CN101855604B - 计算机坞站 - Google Patents

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Abstract

一种计算机坞站(10)，包括外壳(11)，所述外壳具有空气入口(12)和冷却空气出口(13)，并且容纳用于冷却气流的致冷系统(30)，所述气流被导致通过外壳(11)的内部，从空气入口(12)传送到冷却空气出口(13)。致冷系统(30)包括：将致冷剂流体泵送通过致冷回路的压缩器(31)，所述致冷回路包括冷凝器(32)和蒸发器(33)，并且优选地包括产生所述气流的通气装置(34)，所述气流被引导通过蒸发器(33)，由此被冷却和释放，通过所述冷却空气出口(13)，到达就座在坞站(10)上的计算机(20)的内部。

Description

计算机坞站
技术领域
本发明涉及一种具有致冷系统的坞站(docking station)，特别用于诸如膝上型或笔记本式计算机等的紧凑电子装置中的冷却部件。
背景技术
电子设备，特别是计算机(包括便携式计算机，例如膝上型电脑和笔记本电脑)，通常具有确定的电子部件，例如微处理器和集成电路，为了良好工作，需要它们的温度保持在某个温度范围内，所述温度范围是预先确定的并且主要低于它的上限，并且所述温度范围也保证了这些电子部件的操作性能的维持。
由于主要关注这些电子部件的处理速度的技术进步，诸如使用这样的电子部件的设备中的过热和散热的问题越来越多地成为这些电子部件的良好性能的制约因素并且成为这样的设备的改进的最大障碍之一。除了处理器以外，计算机的集成电路也具有可接受的温度范围，超出该范围，所述集成电路的和与之连接的其他电路的操作会受损，出现操作故障。计算机中的高温对用户来说也可能存在安全风险。传统的致冷系统(辐射或对流)并不能对处理能力增加的更敏感电子部件进行高效致冷，也不能使由包含这样的电子部件的设备的操作所生成的热高效消散。
计算机中的电子部件的生热的增加通常伴随着消散该热的致冷系统的更大需求。在通常具有连接到底座的屏幕元件的便携式计算机的情况下(在所述底座中安装了电子电路、键盘、电缆连接终端，并且外围设备集合到所述底座)，所述计算机的相对减小尺寸不仅使散热困难，而且使需要更大安装空间(通常在该类型的计算机中是不可获得的)的致冷系统的使用困难。
由于这些不便，电子设备工业采用了用于计算机的致冷方案，例如在文献US4434625、US5365749、US2005/0123418、US5969939、US6181553、US6415612、US6628520、US6687123、US6826047和US6950303中所述的那些致冷方案，它们中没有任何一个适用于便携式计算机(即，带有减小的尺寸，并且包括利用相变致冷剂流体作为将被引导到待冷却电子部件的强制气流的冷却装置的致冷系统)。
除了这些方案以外，文献US6837057提出了一种致冷系统，该致冷系统安装在坞站中并且使用热电元件来冷却将被引导到与坞站连接的计算机的电子部件的强制气流。在该现有方案中，强制气流由风扇吹送并且被导致通过热电元件(在固态下)的冷面以被冷却并被引导到坞站式计算机的底座，并且强制气流通过该热电元件的热面并且被引导远离计算机。在该现有技术方案中，冷却空气通过设在坞站中的管道从热电元件的冷面被引导到计算机的底座。
尽管在不需要增加便携式计算机的尺寸、重量和供电的情况下提高了便携式计算机的冷却效率，这样的现有技术方案具有低热交换效率和可应用性限制的缺陷。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种计算机坞站，其通过以高能产率操作的紧凑致冷系统提供所述计算机的热区的高效致冷。
本发明的进一步目标是提供一种例如上述的计算机坞站，其允许集合将与连接到坞站的计算机一起被供电和操作的多个外围设备。
通过提供一种计算机坞站实现了本发明的这些和其他目标，所述计算机坞站包括外壳，所述外壳具有通向外部环境的空气入口以及冷却空气出口，并且容纳用于冷却气流的致冷系统，所述气流被导致通过外壳的内部而从空气入口传送到冷却空气出口，所述致冷系统包括将致冷剂流体泵送通过致冷回路的压缩器，所述致冷回路包括冷凝器和蒸发器，所述待冷却气流被导致通过所述致冷回路，所述冷却空气出口被定位为将冷却后的气流引导到就座在坞站上的计算机的内部。
待引导到计算机的气流由典型地定位在外壳的内部中的通气装置产生，但是该气流也可以由存在于计算机的内部中的通气装置产生。
通气装置还可以提供附加气流，所述附加气流通过冷凝器和压缩器，从而被引导到外壳的热空气出口，保证了容纳在外壳中的冷凝器和压缩器两者的更高效冷却，所述外壳的内部可以适当地被分为优选带有噪声吸收板的室。
附图说明
下面将参考通过本发明的构造的例子给出的附图描述本发明，在附图中：
图1A示意性地显示了坞站和将与之连接的计算机的分解前视透视图；
图1B示意性地显示了部分剖开并且接收计算机的坞站的后视顶视透视图；
图2示意性地显示了根据本发明的第一实施例构造的坞站，其中设有致冷系统，其中通气装置在外壳内部并且借助于箭头示出了通过坞站的内部的气流；
图2A示意性地显示了在前一幅图中示出的坞站的第二实施例，并且其中通气装置具有在外壳外部并且由计算机的风扇限定的第一风扇；
图3示意性地显示了图1A、1B和2A中所示的坞站的部分剖开顶视透视图；
图4显示了坞站的截面图，所述截面沿着图3的线IV-IV获得；以及
图5略微示意性地显示了致冷系统的蒸发器和冷凝器的可能典型构造的部分剖开透视图。
具体实施方式
本发明描述了用于例如便携式的计算机20的坞站10，所述坞站10被构造为提供接纳在其中的计算机20(特别是设在所述计算机20的内部中的电子部件)的冷却。本方案不应当被视为限制于坞站，而是也适用于相关设备(例如“端口复制器”)。
坞站10带有由任何合适的材料(金属的或合成的)构成的外壳11，所述外壳具有通向外部环境的空气入口12以及冷却空气出口13。在例如图2、2A和4中所示的一个构造选择中，外壳11也具有优选布置在外壳11下部的附加空气入口14以及如前面所述的热空气出口15。
由于在外壳11下部提供附加空气入口14，外壳应当带有脚部件(未示出)以允许在外壳11内部形成进气区域，外壳还可以带有正面和侧面小裙边(未示出)以在外壳11的后下部区域执行全部进气，防止噪声从外壳11的内部直接传递到用户。
根据本发明，坞站10在它的外壳11中容纳用于冷却气流的致冷系统30，所述气流通过外壳11的内部，从空气入口12传送到冷却空气出口13。
根据本发明，致冷系统30属于如附图中所示的使用气态的致冷剂流体的机械压缩的类型(类似于家用致冷系统，例如冰箱和空调)。
致冷系统30包括将致冷剂流体泵送通过致冷闭合回路的压缩器31，所述致冷回路包括冷凝器32和蒸发器33。压缩器31使它的排放口由通过排放口消音室31b的第一管道31a连接到冷凝器32的入口。冷凝器32使它的出口借助于带有毛细部分32b或任何其他合适的限制装置的第二管道32a连接到蒸发器33的入口。蒸发器33的出口借助于通过吸气口消音室33b的第三管道33a连接到压缩器31的吸气口。
可以以现有技术公知的不同方式构造冷凝器32和蒸发器33。在图4中所示并且在图5中更详细显示的构造形式中，这些热交换器包括大体彼此平行并且由多个横管32f、33f互连的入口收集管32d、33d和出口收集管32e、33e，平行于入口收集管32d、33d和出口收集管32e、33e布置的上和下翼片32g、33g通常通过焊接或铜焊附连到所述横管，并且在横管32f、33f的上和下侧面的每一个中所述横管可以由相应的单一波状弯曲金属片形成。如图4中所示，冷凝器32可以由管状盖32h围绕，从而迫使附加气流通过它的结构并且朝着压缩器31。
优选地但不是必须地，致冷系统30还包括产生气流的通气装置34，所述气流被引导通过蒸发器33，由此被冷却，所述冷却空气出口13以一种方式被定位为将冷却后的气流引导到就座在坞站10上的计算机20的内部。
根据本发明，外壳11带有开口，它们中的一些被布置为与设在计算机20中的开口对准，使得当所述计算机20就座或位于坞站10上时，开口对准允许冷却气流通过它们的开口被引导到计算机20。
在所示构造中，坞站10包括：在其中容纳前面所述的致冷系统30的第一外壳部分11a，和计算机20就座在其中使得它的待冷却区域保持与外壳11的冷却空气出口13接触的第二外壳部分11b。在所示构造中，冷却空气出口13被限定在第二外壳部分11b中。
坞站10也可以具有与第一外壳部分11a相对的邻近第二外壳部分11b限定的支撑部分10a，并且所述支撑部分接纳并支撑计算机20的一部分。
根据本发明的一种构造形式，外壳11具有布置在所述外壳11的侧壁部分上的空气入口12，冷却空气出口13设在外壳11的上壁中，特别是在第二外壳部分11b的上壁中。热空气出口15设在外壳11的另一个侧壁中，与冷却空气出口13间隔开，并且优选地至少与空气入口12间隔开。在另一个可能的构造中，外壳11带有在侧向、在下部或在上部产生于外壳11中的单一空气入口。尽管所示构造具有与压缩器31间隔开的热空气出口15，应当理解本发明不应当限制于这些构造，原因是它也有可能将所述热空气出口15布置在邻近压缩器31的外壳11的壁中。可以在不必吸收由压缩器31的操作所导致的噪声的情况下实现该构造(未示出)。在本方案中，如前面所述，考虑到压缩器31操作时的噪声衰减，限定了附加空气入口14和热空气出口15。
在本发明的方案中，压缩器31属于线性类型，并且优选地具有可变速度(VCC)以允许自动调节将产生的用于冷却计算机20的致冷。线性压缩器属于专利申请PCT/BR2006/000286和PCT/BR2007/000098中所述的类型。
根据本发明，除了朝着冷却空气出口13通过蒸发器33的气流以外，通气装置34提供附加气流，该附加气流通过冷凝器32、通过压缩器31而被引导到外壳11的热空气出口15。
由于该布置，附加气流允许增加冷凝器中的致冷剂流体的冷凝效率，由此增加致冷系统的冷却效率，以及从坞站10的外壳11向外引导压缩器操作所生成的热。然而，应当理解，附加气流可以只通过压缩器31和冷凝器32的部分之一，以便从外壳11向外引导被相应部分加热的空气。
在实现本发明的一种方式(未示出)中，由通气装置34引导到压缩器31的空气是通过外壳11的空气入口12进入的空气，所述通气装置34因此产生待冷却并被引导到计算机的气流以及被导致通过冷凝器32和/或通过压缩器31以通过热空气出口15从外壳11向外排出的气流两者。
在图1A、1B、2、3和4所示的实施例中，通气装置34包括产生通过蒸发器33并且被引导到冷却空气出口13的气流的第一风扇34a和产生通过冷凝器32并通过压缩器31以便被引导到外壳11的热空气出口15的附加气流的第二风扇34b。应当理解第一风扇34a和第二风扇34b两者可以操作以通过外壳的空气入口使外部空气12进入外壳11，或者在另一个选择中，第一风扇34a可以从空气入口12抽吸空气并且第二风扇34b可以通过附加空气入口14从外壳11的外部抽吸外部空气。在该实施例中，通气装置34包括定位在外壳11内部并且产生通过蒸发器33以被引导到冷却空气出口13的气流的第一风扇34a。
根据图2A中示意性所示的实施例，通气装置34包括定位在外壳11外部、优选定位在计算机20的内部的第一风扇34a。在该构造中，计算机20的风扇充当致冷系统30的第一风扇34a，通过空气入口12抽吸大气空气，将它传送通过蒸发器33的内部并通过冷却空气出口13，从而产生所述冷却气流，所述冷却气流通过计算机的合适开口(未示出)被引导到计算机20的内部并且被引导到它的待冷却部分。在该构造实施例中，通气装置34还可以包括采用已经关于图1A、1B、2、3和4的实施例的第二风扇34b描述的构造和操作布置的第二风扇34b。
根据本发明，坞站10包括在外壳11的内部中限定的流体连通的多个室，以容纳致冷系统30和限定如前面所述的噪声消音室。
根据实现本发明的一种特定方式，坞站10包括在外壳11的内部中限定的第一室16，第一室通向外壳11的空气入口12，容纳仅仅在图1A、1B、2、3和4中所示的实施例中的第一风扇34a，并且也容纳在所有所示实施例中的蒸发器33，并且所述第一室16通过蒸发器33保持与第二室17流体连通，第二室通向冷却空气出口13。
根据所示构造，坞站10还包括在外壳11的内部中的第三室18，第三室接收附加气流并且容纳第二风扇34b、冷凝器32和压缩器31，并且保持与热空气出口15流体连通。
在实现本发明的一种方式中，坞站10还包括在外壳11的内部中的至少一个第四室，第四室限定排气室19，建立第三室18与热空气出口15之间的流体连通。
在所示构造中，第一室16、第三室18和第四室19设在外壳的第一部分11a中，并且第二室17设在外壳的第二部分11b中。第一室16、第三室18和第四室19由至少一个公共隔壁分开地被限定，所述公共隔壁例如以一体件设在或包含在外壳11的其他壁中。
根据实现本发明的一种方式，外壳11使它的壁的至少一部分具有噪声吸收特性，所述噪声吸收壁被制造或涂覆有噪声吸收材料，例如噪声吸收板19b。
为了最小化操作时压缩器31的噪声传递到外壳11和在坞站10的外部的环境，本方案为所述坞站10提供了排气室19，所述排气室包括串联布置并且保持彼此流体连通的多个消音室19a。消音室19a也在内部并且优选地设置有噪声吸收板19b。
在本方案中，由第三室18和由消音室限定的部分中的至少一个在内部带有噪声吸收板19b。
根据本发明的一个可能的构造形式(未示出)，第一室16具有空气入口12，第二室17限定冷却空气出口13，并且排气室19具有热空气出口15。在该构造中，通气装置34将通过空气入口12进入的空气分配到冷却空气出口13和热空气出口15，原因是未设置附加空气入口14。
在附图中所示的实现本发明的另一种方式中，其中外壳11具有附加空气入口14，附加气流通过该附加空气入口进入外壳11的内部，所述附加空气入口14被限定为通向第三室18的内部，第三室容纳通气装置34的第二风扇34b、冷凝器32和压缩器31。
对于上述任何构造，所述的坞站10包括在它的外壳11的内部中的至少一个排气室19，所述排气室建立第三室18与热空气出口15之间的流体连通。
在实现本发明的一种方式中，坞站10也包括冷凝水收集装置40，该冷凝水收集装置布置在外壳11的第一室16的内部中并且保持与图4中虚线所示的采用管道或通道的形式的排水装置50流体连通，所述排水装置通过重力将冷凝水引导到外壳11的外部。冷凝水收集装置40和排水装置50被设计为防止蒸发器33中的冷凝到达坞站10的内部部件，损坏它或也损害计算机20或操作计算机的用户。在本发明的一个特定实施例中，冷凝水收集装置40由布置在蒸发器33之下的收集盘41限定。
在实现本发明的另一种方式中，如相同的图4中实线所示，坞站10包括也采用收集盘41的形式的冷凝水收集装置40，所述收集盘布置在蒸发器33之下并且保持与采用蒸发盘61的形式的冷凝水蒸发装置60流体连通，所述蒸发盘邻近压缩器31，优选地在压缩器之下布置在第三室18的内部中。俘获在收集盘41中的冷凝水通过重力由管道70引导到蒸发盘61中，使得来自蒸发器33的冷凝水由压缩器31的操作所生成的热蒸发，然后被引导到热空气出口15，因此防止冷凝水到达坞站10的内部部件，损坏它、或计算机20或操作它的用户。
除了致冷系统20以外，本坞站10包括多个外围设备以用于将计算机20安装在坞站10中，并执行所述计算机20的操作，并且也监视所述计算机20的工作条件，例如它的工作温度、空气湿度、环境温度、电源的电压等。除了别的以外，将与坞站式计算机20相关联的外围设备可以包括键盘、多媒体、监视器等，尽管未示出，它们被视为将连接到坞站10的外壳11的附件。
尽管在本文中仅仅举例说明了本发明的一个典型实施例，应当理解可以对涉及的不同部件的形状、数量和布置进行改变而不脱离在本发明说明书附带的权利要求中限定的创新概念。

Claims (12)

1.一种计算机坞站，该计算机坞站包括外壳(11)，所述外壳具有通向外部环境的空气入口(12)以及冷却空气出口(13)，并且容纳用于冷却气流的致冷系统(30)，所述气流被导致通过外壳(11)的内部从空气入口(12)传送到冷却空气出口(13)，其特征在于，所述致冷系统(30)包括将致冷剂流体泵送通过致冷回路的压缩器(31)，所述致冷回路包括冷凝器(32)和蒸发器(33)，待冷却气流被导致通过所述致冷回路，所述冷却空气出口(13)被定位为将冷却后的气流引导到就座在坞站(10)上的计算机(20)的内部，所述气流由定位在所述外壳(11)的内部中的通气装置(34)产生，所述通气装置(34)还提供附加气流，所述附加气流被导致通过所述冷凝器(32)和所述压缩器(31)，以便被引导到所述外壳(11)的热空气出口(15)，所述通气装置(34)包括：产生通过所述蒸发器(33)并且被引导到所述冷却空气出口(13)的强制气流的第一风扇(34a)，以及产生附加强制气流的第二风扇(34b)，所述通气装置还包括在所述外壳(11)的内部中限定的第一室(16)，该第一室通向所述外壳(11)的空气入口(12)并且容纳所述第一风扇(34a)和所述蒸发器(33)，并且通过所述蒸发器(33)保持与第二室(17)流体连通，所述第二室(17)通向所述冷却空气出口(13)。
2.如权利要求1所述的坞站，其特征在于，所述坞站还包括在所述外壳(11)的内部中的第三室(18)，该第三室接纳所述附加强制气流并且容纳所述第二风扇(34b)、所述冷凝器(32)和所述压缩器(31)，并且保持与所述热空气出口(15)流体连通。
3.如权利要求2所述的坞站，其特征在于，所述外壳(11)包括通向所述第三室(18)的内部的附加空气入口(14)。
4.如权利要求3所述的坞站，其特征在于，所述坞站还包括在所述外壳(11)的内部中的至少一个排气室(19)，该排气室(19)建立所述第三室(18)与所述热空气出口(15)之间的流体连通。
5.如权利要求4所述的坞站，其特征在于，所述排气室(19)包括多个消音室(19a)，所述消音室串联布置并且保持彼此流体连通。
6.如权利要求5所述的坞站，其特征在于，由所述第三室(18)和由所述消音室(19a)限定的部分中的至少一个部分在内部设置有噪声吸收板(19b)。
7.一种计算机坞站，该计算机坞站包括外壳(11)，所述外壳具有通向外部环境的空气入口(12)以及冷却空气出口(13)，并且容纳用于冷却气流的致冷系统(30)，所述气流被导致通过外壳(11)的内部从空气入口(12)传送到冷却空气出口(13)，其特征在于，所述致冷系统(30)包括将致冷剂流体泵送通过致冷回路的压缩器(31)，所述致冷回路包括冷凝器(32)和蒸发器(33)，待冷却气流被导致通过所述致冷回路，所述冷却空气出口(13)被定位为将冷却后的气流引导到就座在坞站(10)上的计算机(20)的内部，所述气流由通气装置(34)产生，所述通气装置包括第一风扇(34a)，第一风扇定位在外壳(11)外部并且产生所述气流，所述气流通过蒸发器(33)并且被引导到冷却空气出口(13)，所述第一风扇(34)定位在计算机(20)的内部中，所述通气装置(34)还包括第二风扇(34b)，该第二风扇在所述外壳(11)内部并且产生通过所述冷凝器(32)并通过所述压缩器(31)以被引导到所述外壳(11)的热空气出口(15)的附加气流，所述外壳(11)包括附加空气入口(14)，所述附加气流通过所述附加空气入口进入所述外壳(11)中，所述附加空气入口(14)设在所述外壳(11)中的下部，所述外壳包括在所述外壳(11)的内部中限定的第一室(16)，该第一室(16)通向所述外壳(11)的空气入口(12)，容纳所述蒸发器(33)，并且通过所述蒸发器(33)保持与第二室(17)流体连通，该第二室(17)通向所述冷却空气出口(13)。
8.如权利要求7所述的坞站，其特征在于，所述坞站还包括在外壳(11)的内部中的第三室(18)，该第三室接纳所述附加气流并且容纳所述第二风扇(34b)、所述冷凝器(32)和所述压缩器(31)，并且保持与所述热空气出口(15)流体连通。
9.如权利要求8所述的坞站，其特征在于，所述外壳(11)包括通向所述第三室(18)的内部的附加空气入口(14)。
10.如权利要求8所述的坞站，其特征在于，所述坞站还包括在所述外壳(11)的内部中的至少一个排气室(19)，所述排气室建立所述第三室(18)与所述热空气出口(15)之间的流体连通。
11.如权利要求10所述的坞站，其特征在于，所述排气室(19)包括多个消音室(19a)，所述消音室串联布置并且保持彼此流体连通。
12.如权利要求11所述的坞站，其特征在于，由所述第三室(18)和由所述消音室(19a)限定的部分中的至少一个部分在内部设置有噪声吸收板(19b)。
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