变材料中。当暖空气与相变材料进行热接触时，该相变材料可能熔化，当冷空气与相变材料进行热接触时，该相变材料可能凝固。该相变材料可以经历多次这些循环(例如，500次、1000次、3000次、10000次或更多)，这使得相变材料特别适合于低维护的热交换介质。
[0042] 相变材料114也需要具有适当的熔点，例如根据电子设备外壳110的工作温度。若相变材料114的熔点高于电子设备外壳110的工作温度，那么在正常工作期间，相变材料114将不会发生相变。例如，电子部件115可能具有推荐的最高工作温度65℃，这意味着该电子部件在温度高于该温度时可能发生故障。可以选择熔点低于该推荐工作温度65℃的相变材料114，使得在达到推荐工作温度之前该相变材料就会熔化，以吸收大量的热量作为潜热。相变材料114的目标温度可以基于各种因素，包括环境的温度范围，电子部件的期望的工作温度，电子部件的最大工作温度，和/或电子部件故障保护的温度。
[0043] 除潜热和熔化温度外，相变材料114还可能具有目标导热系数。导热系数指的是热量通过材料的速率，通常表示单位时间通过单位面积的热量，其中每单位距离的温度梯度是1度。一般地，导热系数越高，热量传入材料的速率越高。因此，相变材料114通常选择高目标导热系数，如高于0.1W/mK。合适的相变材料的代表性示例包括石蜡(有机)、盐水合物(无机)、脂肪酸(有机)和/或蜡(例如石蜡，
植物蜡和/或蜡的组合)。廉价相变材料的一个例子是石蜡，其适用于内部温度超过35℃的太阳能结构。下述表1列出了有代表性的合适的相变材料的性质。例如，相变材料(PCM)1-4可用于温暖环境中(如温度超过50℃的外壳中)的太阳能收集操作。合适的石蜡混合物可从加拿大安大略省多伦多的IGI公司获得(http：//www.igiwax.com/igi-products/paraffinwax.html)，并且通常包括含有二十至四十个
碳原子的
烃分子。
[0044] 表1相变材料(PCM)的性质
[0045] PCM 1 PCM 2 PCM 3 PCM 4
熔点(℃) 53.9 50.6 54.8 54.5
潜热(J/g) 199.1 184.8 209.3 206.9
导热系数(W/mK) 0.266-0.278 0.238-0.243 0.257-0.259 0.247-0.248
[0046] 如图2A所示，将相变材料114
定位于与气流路径热连通，如箭头a-f所示。当控制器123指示可致动部件130-132移动至打开位置时，空气可从右侧(如箭头a所示)流入空气管道120，并如箭头b所示，向上流入电子设备外壳110的第二部分112。该气流路径继续向上并越过托盘113承载的相变材料114。如箭头c所示，当相变材料114为液态
时空气与相变材料
114热连通，空气可通过传导和/或对流将热量从相变材料114上移除。该过程通常在夜间发生，用以凝固相变材料114(例如，夜间温度下降了几个小时之后)。如箭头d所示，风扇117引导空气进入电子设备外壳110的第一部分111内。在第一部分111内，空气与电子部件115热连通。夜间，电子部件115通常比白天活动性更低，因而可能不会向气流传递大量的热量。热量被传入空气中之后，电子设备外壳110引导空气进入空气管道120(如箭头e所示)，而后流出到太阳能收集结构101的内部(如图1所示)。随着时间的推移，经由第二可致动部件131吸入电子设备外壳110的空气温度升高，相变材料114从空气中吸收热量，加热相变材料114(并可能开始液化)，并冷却电子部件115。当吸入该外壳的空气温度超过某一
阈值(如45℃)时，电子设备外壳110关闭，如下面参考图2B所述。
[0047] 控制器123可被编程为打开或关闭电子设备外壳110，例如，至少在第一配置与第二配置之间移动可
制动部件130-132，从而增加或减少流入该外壳的空气。移动可致动部件130-132的指令可能基于输入。输入可以包括时间(例如一天中的某个时间)、在外壳内部检测到的温度、在外壳外部检测到的温度、预测温度(例如基于天气预报)、日出和日落时间表和/或相关时间，或者温度参数。例如，控制器123可以根据一天中的某个时间(例如上午8时)、太阳能收集结构101内部的预测温度(如45°C)、和/或在预设的某一时间段后(如5分钟，8小时)打开或关闭可致动部件130-132。在另一个例子中，控制器123可以在发出移动可致动部件130-132的信号之前先等待10分钟的时间。
[0048] 图2B示意性地示出了处于关闭配置的电子设备外壳110，其中可致动部件130-132是关闭的。该关闭配置防止或显著地限制了空气流入电子设备外壳110中。在特定实施例中，基于已达到或超过目标温度、已达到或经过目标时间的指示，可致动部件130-132被关闭。通常在外壳110外的空气温暖或炎热的时间(如中午或下午)，控制器123指示可致动部件130-132移动至关闭位置。当可致动部件130-132位于关闭位置时，如箭头b和箭头d所示的气流路径缩小至电子设备外壳110内部的闭合回路。换言之，位于其关闭位置的可致动部件130-132减少(例如，消除)从电子设备外壳110的外部进入其内部的气流。在关闭配置中，电子设备外壳110内的空气循环，从而与相变材料114以及电子部件115热接触。如图2B所示，相变材料114可以熔化(如单阴影所示)。根据与相变材料接触的时间段以及空气的温度，相变材料可能部分熔化或者完全熔化。
[0049] 继续参考图2B，当可致动部件130-132位于关闭位置时，相变材料114可以继续存储热量。当相变材料114处于完全液态时，其可以继续吸收热量作为显热(例如，状态不变)。
[0050] 同时查看图2A和图2B，电子设备外壳110可以在一天较冷的时间段内(如夜晚)打开以冷却其内部，并且在较温暖的时间段内(如白天)关闭以减少电子设备外壳内部的温度升高。当电子设备外壳110打开时，外壳110外的相对较冷的空气冷却并凝固相变材料114。在该配置中，气流还可以冷却电子部件115至少达到某个点。当门关闭时，再循环空气继续冷却电子部件115，并将热量传递到相变材料114以使其液化或部分液化。
[0051] 图3是根据本技术的另一实施例配置的电子设备外壳110的局部剖视图。图3包含许多在图2A中所示的相同的元件，但包括以不同取向定位的托盘113和相变材料114。将托盘113布置为垂直取向的一个优点在于在该取向中，当空气沿着相变材料114加热时，空气的自然
浮力可以作为风扇117的补充以驱动空气流动。与图2A和图2B所示的三面外壁相比，如图3所示的托盘113也包含四面外壁。第四面外壁提供了潜在地将相变材料114维持在垂直取向的附加结构。随着相变材料114从固体变为液体，该液体倾向于聚集在池中的托盘113的底部。第四面外壁可以防止相变材料114集中在托盘113的底部。
[0052] 图4A是根据本技术的实施例配置的电子设备外壳110的部分的放大等距视图。如图4A所示，该电子设备外壳的第二部分112包含风扇117、空气通道118(位于与图1、图2A-B及图3中所示位置不同的位置)、空气管道120、托盘113、隔板121、可致动部件132、通风孔403、
支架支撑结构405以及箭头a-i所示的气流路径。一般地，通风孔403与上述图2A中描述的第一和第二可致动部件130-131具有相同的功能。此外，支架支撑结构405是倾斜的，与非倾斜的支架相比，这种结构使得托盘113相互交错，并使托盘之间的气流增加。
[0053] 如图4A所示，空气可以沿如箭头a-i所示的气流路径流动，从而与托盘113(图4中未显示)中的相变材料热接触。如在第一位置(如打开)示出的通气孔403使得空气可以流入电子设备外壳110内，例如，用于凝固相变材料。风扇117可以引导空气从电子设备外壳110的第二部分112进入其第一部分111(位于电子设备外壳110的后面)，从而冷却电子部件。如箭头h和i所示，空气通过空气通道118离开第一部分111，从而离开电子设备外壳110，而不经过托盘113。
[0054] 图4B是以关闭位置示出的图4A电子设备外壳110的放大的等距视图。如图4B所示，通风孔403和可致动部件132位于减少或消除流入电子设备外壳110的空气的第二位置。因此，空气在托盘113上的第二部分112中形成闭合循环，而后进入第一部分111，并返回第二部分112。如上参考图2B所述，该配置通常应用于外部温度最高的白天(如高于30℃)，且使用相变材料冷却空气。
[0055] 图5是图4A和4B中所示的电子设备外壳110的一部分的端视图。如图5所示，电子设备外壳110的第一部分111中容纳电子部件115(例如，电线、电子面板、存储器及相关的电子设备)。空气可通过风扇117进入第一部分111，并通过空气通道118离开。
[0056] 图6示出了根据本技术的实施例配置的系统的模拟结果。X轴表示以小时和分钟为单位的时间，Y轴表示电子设备外壳的内部温度。图表右上方的图例显示了相变材料提供和不提供冷却的情况下，电子设备外壳的内部温度。该图例还包括电子部件的推荐工作温度极限(约65℃)，其可以作为如上所述的目标温度。如图6所示，通过白天从电子部件吸收热量并在夜间释放热量，相变材料显著降低了外壳的内部温度。由于在较为温暖的期间(如白天)相变材料一直吸收热量，电子设备外壳内的空气温度降低，并使电子部件保持在推荐工作温度极限以下。
[0057] 作为模拟的一部分，将电子设备外壳的外部温度保持为85℃，在没有相变材料的情况下保持约9.5个小时，而在有相变材料的情况下保持约16.25个小时。经过这段时间后，将电子设备外壳的外部温度降至35℃。在温度高于45℃时，将门关闭，而在温度低于45℃时，将其打开。如果所述没有相变材料情况下的测试在内部温度达到65℃(代表性的电子部件工作温度极限)之前结束，该测试将仅持续约2小时。因此，相变材料在该模拟中为额定温度为65℃的电子部件增加了14.25小时的热保护。
[0058] 从上述内容可以看出，描述本技术的特定实施例是出于说明的目的，但可以在不背离所公开的技术的
基础上对其进行各种
修改。例如，该系统可包括监控电子设备外壳内部温度的热电偶。如果该系统确定该温度已超过目标温度(例如，电子部件的故障安全温度或者推荐最高工作温度)，该系统可以关闭电子部件。例如，光伏电池和太阳能集中器可以结合使用或单独使用。上述气流路径在相变材料与电子部件之间延伸，并可以延伸至其中一者或全部两者之外。因此，可致动部件可位于电子部件和相变材料之间，或者位于其中其中一者或全部两者的上游或下游。
[0059] 本技术的附加实施例可包括其他设置。例如，地面可用作
散热器。例如，通过地
下管道(在白天和夜晚都保持相对稳定和相对较低的温度)以及将空气循环进入所述外壳和/或结构中的风扇，操作者可以在不使用有效的空调的情况下控制内部温度。这种地下管道还可以执行多种功能，例如，承载用于供电/通信的
电缆，以及冷却电子设备外壳。
[0060] 此外，虽然与所公开的技术的某些实施例相关联的优点已经在这些实施例的上下文中进行了描述，但是其他实施例也可以表现出这样的优点，并且并不是所有的实施例都需要显示出这样的优点才落入本技术的范围内。相应地，本公开和相关技术可以涵盖这里没有明确示出或描述的其他实施例。
[0061] 如在此使用的词“或”是指一组项目的任何可能的排列。例如，短语“A、B或C”是指A、B、C或其任何组合中的至少一个，例如以下中的任何一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C或任何项目的多个，如A和A；B、B和C；A、A、B、C和C等等。
