Транспирационное охлаждение для ультрамобильных персональных компьютеров с пассивным охлаждением

Изобретение относится к области электронной техники. В некоторых вариантах исполнения применяется транспирационное охлаждение для пассивно охлаждаемых ультрамобильных персональных компьютеров. Электронное устройство имеет множество устройств микросхемы, источник питания для снабжения электроэнергией устройств микросхемы, шасси для размещения устройств микросхемы и источника питания, обшивку для закрытия шасси. Обшивка содержит водоупорный внутренний слой, водопоглощающий средний слой и внешний слой, содержащий микропоры. Технический результат - повышение надежности работы электронного устройства. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты исполнения настоящего изобретения, как правило, относятся к области устройств с пассивным охлаждением и, в частности, к транспирационному охлаждению для ультрамобильных персональных компьютеров с пассивным охлаждением.

Уровень техники

Требование более мощных переносных электронных устройство создает проблемы, связанные с тем, чтобы предотвращать слишком сильное нагревание таких устройств при эксплуатации. Решения с пассивным охлаждением предпочтительнее, так как против шумных вентиляторов существует потребительское предубеждение. Как правило, если температура обшивки может повышаться до 45°С, то решение по охлаждению считается неприемлемым.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение иллюстрируется с помощью примеров и не ограничивается фигурами на прилагаемых чертежах, на которых одинаковые ссылки обозначают одни и те же элементы и на которых:

на фиг.1 изображен поперечный вид примера пассивно охлаждаемого ультрамобильного персонального компьютера с транспирационным охлаждением в соответствии с одним из примеров вариантов исполнения изобретения;

на фиг.2 изображен поперечный вид обшивки ультрамобильного персонального компьютера, изображенного на фиг.1, в соответствии с одним из примеров варианта исполнения изобретения;

на фиг.3 изображен поперечный вид ультрамобильного персонального компьютера, изображенного на фиг.1, соединенного с источником воды, в соответствии одним из примеров варианта исполнения изобретения;

на фиг.4 изображена блок-схема примера электронного устройства, пригодного для реализации транспирационного охлаждения, в соответствии с одним из примеров варианта исполнения изобретения.

Подробное описание изобретения

В следующем описании в целях разъяснения предложено множество специальных деталей, с тем чтобы обеспечить полное понимание изобретения. Однако специалисту в области техники будет ясно, что варианты исполнения изобретения могут применяться без этих специальных деталей. В других случаях, конструкции и устройства изображены в виде блок-схемы, чтобы избежать затруднений понимания изобретения.

Ссылки, использующиеся в данной спецификации, на «один вариант исполнения» или на «вариант исполнения» означают, что определенная функция, конструкция или характеристика, описанная в связи с данным вариантом исполнения, включена, по меньшей мере, в один вариант исполнения настоящего изобретения. Таким образом, выражения «в одном варианте исполнения» или «в варианте исполнения» в разных местах настоящей спецификации не обязательно относятся к одному и тому же варианту исполнения. Более того, отдельные функции, конструкции или характеристики могут комбинироваться любым подходящим способом в одном или нескольких вариантах исполнения.

На фиг.1 изображен поперечный вид примера пассивно охлаждаемого ультрамобильного персонального компьютера с транспирационным охлаждением в соответствии с одним из вариантов исполнения настоящего изобретения. Как видно на фигуре, ультрамобильный персональный компьютер 100 включает одну или несколько обшивок 102, шасси 104, устройства 106 микросхемы, источник 108 питания, дисплей 110 и поверхность 112.

Обшивка 102, как подробно описано в ссылке на фиг.2, обеспечивает транспирационное охлаждение для ультрамобильного персонального компьютера 100. В одном из вариантов исполнения обшивка 102 сконфигурирована для ручной переноски пользователем. Транспирационное охлаждение здесь представляет собой решение для охлаждения, с помощью которого удаляется тепло с помощью испарения воды, обеспечивая значительно лучшие результаты, чем при естественной конвекции и излучении. Хотя видно, что обшивка 102 окружает шасси 104, она может непосредственно контактировать с устройствами 106 микросхемы и/или источником 108 питания.

Шасси 104 представляют собой кожух для устройств 106 микросхемы и источника 108 питания. Шасси 104 могут состоять из металла и могут предлагать точки крепления для печатной платы (не показана).

Устройства 106 микросхемы представляют собой функциональные компоненты ультрамобильного персонального компьютера 100 и при работе на полной мощности могут потреблять электричество в несколько ватт, которая преобразуется в тепло. Устройства 106 микросхемы могут быть соединены с теплоотводами, которые не показаны на фигурах.

Источник 108 питания может представлять собой перезаряжаемую батарею, подающую электричество на устройства 106 микросхемы. Источник 108 питания может иметь заряд, вырабатываемый за несколько часов эксплуатации, поэтому может потребоваться перезарядка.

Дисплей 110 может представлять собой жидкокристаллический дисплей (ЖКД), обеспечивающий графический пользовательский интерфейс для ультрамобильного персонального компьютера 100.

Поверхность 112 может быть включена в ультрамобильный персональный компьютер 100 для обеспечения защиты в случае соединения с источником воды, как видно на фиг.3.

На фиг.2 показан поперечный вид обшивки ультрамобильного персонального компьютера, изображенного на фиг.1, в соответствии с одним из примеров вариантов исполнения изобретения. В соответствии с одним из примеров вариантов исполнения обшивка 102 включает в себя один или несколько водопоглощающих слоев 202, размещенных между водоупорным слоем 204 и внешним слоем 206.

Водопоглощающий слой 202 представляет собой материал или комбинацию материалов, способных поглощать и, по меньшей мере, временно удерживать воду. В одном варианте исполнения водопоглощающий слой 202 является термочувствительным гидрогелем, таким как привитая акриловой кислотой карбоксиметилцеллюлоза, описанная в статье Water-Absorbing Characteristics of Acrylic Acid-Grafted Carboxymethyl Cellulose Synthesized by Photografting, Shin Kuwabara and Hitoshi Kubota, Journal of Applied Polymer Science, Vol.60, 1965-1970 (1996). В одном варианте исполнения водопоглощающий слой 202 имеет гигроскопичность, изменяющуюся в зависимости от температуры. В одном варианте исполнения гигроскопичность водопоглощающего слоя 202 выше при более низких температурах и ниже при более высоких температурах со значительным падением гигроскопичности при температуре около 30°С. В одном варианте исполнения, водопоглощающий слой 202 является губкой. Водопоглощающий слой 202 может поглощать воду из атмосферного воздуха или может требовать добавления жидкой воды.

По мере использования персонального компьютера 100 и повышения температуры его внутренних компонентов обшивка 102 также нагревается. Вода, ранее поглощенная водопоглощающим слоем 202, может затем высвобождаться либо за счет снижения гигроскопичности водопоглощающего слоя 202, либо другим способом. Такая высвобожденная вода может затем испаряться и тем самым лишать обшивку 102 части тепла. В одном варианте исполнения толщину водопоглощающего слоя 202 определяют таким образом, чтобы обеспечить достаточное значение гигроскопичности для того, чтобы поддерживать эффект транспирационного охлаждения, по меньшей мере, до того момента, когда батарея может потребовать перезарядки. В одном варианте исполнения водопоглощающий слой 202 имеет толщину 1 мм.

Водоупорный слой 204 предотвращает контакт воды с устройствами 106 микросхемы и источником 108 питания. В одном варианте исполнения водоупорный слой 204 изготовлен из пластмассы. В другом варианте исполнения водоупорный слой 204 изготовлен из металла. В одном варианте исполнения водоупорный слой 204 объединен с шасси 104.

Внешний слой 206, по существу, покрывает водопоглощающий слой 202 и обеспечивает отверстия для поступления и выхода воды из водопоглощающего слоя 202. В одном варианте внешний слой 206 изготовлен из пластмассы. В другом варианте исполнения внешний слой 206 изготовлен из резины. Как видно, внешний слой 206 включает в себя микропоры 208 и входное отверстие 210. Для предотвращения выхода воды из водопоглощающего слоя 202, когда ультрамобильный персональный компьютер 100 не используется, внешний слой 206 может включать крышку (не показано), которая может скользить или фиксироваться поверх отверстий во внешнем слое 206.

Микропоры 208 могут иметь диаметр, по существу, достаточно большой для обеспечения проникновения воды и достаточно малый для предотвращения проникновения частей водопоглощающего слоя 202.

Входное отверстие 210 может иметь воронкообразное отверстие для обеспечения более легкого добавления воды к водопоглощающему слою 202. В одном варианте исполнения входное отверстие 210 сконфигурировано так, чтобы соединяться с форсункой (не показана) источника воды.

На фиг.3 показан поперечный вид ультрамобильного персонального компьютера, изображенного на фиг.1, соединенного с источником воды в соответствии с одним из примеров вариантов исполнения изобретения. Как видно, ультрамобильный персональный компьютер 100 соединен с источником 300 воды, содержащим воду 304. Губа 302 источника 300 воды поддерживает поверхность 112 и тем самым предотвращает ультрамобильный компьютер 100 от падения полностью в источник 300 воды. Вода 304 может проникать в водопоглощающий слой 202 обшивки 102 через отверстия во внешнем слое 206. Водоупорный слой 204 предотвращает контакт воды 304 с устройствами 106 микросхемы или источником 108 питания.

На фиг.4 изображена блок-схема примера электронного устройства, пригодного для реализации транспирационного охлаждения в соответствии с одним из примеров вариантов исполнения изобретения. Электронное устройство 400 представляет собой любое из широкого диапазона традиционных и нетрадиционных электронных устройств, портативных компьютеров, сотовых телефонов, абонентских устройств беспроводной связи, персональных цифровых секретарей или любое электронное устройство, которое может получить преимущества от использования идеи настоящего изобретения. В соответствии с проиллюстрированным примером варианта исполнения электронное устройство 400 может включать один или несколько процессоров 402, контроллер 404 памяти, системную память 406, контроллер 408 ввода/вывода, сетевой 410 контроллер и устройства 412 ввода/вывода, соединенные, как показано на фиг.4. Электронное устройство 400 может быть заключено в обшивку, ранее описанную как вариант исполнения настоящего изобретения.

Процессор(ы) 402 могут представлять собой любую из широкого диапазона логических схем управления, включая, но не ограничиваясь одним или несколькими микропроцессорами, программируемыми логическими устройствами (ПЛУ), программируемыми логическими матрицами (ПЛМ), специализированными прикладными интегральными схемами (ASIC), микроконтроллерами и т.п., хотя настоящее изобретение не ограничивается в этом отношении. В одном варианте исполнения процессор(ы) 402 являются процессорами, совместимыми с Intel®. Процессор(ы) 402 могут иметь набор команд, содержащий множество команд машинного уровня, которые могут вызываться, например, приложением или операционной системой.

Контроллер 404 памяти может представлять собой любой тип наборов микросхем или логических схем управления, которые осуществляют интерфейс между системной памятью 406 и другими компонентами электронного устройства 400. В одном варианте исполнения соединение между процессором(ами) 402 и контроллером 404 памяти может быть описано как управляющая шина. В другом варианте исполнения контроллер 404 памяти может быть описан как северный мост.

Системная память 406 может представлять собой любой тип устройств(а) памяти, предназначенный для хранения данных и команд, которые могли или могут быть использованы процессором(ами) 402. Как правило, хотя данное изобретение не ограничено в этом отношении, системная память 406 обычно состоит из динамического запоминающего устройства с произвольной выборкой (DRAM). В одном варианте исполнения системная память 406 может состоять из памяти DRAM фирмы Rambus (RDRAM). В другом варианте исполнения системная память 406 может состоять из синхронной памяти DRAM с удвоенной скоростью обмена (DDRSDRAM).

Контроллер 408 ввода/вывода может представлять собой любой тип наборов микросхем или логических схем управления, которые осуществляют интерфейс между устройством(ами) 412 ввода/вывода и другими компонентами электронных устройств 400. В одном варианте исполнения контроллер 408 ввода/вывода может быть описан как южный мост. В другом варианте исполнения контроллер 408 ввода/вывода может соответствовать спецификации соединения периферийных компонентов (PCI) Express™ Base Specification, редакция 1.0a, PCI Special Interest Group от 15 апреля 2003 г.

Сетевой контроллер 410 может представлять собой любой тип устройств, которые обеспечивают взаимодействие электронного устройства 400 с другими электронными устройствами. В одном варианте исполнения сетевой контроллер 410 может соответствовать стандарту 802.l1b Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ИИЭР), утвержденному 16 сентября 1999 г. как дополнение к ANSI/IEEE Std 802.11 от 1999. В другом варианте исполнения сетевой контроллер 410 может являться сетевой интерфейсной картой Ethernet.

Устройство(а) 412 ввода/вывода может представлять собой любой тип устройств, периферии или компонентов, обеспечивающих ввод или вывод из электронного устройства 400.

В вышеизложенном описании в целях пояснения определено множество конкретных деталей для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако для специалиста в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение может использоваться без некоторых деталей. В других случаях на блок-схеме показаны хорошо известные конструкции и устройства.

Многие способы описаны в наиболее простой форме, однако к любому из этих способов могут быть добавлены или удалены операции, а к любому из описанных сообщений может быть добавлена или удалена информация, не отходя от базового объема настоящего изобретения. Допускается любое количество вариантов идеи изобретения в рамках объема и сущности настоящего изобретения. В этом смысле конкретные проиллюстрированные примеры вариантов изобретения не предусматривают ограничений настоящего изобретения, а только иллюстрируют его. Таким образом, объем настоящего изобретения не должен определяться специальными вышеописанными примерами, а только прямым текстом следующей формулы изобретения.

1. Электронное устройство, содержащее сетевой контроллер, системную память, процессор и обшивку, причем обшивка содержит водоупорный внутренний слой, водопоглощающий средний слой и внешний слой, содержащий микропоры.

2. Электронное устройство по п.1, в котором водопоглощающий средний слой содержит материал с гигроскопичностью, которая, по существу, чувствительна к температуре.

3. Электронное устройство по п.1, в котором водопоглощающий средний слой содержит термочувствительный гидрогель.

4. Электронное устройство по п.3, в котором термочувствительный гидрогель содержит привитую акриловой кислотой карбоксиметилцеллюлозу.

5. Электронное устройство по п.3, в котором гидрогель имеет гигроскопичность, которая значительно изменяется при температуре около 30°С.

6. Электронное устройство по п.3, в котором микропоры во внешнем слое содержат отверстия, по существу, достаточно большие для обеспечения проникновения воды и достаточно малые для предотвращения проникновения гидрогеля.

7. Электронное устройство, содержащее сетевой контроллер, системную память, процессор и обшивку, причем обшивка, по существу, покрывает сетевой контроллер, системную память и процессор и включает водоупорный внутренний слой, термочувствительный гидрогелевый средний слой и внешний слой, содержащий микропоры.

8. Электронное устройство по п.7, в котором термочувствительный гидрогель способен поглощать большее количество воды при температуре ниже приблизительно 30°С, чем при температуре выше приблизительно 30°С.

9. Электронное устройство по п.7, дополнительно содержащее воронкообразное отверстие во внешнем слое для добавления воды к термочувствительному гидрогелю.

10. Электронное устройство по п.7, в котором термочувствительный гидрогель способен поглощать воду из атмосферного воздуха.

11. Электронное устройство по п.7, дополнительно содержащее входной порт во внешнем слое для соединения источника воды с термочувствительным гидрогелем.