TW201435555A - 計算裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種計算裝置，其包含：一外部覆蓋物，其具有至少一第一部分，該至少一第一部分係一透氧微結構，其中該第一部分係與該外部覆蓋物形成整體；一電子組件，其處於該外部覆蓋物內；以及一具有一氧化劑入口之燃料電池，該氧化劑入口與該外部覆蓋物之該第一部分流體連通。

Description

計算裝置
本發明係關於計算裝置領域，該計算裝置可由內部燃料電池供電。
諸如膝上型電腦之習知計算裝置通常包含一或多個通風開口。計算裝置中之開口允許空氣：抽吸至裝置中；用來冷卻裝置之組件；且自裝置排出。通常，格柵可用來將計算裝置之使用者與用來導引空氣穿過開口之風扇分開。格柵亦可防止來自環境之碎屑被抽吸至裝置中。
包含通風孔口或格柵覆蓋的開口之計算裝置會遭遇許多缺點，例如：孔口可允許小於孔口之外物抽吸至裝置中；格柵覆蓋的開口或孔口可允許灰塵抽吸至裝置中；格柵覆蓋的開口或孔口可允許諸如水之液體快速進入裝置中；格柵覆蓋的開口或孔口可缺乏美學吸引力；格柵覆蓋的開口或孔口可允許風扇雜訊將在幾乎不衰減的情況下自裝置發出；以及格柵可含有易受損壞之弱機械連結。
或者，諸如一些行動電話之其他計算裝置在低功率下操作且 不需要對流冷卻，且因此可不具有通風開口。此類裝置並未展現由包含格柵覆蓋的開口或孔口之計算裝置所經歷的問題。然而，此類解決方法並不適用於所有類別之計算裝置。在一些情況下，有必要允許液體自環境進入裝置。
亦可將燃料電池併入計算裝置中以提供移動電源。計算裝置內之燃料電池需要氧化劑及燃料。可為便利的是，自周圍環境之空氣獲得氧化劑而非將氧化劑儲存於裝置內。併入燃料電池之裝置可具有開口，以允許空氣自環境抽吸至燃料電池之氧化劑入口中。為此，即使裝置之計算組件不需要對流冷卻，此計算裝置可仍具有開口，且因此計算裝置遭受關於使用通風開口及格柵的損失。
一種計算裝置，其包含：一外部覆蓋物，其具有至少一第一部分，該至少一第一部分係一透氧微結構，其中該第一部分係與該外部覆蓋物形成整體；一電子組件，其處於該外部覆蓋物內；以及一具有一氧化劑入口之燃料電池，該氧化劑入口與該外部覆蓋物之該第一部分流體連通。
該外部覆蓋物之該第一部分可對該電子組件及/或該燃料電池提供一結構性支撐。該外部覆蓋物之該第一部分可對該電子組件及/或該燃料電池提供機械性保護。該外部覆蓋物之該第一部分可為剛性的。
該外部覆蓋物可具有一第二部分，該第二部分係提供比該第一部分低的一透氧性之一微結構。該第二部分可與該外部覆蓋物及/或該第 一部分形成整體。該第二部分可具有一實質上不透氧微結構。
該外部覆蓋物可不具有可見的孔口。該外部覆蓋物可為一單一結構。
該第一部分之該透氧微結構可包含孔隙或孔口，該等孔隙或孔口在該覆蓋物之外表面的一平面中在該等孔隙或孔口之最長尺寸上具有小於0.1微米、0.5微米、1微米、2微米、5微米、10微米或20微米之一的一平均長度。該等孔隙或孔口可以一有序圖案佈置。
該外部覆蓋物通常由至少一固體材料形成且可包含以下之一或多者：一多孔燒結材料；碳纖維；金屬化多孔塑膠；穿孔金屬材料；一金屬或合金；多孔石墨；編織金屬纖維；金屬化多孔玻璃；不銹鋼；可能具有保護塗層之鋁；塑膠；碳纖維；一複合材料；多孔玻璃；一陶瓷或金屬塗布的材料。
該燃料電池之該氧化劑入口可提供於該燃料電池之一氧化劑入口面上。該燃料電池之該氧化劑入口面可與該外部覆蓋物之該第一部分整合。
該計算裝置可包含一風扇。該風扇可經構造來導引空氣穿過該外部覆蓋物之該第一部分，進入該燃料電池之該氧化劑入口中。
該計算裝置可包含一第一流體流動路徑及一第二流體流動路徑。該第一流體流動路徑可提供於該風扇與該電子組件之間。該第二流體流動路徑可提供於該風扇與該燃料電池之該氧化劑入口之間。該風扇可經構造來導引空氣進入該第一流體流動路徑及該第二流體流動路徑中。
該外部覆蓋物之該第一部分可對該電子組件或該燃料電池 提供一結構性支撐。該外部覆蓋物可與該燃料電池或該電子組件熱接觸。該外部覆蓋物可經構造來傳導來自該燃料電池或該電子組件之熱量，以便維持該裝置之一適合的操作溫度。該風扇可位於該外部覆蓋物之該第一部分與該氧化劑入口之間。該外部覆蓋物之該第一部分可包含一化學過濾器。
該外部覆蓋物之該第一部分可經構造來自在該外部覆蓋物之一外部與該燃料電池之該氧化劑入口之間傳遞的空氣流過濾以下中之至少一者：芳香族化合物；碳氫化合物；一氧化碳；硫化合物；揮發性有機化合物(VOC)；氮氧化物以及微粒物質。
該燃料電池可為一燃料電池堆疊。該外部覆蓋物之該第一部分可提供該燃料電池堆疊之一壓縮板。
該外部覆蓋物可具有一親水性核芯，該親水性核芯經構造來芯吸來自該燃料電池之水。該外部覆蓋物可具有一疏水性塗層以防止水進入該裝置中。
該外部覆蓋物可不具有可見的孔口。該計算裝置之該電子組件及/或該燃料電池可部分或完全封閉於(部分或全部處於)該外部覆蓋物內。一局部外殼可意味該電子組件及/或該燃料電池至少部分處於由該外部覆蓋物之兩個或兩個以上表面界定之一區域內。
以上關於該第一觀點或以下關於本文任何實例所述之可選特徵亦可具有另一計算裝置。
根據本發明之一第二觀點，提供一種計算裝置，其包含：一外部覆蓋物，其包含一材料，該材料具有：一第一部分，其具有一透氧微結構，以及 一第二部分，其具有一實質上不透氧微結構；以及一具有一氧化劑入口之燃料電池，該氧化劑入口與該外部覆蓋物之該第一部分流體連通。
本發明亦揭示一種計算裝置，其包含：一外部覆蓋物，其不具有可見的孔口且具有一透氧微結構；以及一燃料電池，其具有與該外部覆蓋物整合之一氧化劑入口。
本發明亦揭示一種計算裝置，其包含：一外部覆蓋物，其具有一透氧微結構；以及一燃料電池，其具有與該外部覆蓋物流體連通之一氧化劑入口。
現將藉助於實例且參考隨附圖式來描述本發明之實施例，在隨附圖式中：圖1例示包含外部覆蓋物及燃料電池之裝置；圖2例示包含外部覆蓋物及與該外部覆蓋物整合之燃料電池之裝置；圖3例示包含外部覆蓋物、電子組件、風扇及燃料電池之裝置；以及圖4例示包含外部覆蓋物、電子組件、風扇及與該外部覆蓋物整合之燃料電池之裝置。
本發明係關於一種包含燃料電池之計算裝置。裝置亦包含外部覆蓋物，空氣可經由該外部覆蓋物被抽吸至燃料電池中而無需格柵或可見的孔口。計算裝置可為消費者電子裝置，諸如電腦、數位相機、電子書、個人媒體播放器、智慧型手機、導航裝置或行動電話。例如，電腦之類型 包括膝上型電腦、個人數位助理(PDA)、桌上型電腦及平板電腦。在一些實例中，計算裝置可為提供資料處理能力之任何裝置。
在一些實例中，提供微孔覆蓋物、織物覆蓋物或微穿孔覆蓋物。覆蓋物可允許空氣經由覆蓋物擴散，以將氧化劑提供至燃料電池。燃料電池因此可被置放於計算裝置之覆蓋物內而不需要提供用於空氣出入之可見的孔口。提供此覆蓋物可改良外觀且限制灰塵進入計算裝置中。
此處使用之表達『覆蓋物』意欲涵蓋用於裝置之任何形式的保護罩或部分罩，其中包括外殼、表皮或套殼。『外』覆蓋物可代表外表面覆蓋物。
圖1例示計算裝置100，該計算裝置包含外部覆蓋物102a、102b及燃料電池104。外部覆蓋物包含第一部分102a及第二部分102b，該第一部分及該第二部分兩者皆與外部覆蓋物整合。
第一部分102a包含透氧微結構。亦即，第一部分102a包含一材料，該材料由於其微結構而為自身內在透氧的。此微結構可允許氧滲透穿過外部覆蓋物而不需要外部覆蓋物之第一部分102a中之可見的孔口。透氣微結構係透氧的。在其他實例中，整個外部覆蓋物可包含透氧微結構。
材料之微結構可定義為在無人工放大機構的情況下眼睛不可見的材料結構。微結構包含微結構特徵，諸如孔口、裂縫或孔隙。外部覆蓋物中之微結構特徵在覆蓋物之外表面之平面中在該等微結構特徵之最長尺寸上可具有小於0.1微米、0.5微米、1微米、2微米、5微米、10微米或20微米之一的平均長度。例如，特徵之平均長度可藉由使用100x或10,000x放大率之顯微鏡檢查外部覆蓋物之1mm2部分來決定。
外部覆蓋物之第一部分102a可由微穿孔材料提供。用於第一部分102a之適合的基板材料之實例包括諸如不銹鋼及鋁之金屬(可能具有保護塗層)、塑膠、碳纖維、多孔玻璃及陶瓷。基板材料可為金屬塗布的材料。此類材料可使用例如微銑技術來製備，該微銑技術諸如雷射切割或離子束銑。外部覆蓋物之第一部分102a中之孔口可以有序圖案佈置。在有序佈置中提供孔口具有為外部覆蓋物之機械性質提供更大的均勻性且因此減小形成弱點之可能性之利益。
外部覆蓋物102a、102b可形成為結構性構件，內部組件可錨定於該結構性構件上。外部覆蓋物102a、102b可經提供為剛性材料，以便對裝置100內之諸如計算組件之電子組件及燃料電池104提供保護。亦即，此外部覆蓋物102a、102b在正常使用中不會變形。外部覆蓋物102a、102b亦可由耐衝擊材料形成，以保護燃料電池104及裝置100之其他電子組件。外部覆蓋物之第一部分102a及第二部分102b中之兩者或一者可對外部覆蓋物內之電子組件提供機械性保護或結構性支撐。
外部覆蓋物102a、102b可：具有足夠的結構強度來將壓縮施加於電池；為可成形的或可加工的以允許外殼結構製作；為熱傳導的以消散熱量；具有親水性質以移除水或防止水進入；並且為抗腐蝕的。
外部覆蓋物102a、102b可包含多孔或微孔燒結材料，以便提供以上所要性質中之一或多者。或者，外部覆蓋物102a、102b可包含剛性織物材料。
作為另一選擇，外部覆蓋物102a、102b可經提供為諸如可撓織物或表皮之可撓材料。
外部覆蓋物之第一部分102a提供物理/機械過濾器，該物理/機械過濾器防止灰塵、微粒及宏觀物件進入裝置100。提供此物理過濾亦可防止或阻礙諸如水之液體滲透至裝置100中。外部覆蓋物之物理過濾因此可減小由於外部主體進入而使裝置100發生故障的可能性。第一部分102a可使用親水材料塗布，該親水材料防止液體進入裝置100，但允許水蒸氣自裝置100逸出。親水材料之實例包括諸如Teflon®及Gore-TexTM之氟樹脂。
外部覆蓋物之第一部分102a(或安置於外部覆蓋物內之第一部分102a上的一層(或多層))亦可包含化學過濾器，以便防止可污染燃料電池104或損壞其他組件之非所要的化學品進入裝置100。化學過濾器材料之實例為活性炭或鉑催化劑，如本領域中已知。另外，過濾器可包含諸如多孔PTFE薄膜之塑膠薄膜、紙、矽膠、編織材料、分子篩或樹脂中之一或多者。化學過濾器可經構造來自在裝置100之外部與燃料電池104之氧化劑入口106之間傳遞的空氣流過濾以下中之一或多者：芳香族化合物；碳氫化合物；一氧化碳；硫化合物；揮發性有機化合物(VOC)；氮氧化物及微粒物質。
在裝置100為可攜式膝上型電腦之實例中，可將外部覆蓋物之透氣第一部分102a定位於膝上型電腦之顯示器蓋子中或定位於膝上型電腦之主體中。
外部覆蓋物之可選第二部分102b不具有透氧微結構。亦即，第二部分102b之微結構為實質上不透氧的。第二部分102b之氧滲透率可小於第一部分102a之滲透率的0.1%、1%、10%或25%。可使用ASTM D3985 05(2010)e1「Standard Test Method for Oxvgen Gas Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Coulometric Sensor」來評估氧滲透率。第二部分102b可由諸如鋁或鋼之金屬或高密度塑膠製造，且可由與第一部分102a相同的材料形成。若第一部分102a及第二部分102b係由相同材料提供，則可考慮將第一部分102a及第二部分102b彼此且/或與外部覆蓋物形成為整體。在第一部分102a及第二部分102b係由相同材料形成的情況下，儘管第一部分102a在化學上類似於第二部分102b，材料之局部微結構在第一部分102a與第二部分102b之間亦不同，以便在各別部分102a、102b中給予不同的氧滲透率。第一部分102a可因此在外觀上類似於(或肉眼明顯不可分辨)第二部分102b。在此等實例中，外部覆蓋物可僅包含單件材料。亦即，外部覆蓋物可具有單一結構。在提供單一外部覆蓋物的情況下，外部覆蓋物之材料可包含具有透氧微結構之第一部分102a及具有實質上不透氧微結構之第二部分102b。習知的膝上型電腦殼或行動電話外殼材料為適合的第二部分102b材料之實例。
或者，在不提供第二部分的情況下，因為外部覆蓋物完全由第一部分102a組成，所以考慮將第一部分與外部覆蓋物形成整體。
燃料電池104具有氧化劑入口106，該氧化劑入口與外部覆蓋物之第一部分102a流體連通。以此方式，來自空氣108之氧氣可經由外部覆蓋物102a提供至氧化劑入口106燃料電池104。可提供燃料電池104之堆疊。本文對「燃料電池」之任何引用可同樣適用於「燃料電池堆疊」或反之亦然。
由各種例示的實例提供之類似特徵具有對應的元件符號。
圖2例示裝置200，該裝置包含外部覆蓋物202及燃料電池 204。燃料電池204之氧化劑入口面206係與外部覆蓋物202整合。亦即，燃料電池之氧化劑入口面206(其亦可稱為通風面)與透氧外部覆蓋物202接觸。外部覆蓋物202(具體而言與氧化劑入口面206整合之外部覆蓋物202部分)可對燃料電池204提供機械性保護及/或結構性支撐。在另一實例中，外部覆蓋物202可提供燃料電池堆疊之一或多個端板或壓縮板。
整合式燃料電池204提供一實體結構(或底盤)，裝置200之其他電子組件可安裝於該實體結構上。以此方式，可簡化裝置200之構造。
燃料電池204可為毛細管作用、空氣冷卻式燃料電池。燃料電池204與外部覆蓋物202之整合允許燃料電池204使用類似於人類皮膚冷卻之彼原理的原理之冷卻。燃料電池204係構造成將由毛細管作用冷卻，該毛細管作用自燃料電池204之活性膜抽吸水以便在表面處蒸發而無強制對流。由燃料電池之蒸發冷卻產生之亂流空氣208在外部覆蓋物202之外部處展示。亦即，外部覆蓋物202可為親水的，以便自燃料電池204抽吸水且使水蒸發入周圍空氣中。
在另一實例中，外部覆蓋物可具有親水性核芯，該親水性核芯經構造來芯吸來自燃料電池之水。此類實例之外部覆蓋物亦可具有防止水進入裝置中的疏水性塗層。
裝置200解決以下目標：藉由整合燃料電池204與外部覆蓋物202來對裝置200提供結構完整性，進而提供用於附貼其他組件之強健底盤；藉由將燃料電池204之整個面提供為氧化劑入口面206來提高燃料電池 204之效率。
藉由將燃料電池204置放於裝置200之面向外的部分內來減少裝置200遭遇之熱管理問題，以便允許燃料電池204之蒸發冷卻。
裝置200之外部覆蓋物202係設計成藉由經由傳導自燃料電池(或燃料電池堆疊)移除熱能來自燃料電池204消散熱量。亦即，外部覆蓋物與燃料電池熱接觸且經構造來自燃料電池204傳導熱量，以便維持裝置200之適合的操作溫度。
圖3例示裝置300，該裝置包含外部覆蓋物302a、302b、302c、燃料電池304、電子組件310及風扇312。
此實例中之外部覆蓋物302a、302b、302c包含第三部分，該第三部分具有類似於第一部分之性質。以下，第一部分亦稱為入口部分302a。類似地，以下，第三部分被稱為出口部分302c。
風扇312經定位成鄰接外部覆蓋物之入口部分302a，介於入口部分302a與燃料電池304之氧化劑入口306之間。或者，風扇312或第二風扇可定位成鄰接外部覆蓋物之出口部分302c。風扇312為強制對流裝置之可選實例，該強制對流裝置經構造來經由外部覆蓋物之入口部分302a將空氣308a抽吸或導引至裝置300中。第一體積之空氣308b遵循第一流體流動路徑且藉由越過電子組件310之散熱特徵314(諸如散熱片)來對電子組件310提供對流冷卻。外部覆蓋物之入口部分302a係構造來將空氣作為冷卻劑提供至電子組件310。第二體積之空氣308c遵循第二流體流動路徑且被提供至燃料電池304之氧化劑入口306。第二體積之空氣308c將氧化劑提供至燃料電池且亦可用來提供燃料電池之對流冷卻。已越過散熱特徵 314之第一體積之空氣308b，或已自燃料電池304之出口排出的第二體積之空氣308c係經由外部覆蓋物之出口部分302c自裝置300排放。
燃料電池304可將電力提供至電子組件310及風扇312。亦可將機載電池組(未展示)提供於裝置300內，以將電力提供至電子組件310及風扇312。燃料電池304可以低功率模式操作以使機載電池組再充電或以高功率模式操作。高功率模式可用來使電池組更快速地再充電或提供電力以操作裝置300。
圖4例示裝置400，其類似於圖3中所例示之裝置。然而，在此實例中，裝置400之燃料電池404係以類似於圖2之實例所述之方式與外部覆蓋物之入口部分402a整合。另外，在此實例中，風扇412係提供於外部覆蓋物之出口部分402c處，而非提供於入口部分402a處。作為另一替代，可將強制對流裝置提供於外部覆蓋物之入口部分402a與出口部分402c之間的流體路徑中之任意位置處，以便增加經由外部覆蓋物402a、402c之空氣流。
在另一實例中，外部覆蓋物可對燃料電池堆疊提供結構性支撐且提供燃料電池堆疊之一或多個端板或壓縮板。
將瞭解的是，亦可結合其他實例之特徵來提供本文以上關於諸實例之一所述之特徵。

Claims (21)

  1. 一種計算裝置，其包含：一外部覆蓋物，其具有至少一第一部分，該至少一第一部分係一透氧微結構，其中該第一部分係與該外部覆蓋物形成整體；一電子組件，其處於該外部覆蓋物內；以及一具有一氧化劑入口之燃料電池，該氧化劑入口與該外部覆蓋物之該第一部分流體連通。
  2. 如申請專利範圍第1項之計算裝置，其中該外部覆蓋物之該第一部分對該電子組件或該燃料電池提供一結構性支撐。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之計算裝置，其中該外部覆蓋物之該第一部分對該電子組件或該燃料電池提供機械性保護。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之計算裝置，其中該外部覆蓋物之該第一部分係剛性的。
  5. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該外部覆蓋物具有一第二部分，該第二部分係提供比該第一部分低的一透氧性之一微結構，其中該第二部分係與該外部覆蓋物形成整體。
  6. 如申請專利範圍第5項之計算裝置，其中該第二部分具有一實質上不透氧微結構。
  7. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該外部覆蓋物不具有可見的孔口。
  8. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該外部覆蓋物為一單一結構。
  9. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該第一部分之該透氧微結構包含孔隙或孔口，該等孔隙或孔口在該覆蓋物之外表面的一平面中在該等孔隙或孔口之最長尺寸上具有小於0.1微米、0.5微米、1微米、2微米、5微米、10微米或20微米之一的一平均長度。
  10. 如申請專利範圍第6項之計算裝置，其中該等孔隙或孔口係以一有序圖案佈置。
  11. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該外部覆蓋物包含以下之一或多者：一多孔燒結材料；碳纖維；金屬化多孔塑膠；穿孔金屬材料；一金屬或合金；多孔石墨；編織金屬纖維；金屬化多孔玻璃；不銹鋼；可能具有保護塗層之鋁；一塑膠；碳纖維；一複合材料；多孔玻璃；一陶瓷或金屬塗覆的材料。
  12. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該燃料電池之該氧化劑入口係提供於該燃料電池之一氧化劑入口面上，且其中該燃料電池之該氧化劑入口面係與該外部覆蓋物之該第一部分整合。
  13. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其進一步包含一風扇，該風扇經構造來導引空氣穿過該外部覆蓋物之該第一部分，進入該燃料電池之該氧化劑入口中。
  14. 如申請專利範圍第13項之計算裝置，其進一步包含一第一流體流動路徑及一第二流體流動路徑，其中該第一流體流動路徑係提供於該風扇與該電子組件之間，該第二流體流動路徑係提供於該風扇與該燃料電池之該氧化劑入口之間，且其中該風扇經構造來導引空氣進入該第一流體流動路徑及該第二流體流動路徑中。
  15. 如申請專利範圍第14項之計算裝置，其中該外部覆蓋物與該燃料電池或該電子組件熱接觸，且經構造來傳導來自該燃料電池或該電子組件之熱量，以便維持該裝置之一適合的操作溫度。
  16. 如申請專利範圍第13至15項之計算裝置，進一步其中該風扇係位於該外部覆蓋物之該第一部分與該氧化劑入口之間。
  17. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該外部覆蓋物之該第一部分包含一化學過濾器。
  18. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該外部覆蓋物之該第一部分經構造來自在該外部覆蓋物之一外部與該燃料電池之該氧化劑入口之間傳遞的空氣流過濾以下中之至少一者：芳香族化合物；碳氫化合物；一氧化碳；硫化合物；揮發性有機化合物(VOCs)；氮氧化物以及微粒物質。
  19. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該燃料電池為一燃料電池堆疊且該外部覆蓋物之該第一部分提供該燃料電池堆疊之一壓縮板。
  20. 如任一前述申請專利範圍之計算裝置，其中該外部覆蓋物具有：一親水性核芯，其經構造來芯吸來自該燃料電池之水；以及一疏水性塗層以防止水進入該裝置中。
  21. 一種計算裝置，其包含：一外部覆蓋物，其包含一材料，該材料具有：一第一部分，其具有一透氧微結構，以及一第二部分，其具有一實質上不透氧微結構；以及一具有一氧化劑入口之燃料電池，該氧化劑入口與該外部覆蓋物之該第一部分流體連通。
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