TWI297820B - A passively cooled computer - Google Patents

Description

1297820 ⑴ 玖、發明說明 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係關於一種依據申請專利範圍弟1項的則θ部 分所述之用於被動式冷卻的電腦之外殼’及關於一種設置 在此外殻內的電腦。 〔先前技術〕 由於構件所產生之熱的增加，所有電腦’如個人電 腦，都配備有冷卻機構。詳言之，熱關鍵模組，如微處理 器模組，電源供應器組件及擴充組件，都是由一或多個方 扇來實施主動冷卻。 然而，所使用的風扇都伴隨著某些缺點。因爲轉動零 件的機械磨損及阻塞可能性的關係，所以一直都有相當大 的當機危機。又，設置在電腦內的風扇需要有額外的空 間，其結果爲電腦外殻就變得相當大。最後，使用馬達驅 動的風扇於電腦中的一項缺點爲其會產生相當大的噪音。 〔發明內容〕 因此，本發明的目的爲提供一種用於一被動式冷卻的 電腦之外殻以冷卻裝在該外殼內的電腦，特別是一種小的 外殼且可將噪音降至最低。 爲了要達到上述的目的，本發明的外殼包含了獨立項 申請專利範圍第1項所述的特徵。申請專利範圍第2-9項 係關於具有進一步特徵的外殼設計。本發明的另一目的爲 -5- (2) (2)1297820 提供一種電腦其具有申請專利範圍第l 〇至l 6項所述的特 徵。申請專利範圍第1 1至1 5項係關於具有進一步特徵的 電腦。 本發明提供一種用於被動式冷卻的電腦（2)之外殼 (1 )，該電腦可被置於該外殼內，該外殻（1 )包含： 一殼蓋（3)及一殼底板（4)，其中至少該殻蓋（3)包含一 被動式冷卻件（3a)，及 一絕緣件（5)，其被安排在殼蓋（3)與殻底板（4)之間用 以防止在殼蓋（3)與殼底板（4)之間有熱流。 包含本發明的特徵之外殼係藉由熱傳導來實施電腦的 被動式冷卻。該外殻包含一殻蓋，一殼底板及一絕緣件來 阻擋介於該殻蓋與殻底之間的熱流所產生的效果爲在電腦 的操作期間，與殻底板比較起來，殼蓋具有較高的溫度。 該殼蓋被安排在該殻底板的上方。電腦所幅射出的熱會造 成殼蓋的溫度高於殻底板。處理器的熱會在殼蓋上散逸 掉，不會對殼底板加熱。以此方式，電腦的壽命及可靠度 及可被提高。 該外殼的一較佳實施例包含一絕緣件其將該外殼的體 積分隔成兩個分離的艙室或區間，即一熱艙室與一冷艙 室。該熱艙室被該殼蓋與該絕緣件所包圍，該冷艙室則被 殼底板與絕緣件所包圍。 在一較佳實施例中，具有較高的能量消耗的電腦元 件’如電源供應器或微處理器，被安排在該外殻的熱艙室 室中’及需要在較低溫度下操作的電腦元件，如硬碟機或 -6 - (3) (3)1297820 光碟機（CD-ROM)，則被安排在冷艙室中，被安排在熱艙 室中的電腦元件及被安排在冷艙室內的電腦元件可藉由電 子連接器相連接。 與目前使用在具有一或多個風扇的個人電腦中的冷卻 裝置比較起來，依據本發明的冷卻方式可獲得關鍵性的優 點。因爲因爲轉動零件的機械磨損及阻塞被消除，所以當 機的可能性被大幅地降低。關於電腦所產生的噪音問題， 本發明的冷卻方式可將噪音程度大幅降低。本發明所提供 之利用兩個分隔的艙室，熱艙室及冷艙室，來冷卻電腦之 裝置在P C及電腦業界都是前所未有的。能量消耗較高且 被安排在熱艙室中的電腦元件其冷卻效果被最佳化，且必 需在較低溫度下操作的元件則被安排在冷艙室中。至少該 殼蓋包含一被動式冷卻件用來冷卻熱艙室。 微處理器及電源供應器最好是被安排在殼蓋的邊緣， 亦即，靠近殻蓋或與殻蓋緊密接觸，使得到達該被動式冷 卻件之具有良好熱傳導的直接或間接連接，如藉由一熱元 件或傳送元件，可被獲得，該冷卻件爲外殼的外壁的一部 分。 本發明的一項優點爲該外殻可被作成很小，及在該外 殼內的電腦可被動式地被冷卻，因此不會有噪音產生。該 外殼特別適合用來冷卻俗稱”書本大小”的電腦。此等小 型’書本大小的電腦係使用在銷售，金融，運輸，醫療照 護及通訊業。依據本發明的外殻能夠被動式地冷卻書本大 小的電腦。 -7- (4) (4)1297820 在一較佳的貫施例中’該被動式冷卻件的表面或整個 外殼的外表面具有一粗遛化的或經過蝕刻的表面用以增加 被動式冷卻件或外殼的總面積。此方式可將散熱的面積最 大化。爲了要進一步將散熱面積最佳化，一深色，特別是 灰色或與黑色相近的顏色，可被用作爲表面顏色。 本發明之其它的特徵及優點由申請專利範圍，較佳實 施例的說明及圖式中將會變得很明顯。 〔實施方式〕 第1圖顯示一外殼1其包含一 u形的殼蓋3前被安 排在上部，及一 U形的殼底板4其被安排在下部。一具 有板子形狀的絕緣件5被安排在殻蓋3與殼底板4之間用 以防止介於殻蓋3與殼底板4之間的熱流。該絕緣件5將 該外殼內部空間隔隔成一在上部的熱艙室1 a及一在下部 的冷艙室lb。一前面板lc及一後面板Id與該殼蓋3與 殻底板4相連接，該前面板1 c及後面板1 d具有多個孔用 來容納電子連接器。該外殼1的前面板1 c及後面板1 d亦 可以是該殼蓋3及/或殼底板4的一部分。在操作時會幅 射出大量熱之電腦的電子元件被安排在熱艙室1 a中。 而，幅射出的熱較少之大量貯存媒'體，如一硬碟機或光碟 機，則被安排在冷艙室1 b中。該殼蓋3包括一被動式冷 卻件3 a其具有朝外突出的冷卻肋。該殼底板4可非必要 地包含一被動式冷卻件4 a。 該外殼1除了第1圖所示的矩形形狀之外，殼蓋3及 -8 - (5) (5)1297820 /或殻底板4亦可具有其它形狀，例如一圓柱形。該外殻1 可被作成不同的尺寸。在一較佳實施例中，該外殼具有 15公分長的長度L1，15公分的深度L2，及17公分的高 度L3。在另一較佳實施例中，該外殼1的底側爲小的一 側，即L2及L3所界定的一側。在此實施例中，絕緣件 應與L2及L3所界定的平面平行。 一沿著第1圖中的A-A線所取的垂直剖面被揭示於 第2圖中。該殼蓋3包括一頂壁3 b其具有突出的冷卻肋 3 a，及一側壁3 c。殼底板4包含一底壁4 b其具有突出的 冷卻肋4a及一側壁4c。一板子形狀的絕緣件5被安排在 該殻蓋3與殻底板4之間，其將外殻1的內部空間分隔成 兩個分離的艙室1 a，1 b。該絕緣件5是由一絕緣材質所 製成且具有2公釐的厚度。該殼蓋3與殼底板4之間並沒 有直接的接觸，但該殼蓋3與殼底板4的側壁3 c，4 c則 都與絕緣件5的邊緣部分5 a相接觸，這可有效地防止介 於該殼蓋3與殻底板4之間的熱流。爲了要進一步提高介 於頂壁3 b或底壁4b與絕緣件5之間的熱阻，壁3 b ’ 4b 的厚度比側壁3 c，4 c的厚度要大三倍以上。 電腦的電子零件，例如微處理器2b，繪圖晶片2g， 電源供應器2e的晶片組2f，都被安裝在一印刷電路板2q 上。該印刷電路板2q係被安排在該熱艙室中。爲了要提 供來自於熱元件，如微處理器2b或電源供應器2 e ’的直 接熱傳導連接，一直接連接被提供在這些元件到該頂壁 3 b的內側之間。在冷艙室1 b中，一光碟機2 P及一硬碟 -9- (6) (6)1297820 機2η被安排在其內。這些元件係藉由一電子連接器2m， 如~ I S A匯流排，或任何其它電腦內部的匯流排，而與印 刷電路板2 q相連接。絕緣件具有一小開孔5 b，該連接器 2 q可穿過該開孔。在一較佳的實施例中，一額外的密封 件被用在該開孔5 b上使得在熱艙室1 a與冷艙室1 b之間 不會有空氣流通。 在一例子中，由熱艙室1 a中的電腦元件所產生的電 子熱約2 0瓦，由冷艙室1 b中的電腦元件所產生的電子熱 鲁 約1 〇瓦。該殼蓋3可具有約7 0 °C的溫度，而殼底板4可 具有一在40至5 0°C之間的最高溫度。因爲熱艙室la與 冷艙室1 b爲熱絕緣，所以在它們之間有約20°C的溫 差。”冷艙室”一語表示在此艙室中的溫度明顯地低於在熱 艙室中的溫度。因此，必需在較低溫度下操作的電腦元件 可被安排在冷艙室中。此方式可讓一電腦2被安排在一非 常小的外殻1中，且可只使用被動式冷卻機構來冷卻所有 的電腦元件。 · 第3圖顯不電腦2的一不意平面圖’ S亥電腦包含兀件 2 a-2p。一包含嵌入的處理器模組2b及一晶片組2c的模 組2a，以及SDRAM記憶體2d，晶片組2f，繪圖晶片 2g，LAN控制器2h，火線2i及電源供應器2e被安排在 熱艙室1 a中。在以絕緣件5隔開來的冷艙室1 b中，則安 置有硬碟機2n，具有智慧卡讀卡機2〇的存取保護裝置及 一光碟機或D VD 2p。所有的元件2a-2p都由電腦匯流排 2k，2m來連接。在一實施例中，處理器模組的溫度由訊 -10- (7) (7)1297820 號線2 L來控制。如果溫度超過一預定溫度，如7 5 °C，的 話，則該處理器的時脈會被降低’用以降低處理器的功率 消耗。 第4圖顯示殻蓋3的另一實施例。此殻蓋3包含一被 動式冷卻件3 a其由位在頂壁3 b及側壁3 c上的多個向外 突出的冷卻肋所構成。該等冷卻肋可以是頂壁3 b的一部 分。冷卻肋亦可由不同於頂壁3 b材質的材質所製成。外 殻1最好是由金屬，如鋁，所製成。 爲了要增加被動式冷卻件3 a的表面及整個外殻1的 外表面，該表面被粗糙化或蝕刻。此一表面結構可利用對 該外殼1的表面噴砂來達成。與一空的表面比較起來，經 過粗操化的表面可增加表面積約3 0%。這相對地可提高熱 幅射或熱散逸量。爲了要進一步將表面最佳化來散逸熱， 該被動式冷卻件3 a或整個外殼可具有一深色的表面，特 別是一黑色或與黑色相近的顏色。顏色可利用陽極氧化而 被施用在一鋁製外殻1上。 揭示在第3圖中的電腦2爲一個人電腦且是一完全與 X 8 6系統或另一已被建立的標準電腦系統！ 〇 〇 %相容。所 有的週邊連接器都位在後側1 d。週邊裝置係經由相關的 纜線而連接至電腦2。狀態指示器及供使用者用的開關係 .位在前側1 c。可取出的大量貯存媒介1 b，如光碟機，是 從前側1 c來存取。 第5圖顯示沿第1圖的線A - A所取之垂直剖面圖的 另一實施例。與第2圖中所示的實施例相反地，此實施例 -11 - (8) (8)1297820 包含一智慧卡讀卡機。在依據第5圖所示的實施例中，絕 緣件具有另一開孔，一包含接觸件21之讀取頭2 s可穿過 該開孔。讀取頭2s被安裝在該印刷電路板2q上。在冷艙 室lb中安置了 一供供智慧卡6用的固持件2u。固持件2ιι 界定該智慧卡6插入後的一最終位置，在該位置時智慧卡 6的晶片6a上的接觸件會與接觸件2t接觸。此實施例的 優點爲，智慧卡6被安排在冷側1 b，而這可延長智慧卡6 的壽命，及智慧卡讀卡機2 〇被安排在印刷電路板2 q上， 這可改善存取保護。智慧卡讀卡機2〇包含兩個部分，一 個部分，如固持件2u，被安排在冷側1 b，而另一部分， 如讀取頭2 s及其它電子晶片，則被安排在熱側1 a。 〔圖式簡單說明〕 第1圖爲一外殻的立體圖； 第2圖爲沿著通過內裝一電腦之第一圖的所示的外殼 的線A-A所取之垂直剖面圖； 第3圖爲一可依據本發明被冷卻之電腦，特別是個人 電腦，的示意平面圖。 第4圖爲一殼蓋的另一實施例的側視圖；及 第5圖爲沿著通過第1圖的外殼的線A-A所取的垂 直剖面圖。 【主要元件對照表】 外殻 -12- 1297820 Ο) la 熱艙室 lb 冷艙室 2 電腦 3 殼蓋 3 a 被動式冷卻件 3b 頂壁 3 c 側壁 4 殻底板 4 a 被動式冷卻件 4b 底壁 4 c 側壁 5 絕緣件 -13-

Claims (1)

1. 42978201

   拾、申請專利範圍 附件2A:第92 10242 1號專利申請案 中文申請專利範圍替換本

   民國96年10月29曰修正 1 · 一種被動式冷卻的個人電腦（2 )，其被安排在一外殼 (1 )中，該外殼（1)包含： 一殼蓋（3)及一殻底板（4)，其中至少該殼蓋（3)包含一 被動式冷卻件（3a)，及 一絕緣件（5)，其被安排在殻蓋（3)與殼底板（4)之間用 以防止在殼蓋（3)與殼底板（4)之間有熱流， 該絕緣件（5)其將該外殼（1)的體積分隔成兩個分離的 艙室（la，lb)，即一熱艙室（la)與一冷艙室（lb)， 具有較高的功率消耗的電腦元件，如電源供應器或微 處理器，被安排在該外殼（1)的熱艙室（la)中，及需要在較 低溫度下操作的電腦元件，如硬碟機或光碟機（CD-ROM) ，則被安排在冷艙室（lb)中。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦（2)，其中該殻底板（4)包含一被動式冷卻件（4a)其具有 朝外突出的冷卻肋。 3 .如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦（2)，其中該殻蓋（3)及殼底板（4)是由金屬鋁所製成。 4.如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦（2)，其中該殼蓋（3)包括一頂壁（3 b)及一側壁（3 〇，及其 中該殻底板（4)包含一底壁（4b)及一側壁（4c)，該頂壁（3b) 1297820 或底壁（4b)的厚度至少是側壁（3c，34c)的三倍以上，及.其 中該頂壁（3b)，底壁（4b)及側壁（3c，4c)包含朝外圖伸出 的冷卻肋。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦（2)，其中該被動式冷卻件（3a，4a))包含朝外突出的冷 卻肋。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦（2)，其中該殼蓋（3)及殼底板（4)具有一 U形的形狀。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦（2)，其中該被動式冷卻件（3 a)具有一粗糙化表面用來改 善散熱性。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦（2)，其中該被動式冷卻件（3 a)具有一類似黑色或無煙煤 色之涂色的外表面。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦（2)，其中該電腦包含一感應器用來測量在熱艙室（1 a)中 的溫度’該感應器可被連接至一控制單元，該控制單元可 藉此根據測得的溫度來控制該電腦的性能，特別是微處理 器的性能。 1 〇·如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人電 腦’其中一智慧卡讀卡機（2〇)的電子元件被安排在熱艙室 (la) 中及〜用於一智慧卡（6)的固持件（21〇被安排在冷艙室 (lb) 中。 1 1 .如申請專利範圍第1項所述之被動式冷卻的個人 -1- 1297820 電腦，其中至少一高功率消耗的電腦元件被安排成具有一 與殼蓋（3)相連接之導熱連接。

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