TWI474156B - 用於手持式行動計算裝置之電－流體動力冷卻之方法及設備 - Google Patents

用於手持式行動計算裝置之電－流體動力冷卻之方法及設備 Download PDF

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Description

用於手持式行動計算裝置之電-流體動力冷卻之方法及設備 發明領域
本發明之實施例大致上係有關於計算裝置及更明確言之，係有關於手持式行動計算裝置所採用的被動冷卻系統。
 發明背景
計算系統及裝置包括會產熱的組件(例如處理器)。典型言之組件的威力愈大則產熱愈多。計算系統包括機械式風扇來提供氣流，將此等組件所產生的熱傳導出系統之外及將較冷的空氣傳導入系統內部。雖然機械式風扇提供簡單而有效的冷卻解決辦法，系統卻需配合容納風扇的尺寸及形狀因素，結果導致系統底座體積的加大。
手持式行動計算裝置諸如智慧型手機及平板電腦係設計成具有縮小的體積來符合預期的使用者形狀因素。此外，手持式裝置典型地具有統一本體底座由使用者的手掌握持(例如與膝上型電腦相反，膝上型電腦典型地具有顯示器及鍵盤的分開底座)，因而基於使用者的舒適程度有其溫度限制。行動裝置組件的能力目前受此等底座溫度極限所限。
因此之故，手持式裝置典型地利用被動冷卻解決辦法，風扇通常不合所需，原因在於除了增加系統底座的體積外，風扇產生非期望的效應，諸如風扇噪音及對裝置導入移動部件。隨著對行動裝置預期處理能力的增高，需要有有效被動冷卻解決辦法來允許利用更強而有力的組件，同時保有期望的使用者形狀因素。
依據本發明之一實施例，係特定提出一種設備包含一手持式行動計算裝置；及含括於該手持式行動計算裝置中之一電-流體動力空氣推進器(EAM)，該EAM係包括一第一電極一第二電極一出口、及一入口，其中該EAM之該入口及出口係各自含括於該手持式行動計算裝置之至少一個表面側；該EAM用以因應施加至該等第一及第二電極之一電場而藉由加速度環繞該第一電極的帶電空氣分子及帶電粒子中之至少一者朝向該第二電極來產生一氣流，該氣流係產生自汲取入該EAM之該入口的空氣及從該EAM之該出口排出的空氣。
圖式簡單說明
後文詳細說明部分包括附圖圖式之討論，圖式係舉例說明給定之本發明之實施例體現。須瞭解圖式係用於例示說明但非限制性。如此處使用，述及一或多個「實施例」須瞭解為描述含括於至少一個本發明體現之特定特徵、結構、或特性。如此，諸如「於一個實施例中」或「於另一個實施例中」等詞用於此處係描述多個本發明之實施例及體現，並非必要全部係指同一個實施例。但也非必要彼此互斥。
第1圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。
第2圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。
第3圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。
第4圖包括本發明之一實施例之前視及側視方塊圖。
以下某些細節及體現之描述包括圖式之說明闡釋下示部分或全部實施例，以及討論此處呈示之本發明構思之其它可能的實施例或體現。本發明之實施例之綜論提供如下，接著為參考附圖作更進一步細節說明。
 詳細說明
本發明之實施例係針對手持式行動計算裝置的被動式冷卻系統。電-流體動力空氣推進器(EAM)可含括於手持式行動計算裝置內，該EAM係包括一入口及一出口。該入口及出口各自係含括於該手持式行動計算裝置之至少一個表面側。
本發明之實施例所利用的EAM進一步包括第一及第二電極，各自分別係接近EAM的入口及出口，及電離裝置。於若干實施例中，接近入口的第一電極包括電離裝置(例如電暈電極)。須瞭解EAM可使用在第一高電位電極產生的小型電暈放電來電離空氣分子或微粒(或可藉其它裝置接近第一電極電離)。電離空氣分子或微粒然後藉電場朝向第二電極加速度。離子與周圍空氣分子的粒子碰撞產生周圍空氣朝向第二電極的淨移動。此一淨移動產生本體氣流，轉而可供用於手持式行動計算裝置的冷卻。此等EAM又稱「離子風產生器」，先前曾經用在點冷卻解決辦法及用於空氣濾清系統。
如此，於本發明之實施例中，該EAM係藉回應於施加至該等第一及第二電極之電場而加速度環繞接近該入口之一電極的離子化/帶電粒子朝向接近該出口之第二電極而產生氣流。該氣流將從汲取入該EAM之該入口的空氣(亦即該計算裝置之外部空氣)及從該EAM之該出口排出的空氣(亦即從該計算裝置排出之空氣)產生。該氣流另外可描述為「本體空氣移動」流過手持式行動計算裝置或在裝置內部流動。
第1圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。於本實施例中，EAM係含括於手持式行動計算裝置100內。須瞭解「手持式行動計算裝置」一詞可描述智慧型手機、個人數位助理器(PDA)、平板電腦(例如具觸控螢幕介面的統一本體平板電腦)，或任何類似裝置。於本實施例中，裝置100包括觸控螢幕介面192。
如前文描述，預期使用者形狀因素使得主動系統冷卻解諸如機械式風扇變得不合所需。第1圖之EAM提供在計算裝置100底座內部的本體空氣移動，換言之，於此一實施例中，裝置100外部空氣進入系統底座，而底座內部空氣從系統排出，如此顯然第1圖之EAM與提供點冷卻的解決辦法可資區別，後者亦即利用裝置內部空氣在特定計算組件上提供空氣移動。
第1圖之EAM包括入口110(含括於裝置100的表面側115)及出口120(含括於表面側125)。於本實施例中，EAM更進一步包括位在或接近入口110的電極對130。EAM更利用電離裝置來充電環繞電極對130的粒子。該等粒子例如可包含空氣分子或灰塵微粒。如前文描述，該電極裝置可含括於電極對130，或可以是分開裝置(例如利用二極體雷射之電離裝置)。
藉施加電場至電極對，環繞電極對130之帶電粒子被朝向出口120加速度。帶電粒子碰撞且將動量傳給電極對間之中性空氣粒子，因而導致入口110至出口120間的本體空氣移動，如氣流190之例示說明。於本發明之其它實施例中，裝置100更可包括聚焦電極(例如電極140及其它裝置(例如流管)來確保氣流190係如圖所示導向，而與裝置100之取向獨立無關。
如此，如前文描述，裝置100係藉EAM所產生的氣流190而被動冷卻。於此實施例中，氣流190直接通過計算組件151、152及153上方。該等計算組件可以是產熱的及/或對因熱造成效能損失敏感的組件，包括中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、及記憶體儲存裝置。
於本實施例中，入口110及出口120分別地係含括於相對表面側115及125(各側係相鄰於後表面側191)。須瞭解於其它實施例中，該等入口及出口可含括於裝置100的非相對表面側而仍然產生氣流來提供如前文描述之本體空氣移動。此外，第1圖之EAM可組合散熱器、散熱座、直接附接熱交換器、或遠端熱交換器使用來最佳化裝置平台的冷卻效能。
第2圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。於本實例中，行動手持式計算裝置200包括EAM與遠端熱交換器250組合工作。該遠端熱交換器可以是如同用在筆記型電腦設計的習知遠端熱交換器(亦即使用熱導管或高導熱散熱器連結產熱組件至熱交換器)。遠端熱交換器250也可包括散熱座結構，諸如肋、通道、翅片或其它組織結構表面來傳送(亦即分散)由裝置200之組件所產生的熱給該散熱座結構。
須瞭解遠端熱交換器250(特別為散熱座)的操作溫度可能造成裝置200使用者的不適，原因在於使用者的手掌可能握在散熱座或其附近。
為了冷卻遠端熱交換器250，裝置200包括EAM來提供接近遠端熱交換器之被動冷卻。第2圖之EAM包括入口210(含括於裝置200的後表面側215，顯示器292的對側)及出口220(含括於表面側225)接近熱交換器250。於本實施例中，EAM又更包括電極對230及任何電離裝置來充電環繞電極對230之粒子。於若干實施例中，裝置200可包括聚焦電極(例如電極240)來確保氣流290方向係如圖所示。
藉施加電場至電極對，環繞電極對230之帶電粒子係朝向出口220加速度。與第1圖所示具體實施例相反，入口210及出口220各自係含括於裝置200的相鄰表面側。如此，須瞭解比較第1圖，此一實施例可利用更短的距離，原因在於比較第1圖之電極，在電極對230與聚焦電極240間之阻抗(亦即距離)較小。帶電粒子碰撞且將動量傳給電極對間之中性空氣粒子，因而導致本體空氣移動來冷卻遠端熱交換器250，如氣流290之例示說明。
第3圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。於本實施例中，EAM係含括於手持式行動計算裝置300。該EAM包含多個入口及一個單一出口。須瞭解於其它實施例中，可利用任何數目的入口及出口(亦即各至少一個)來提供被動冷卻。
於本實施例中，裝置300之部分底座或斜角係與系統的其餘部分密封隔開而形成管道。任何組態之EAM係安裝於管道內部來形成強制對流冷卻環境。系統的產熱組件可熱連結至管道壁來完成系統冷卻。管道可如EAM本身般短，或可以更長(例如長達系統全長)。
於本實施例中，裝置300包括第一入口310(含括於裝置300之表面側315)、第二入口330(含括於表面側335)及出口320(含括於表面側325)。於本實施例中，EAM又更包括位在或接近第一入口310的電極對340、位在或接近出口320的聚焦電極350，及位在或接近第二入口330的第二電極對(圖中未顯示)。如前文描述，環繞該第一及第二電極對的帶電粒子碰撞及將動量傳輸給在全部三個電極間之中性空氣粒子，如此導致本體空氣移動，如氣流399之例示說明。
裝置300更包括隔開裝置的計算組件與EAM及結果所得氣流399之壁390。藉隔開裝置300之計算組件與EAM之入口及出口，該等組件被保護避免接觸可能透過入口及出口進入裝置的非與氣流399有關的外部元素(例如進水)。
於一個實施例中，壁390包含散熱材料(例如金屬板)，及對裝置300提供額外被動冷卻。如此，計算組件361、362及363可熱連結至壁390來從各組件傳熱至該壁。氣流399通過裝置300及通過壁390來對裝置提供進一步被動冷卻。
第4圖包括本發明之一實施例之前視及側視方塊圖。於本實施例中，行動手持式計算裝置400包括EAM，包含多個入口及出口。須瞭解其它實施例可包含單一入口/出口及仍然提供後述功能性。
於本實施例中，裝置400包括觸控螢幕介面405。如此，可能期望將介面表面冷卻至適合與使用者互動的溫度。低輪廓外形EAM入口或出口可位在觸控螢幕介面405邊緣。EAM可鼓風通過觸控螢幕表面或汲取空氣通過觸控螢幕表面。任一種情況下，接近觸控螢幕表面加快的空氣速度將促進從該表面的對流散熱。EAM可用在該螢幕的一或多個邊緣，且可彼此平行或相對地鼓風/吸風，或可夾角90度角。
於本實施例中，裝置400之EAM包括位置接近顯示器表面405的入口410及420。EAM又更包括相對應出口415及425。於本實施例中，位在或接近入口/出口的電極及電離裝置係如前述利用來產生氣流450及460。如此，裝置400之EAM產生氣流450及460來將空氣拉近觸控螢幕顯示器表面405，因而對裝置的輸入構件提供被動冷卻。如圖所示，因氣流450及460係透過入口410及420而將空氣拉近裝置400內部，及透過出口415及425從裝置排出空氣，類似前述其它實施例，所產生的本體空氣移動流經裝置底座。
須瞭解本發明之實施例可利用具有各種寬度及厚度之一或多個EAM(厚度薄至1毫米的有效EAM為可行)。此外，本發明之實施例也可採用在產熱組件上的一或多個電-流體動力點冷卻器進行額外冷卻。額外電-流體動力空氣推進器(EAM)及電-流體動力點冷卻器可共享一共用電源/電壓源，可分開驅動，或其任一種組合。
於其它實施例中，EAM可與多孔底座材料配對，包括但非限於多孔塑膠、多孔金屬、織物(包括斥水膜)或任何功能相當物。須瞭解此等實施例可利用EAM入口/出口的分散式特性，輔助保有手持式行動計算裝置的形狀因素、外觀及感覺。
全文說明書中述及「一個實施例」或「一實施例」表示連結該實施例所述特定特徵、結構、或特性係含括於本發明之至少一個實施例。如此，「於一個實施例中」或「於一實施例中」等術語出現於全文說明書各處並非必要全部皆係指相同實施例。此外，該等特定特徵、結構、或特性可以任一種適當方式組合於一或多個實施例中。此外，須瞭解提供附圖係為了對熟諳技藝人士解說目的，及圖式並非必要照比例繪製。須瞭解圖式之各個區、層、及結構的大小及維度可各異。
於前述詳細說明部分中，已經參考其特定具體實施例描述本發明之方法及設備。但顯然易知可未悖離本發明之廣義精髓及範圍做出多項修改及變化。因此本說明書及圖式須視為例示說明性而非限制性。
100、200、300、400．．．手持式行動計算裝置
110、210、310、330、410、420．．．入口
115、125、225、315、325、335．．．表面側
120、220、320、415、425．．．出口
130、230、340．．．電極對
140、240．．．電極
151、152、153、361、362、363．．．計算組件
190、290、399、450、460．．．氣流
191、215．．．後表面側
192、405．．．觸控螢幕介面
250．．．遠端熱交換器
292．．．顯示器
350．．．聚焦電極
405．．．觸控螢幕顯示器表面
390．．．壁
第1圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。
第2圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。
第3圖包括本發明之一實施例之後視及側視方塊圖。
第4圖包括本發明之一實施例之前視及側視方塊圖。
100‧‧‧手持式行動計算裝置
110‧‧‧入口
115、125‧‧‧表面側
120‧‧‧出口
130‧‧‧電極對
140‧‧‧電極
151、152、153‧‧‧計算組件
190‧‧‧氣流
191‧‧‧後表面側
192‧‧‧觸控螢幕介面

Claims (18)

  1. 一種電-流體動力冷卻之設備，其包含：一手持式行動計算裝置；及含括於該手持式行動計算裝置中之一電-流體動力空氣推進器(EAM)，該EAM包括一第一電極，一第二電極，一入口，及一出口，其中該EAM之該入口及該出口係各自含括於該手持式行動計算裝置之至少一個表面側；該EAM用以因應施加至該等第一及第二電極之一電場而藉由加速度環繞該第一電極的帶電空氣分子及帶電粒子中之至少一者朝向該第二電極來產生一氣流，該氣流係產生自汲取入該EAM之該入口的空氣及從該EAM之該出口排出的空氣。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該EAM之該入口及該出口係各自含括於該手持式行動計算裝置中之相對的表面側。
  3. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該EAM之該入口及該出口係各自含括於該手持式行動計算裝置中之相鄰的表面側。
  4. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該入口係相鄰該手持式行動計算裝置之一顯示器，氣流係沿著該行動電腦裝置之該顯示器流動。
  5. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該氣流係流經該行動電腦裝置之一內部導管。
  6. 如申請專利範圍第5項之設備，其中該內部導管係部分地藉由分隔計算組件與該氣流之一壁而形成。
  7. 如申請專利範圍第6項之設備，其中該分隔計算組件與該氣流之該壁包含一導熱材料，該手持式行動計算裝置之至少一個計算組件係耦接至該壁之一內側，該氣流係沿該壁之一外側流動。
  8. 如申請專利範圍第1項之設備，其進一步包含含括於該手持式行動計算裝置中的一熱交換器，其中該EAM之該出口係耦接至該熱交換器。
  9. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該EAM之該第一電極包含一電暈放電電極，其用以電離環繞該第一電極之該等空氣分子及該等粒子中之至少一者。
  10. 一種電-流體動力冷卻之方法，其包含下列步驟：在含括於一手持式行動計算裝置中之一電-流體動力空氣推進器(EAM)的第一與第二電極之間施加一電場，該電場之施加係用以汲取環繞該第一電極的帶電空氣分子及帶電粒子中之至少一者朝向該第二電極而產生一氣流，該氣流係產生自汲取入該EAM之該入口的空氣及從該EAM之該出口排出的空氣；其中該EAM之該入口及該出口係各自含括於該手持式行動計算裝置中之至少一個表面側。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該EAM之該入口及該出口係各自含括於該手持式行動計算裝置中之相對的表面側。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該EAM之該入口及該出口係各自含括於該手持式行動計算裝置中之相鄰的表面側。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該入口係相鄰該手持式行動計算裝置之一顯示器，氣流係沿著該行動電腦裝置之該顯示器流動。
  14. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該氣流流經該行動電腦裝置之一內部導管。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該內部導管係部分地藉由分隔計算組件與該氣流之一壁而形成。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該分隔計算組件與該氣流之該壁包含一導熱材料，該手持式行動計算裝置之至少一個計算組件係耦接至該壁之一內側，該氣流係流過該壁之一外側。
  17. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該EAM之該出口係耦接至含括於該手持式行動計算裝置中之一熱交換器。
  18. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該EAM之該第一電極包含一電暈電極，其用以電離環繞該第一電極之該等空氣分子及該等粒子中之至少一者。
TW100147960A 2010-12-23 2011-12-22 用於手持式行動計算裝置之電－流體動力冷卻之方法及設備 TWI474156B (zh)

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