外部冷却模块的制作方法

外部冷却模块


背景技术：

1.计算机系统通常包括冷却子系统以消散由计算机的中央处理单元(cpu)、其他集成电路和电源电路产生的热量。冷却子系统通常包括安装到cpu的散热块，所述散热块热连接到散热片或一根或多根热管。如果使用热管，则通常将散热器或散热片热连接到热管的与cpu相对的一端。内部风扇通常用于将空气引导到散热片上方，从而增加通过对流消散的热量。
2.在消费者计算机中，此类冷却子系统通常被设计用于典型的操作配置文件，其中cpu在大多数时间消耗少量或中等量的功率，但是偶尔会提升以处理繁重的处理负载，在此期间它消耗更多功率并产生更多热量。当用于诸如游戏或视频编辑等处理器密集型应用时，此类计算机往往会产生过多热量，从而导致处理器“节流”或减速，以便消耗更少功率并产生更少热量。一些计算机(诸如平板计算机和一些笔记本型计算机)是无风扇的，并且依赖于辐射和环境气流来消散大部分热量。由于它们的冷却能力较差，膝上型计算机、平板计算机和笔记本计算机中的cpu的性能经常被限制在低于其能力的水平。
3.有时使用外部冷却垫来帮助冷却计算机。通常，冷却垫包括一个或多个风扇，所述一个或多个风扇将空气引导到计算机的外表面或“皮肤”上。
附图说明
4.图1是根据一些实施方案的外部冷却模块的顶部透视图；
5.图2是图1的外部冷却模块的底部透视图；
6.图3是图1的外部冷却模块的剖视顶部透视图；
7.图4是笔记本计算机的底部透视图，图1的外部冷却模块被设计成与所述笔记本计算机一起操作；
8.图5以混合截面图和框图形式示出了根据一些实施方案的与计算机配对的外部冷却模块；
9.图6是示出根据一些实施方案的与计算机冷却进气口对准的中空腔室的一部分的横截面框图；
10.图7是示出根据附加实施方案的与计算机冷却进气口对准的另一个中空腔室的一部分的横截面框图；
11.图8是根据一些实施方案的与计算机配对的外部冷却模块的横截面框图；以及
12.图9是根据一些实施方案的与计算机配对的另一个外部冷却模块的横截面框图。
13.在以下描述中，不同附图中使用的相同的附图标记来指示类似或相同的项目。除非另有说明，术语“耦合”及其相关联的动词形式包括通过本领域已知的方式的直接连接和间接电气连接，并且除非另有说明，直接连接的任何描述意味着使用合适的间接电气连接形式的替代实施方案。
具体实施方式
14.一种外部模块用于与指定的计算装置一起使用。所述外部模块包括主体，所述主体形成中空腔室。外部进气口形成在所述主体中并连接到所述腔室的第一入口。出气口沿着所述腔室的壁形成在所述主体中并且适于当所述外部模块被定位成与所述计算装置成指定关系时与所述指定的计算装置的冷却进气口对准。鼓风机被定位成迫使空气通过所述外部进气口进入所述腔室并在所述腔室中维持正气压，使得当所述出气口与所述冷却进气口对准时，对所述计算装置的所述冷却进气口的至少部分维持所述正气压。
15.一种方法使用外部冷却模块来增加计算装置的冷却系统中的气流。所述方法包括将外部冷却模块的腔室的出气口与计算装置的冷却进气口对准。将空气从进气口驱动到所述腔室以使所述腔室以正气压加压。所述方法包括对所述计算装置的所述冷却进气口的至少部分维持正气压以增加通过所述计算装置的冷却系统的气流。
16.一种系统包括便携式计算装置和外部模块。所述便携式计算装置包括冷却子系统，所述冷却子系统具有冷却进气口；风扇，所述风扇被定位成将空气引向所述便携式计算装置的选定部件；以及出气口，所述出气口被定位成在所述空气通过所述选定部件之后排出所述空气。所述外部模块适于与所述便携式计算装置配对，并且包括主体、腔室、外部进气口、出气口和鼓风机。所述主体形成腔室，其中所述外部进气口形成在所述主体中并连接到所述腔室的第一入口。所述出气口沿着所述腔室的壁形成在所述主体中并且适于当所述外部模块被定位成与所述便携式计算装置成指定关系时与所述便携式计算装置的冷却进气口对准。所述鼓风机被定位成迫使空气通过所述外部进气口进入所述腔室并在所述腔室中维持正气压，使得当所述出气口与冷却进气口对准时，对所述便携式计算装置的所述冷却进气口的至少部分维持正气压。
17.图1是根据一些实施方案的外部冷却模块100的顶部透视图。在该实施方式中，外部冷却模块100包括主体102，所述主体具有顶侧104和前侧106。主体102的大小被设计成沿着顶侧104保持特定的指定的笔记本计算机。凹口108被定位成保持指定的笔记本计算机的支脚，以在笔记本计算机以指定关系放置在外部冷却模块100的顶部时稳定笔记本计算机。支撑支脚110沿着外部冷却模块100的底面设置，并且足够高到在外部冷却模块100放置在硬表面上时允许其下方存在气流。外部冷却模块100的冷却元件将相对于图2至图3进一步描述。
18.图2是图1的外部冷却模块100的底部透视图。图3是图1的外部冷却模块100的剖面顶部透视图。参考图1至图3，主体102通常形成中空腔室120，所述中空腔室具有沿着顶侧104呈现的出气口121。中空腔室120由顶侧104、底侧105和主体102的内壁124形成，所述内壁从顶侧104跨越到底侧105。主体102由硬质塑料形成，但是在其他版本中使用其他材料，诸如塑料复合材料或金属。连接到底侧105的组装柱130提供螺孔以接纳用于将顶侧104组装到底侧的组装螺钉。
19.出气口121沿着中空腔室120的顶壁形成在主体102中，并且适于当外部冷却模块100被定位成与笔记本计算机成指定关系(在这种情况下是笔记本计算机搁置在外部冷却模块的顶部上)时与指定的笔记本计算机的冷却进气口对准。结构支撑构件122围绕出气口121。在本实施方案中，出气口121具有与指定的笔记本计算机的冷却进气口基本相同的平面面积，并且被定位成当外部冷却模块100被定位成与指定的笔记本计算机成指定关系时
覆盖指定的笔记本计算机的冷却进气口。其他版本使用出气口121相对于冷却进气口的其他大小关系，如下文进一步描述。
20.图2示出了外部进气口128，所述外部进气口形成在主体102中并连接到中空腔室120的第一入口125(图3)。诸如风扇的鼓风机被定位成迫使空气通过外部进气口128进入中空腔室120。在该版本中，鼓风机位于外部进气口128内部。外部电源连接114向由电源开关112控制的鼓风机供电。当由电源开关112激活时，鼓风机在中空腔室120中维持正气压，使得当出气口121与冷却装置对准时，对指定的笔记本计算机的冷却进气口的至少一部分维持正气压。在本实施方案中，出气口121具有与指定的笔记本计算机的冷却进气口基本相同的面积。
21.图4是笔记本计算机400的底部透视图，外部冷却模块100(图1)被设计成与所述笔记本计算机一起操作。在各种实施方案中，使用本文技术的外部冷却模块与各种指定的计算装置配对，其中出气口被定位成与指定的计算装置的冷却进气口对准。尽管将笔记本计算机400作为示例示出，但是在各种实施方案中，诸如台式计算机、刀片服务器计算机和平板计算机的其他计算机类型与外部冷却模块配对。笔记本计算机400包括主体402、冷却进气口404和支撑支脚406。热出气口存在于笔记本计算机400的侧面。
22.计算机400的主体402具有沿着下表面定位的冷却进气口404。当笔记本计算机400被放置在外部冷却模块100的顶部时，出气口121(图1、图3)被定位成与冷却进气口404对准。笔记本计算机400具有支脚406，所述支脚搁置在凹口108(图1)中，从而允许主体402更靠近外部冷却模块100的顶侧104或与其齐平。通过使用以正压迫使空气通过计算机的冷却空气进气口的外部冷却模块，笔记本计算机400中的cpu对于给定的工作负载而言运行温度更低，或者替代地在给定的环境温度下具有比没有外部冷却模块的系统更高的性能能力。
23.图5以混合截面图和框图形式示出了根据一些实施方案的与计算机50配对的外部冷却模块500。所描绘的各种部件未按比例绘制。外部冷却模块500包括主体502、电源开关512、控制电路515、中空腔室520、出气口521、外部进气口528和鼓风机530。
24.中空腔室520形成在主体102的内部中。出气口521沿着中空腔室520的顶壁形成，并且适于当外部冷却模块100被定位成与计算机50成指定关系时与计算机50的冷却进气口对准。在本实施方案中，出气口521具有与计算机50的冷却进气口基本相同的平面面积，并且被定位成当外部冷却模块100被定位成与计算机50成指定关系时覆盖计算机50的冷却进气口。中空腔室520可以包括内部支撑结构，但是通常提供封闭空间，从而允许对壁以及在出气口521处维持压力。
25.在本实施方案中，鼓风机530是鼠笼式风扇，其类似于通常用于冷却计算机的那些风扇。在一些版本中，使用了其他类型的风扇，例如轴向安装式风扇。如本文所使用，鼓风机包括风扇和其他鼓风元件，诸如空气倍增器。在操作中，鼓风机530迫使来自外部进气口528的空气进入中空腔室520，以在中空腔室520中维持正气压，使得当出气口521与计算机50的冷却进气口对准时，对计算机50的冷却进气口维持正气压。
26.计算机50本身包括风扇52和冷却子系统54，所述风扇被定位成使空气移动通过冷却进气口，所述冷却子系统包括至少一个温度传感器56和控制器58。计算机50的各种内部冷却部件未示出，但是通常是存在的，这取决于与外部冷却模块500配对的特定计算机。此类部件包括用于引导冷却空气跨过期望部件的一个或多个空气风道、联接到计算机中央处
理单元(cpu)和图形处理单元(gpu)的散热块、将热量从散热块传导走的热管以及热耦合到热管或直接热耦合到散热块的散热器。一些计算机使用内部风道，并且一些计算机让气流在没有风道的情况下通过计算机主体。一个或多个温度传感器56通常热耦合到cpu或gpu。控制器58从温度传感器56接收读数并控制位于冷却进气口处的一个或多个内部风扇(诸如风扇52)的速度。可以在出气口处设置风扇(诸如下面图9的配置)。控制器58通常是负责热管理的嵌入式控制器，并且可以执行其他功能，诸如与计算机50中的其他硬件对接。
27.在一些实施方案中，外部冷却模块500被体现在笔记本计算机坞站中，所述笔记本计算机坞站包括在入坞时连接到计算机50的电源、网络和输入/输出连接器。作为笔记本计算机坞站的模块500的一些版本包括控制电路514，所述控制电路适于从计算装置接收指示计算装置的温度状态的信号，并且基于所述信号来调整鼓风机530。驱动程序软件可以用在计算机50上以获得期望的温度状态信息并通过所描绘的连接串行链路(诸如通用串行总线(usb)连接或无线链路)将温度状态信息提供给控制电路514。
28.尽管特定计算机中的冷却风扇的数量和位置各不相同，但是通常冷却系统被设计成具有风扇所需的指定或额定气流。然而，由于诸如风扇噪音、价格和气流路径的特定布置的许多原因，风扇通常无法达到其额定气流。此外，为特定的冷却系统指定的气流通常不足以以在冷却系统中采用的散热块、热管、散热器或其他散热片布置的最大适用热承载能力带走热量。
29.在操作中，鼓风机530在中空腔室520中维持正气压，使得当与计算机50的冷却进气口如图所描绘对准时，对所述冷却进气口维持正气压。因而，增加空气流速以便更好地冷却计算机50，并采用其中的冷却部件的更多冷却能力。正压补充风扇52以驱动更多空气通过计算机50的冷却气流路径。优选地，对冷却进气口维持的正气压足以将使计算机50的冷却系统处于额定状态的气流速率至少加倍。这种布置有利于与本文描述的所有实施方案一起使用。例如，如果冷却子系统的额定值是每分钟5立方英尺(cfm)，则具有该特征的实施方案提供额定值为至少10cfm的鼓风机530。尽管描述了至少加倍气流，但是本发明人发现，额定值为由计算机风扇(在本示例中为风扇52)提供的气流的2至3倍的鼓风机通常能够利用计算机的冷却系统元件的大部分冷却能力。
30.图6是示出根据一些实施方案的与计算机冷却进气口对准的中空腔室620的一部分的横截面框图。中空腔室620的顶部被描绘为由外部模块的顶侧604形成。出气口621形成在中空腔室620的顶壁中，并且被描绘成与计算机的冷却进气口对准，在所述冷却进气口处定位有进气风扇62以迫使空气进入风道64。尽管该版本中示出了风道，但是其他计算机不使用风道。密封件605沿着出气口621的周边定位并且被配置为当外部模块如图所描绘被定位成与计算机成指定关系时密封中空腔室620与计算机的冷却进气口之间的连接。密封件605优选地由诸如泡沫或橡胶的软质材料制成。密封件的使用有助于对冷却进气口维持正气压。
31.图7是示出根据附加实施方案的与计算机冷却进气口对准的另一个中空腔室720的一部分的横截面框图。在本实施方案中，外部冷却模块被设计成与其配对的计算机具有细长的冷却进气口，其中两个进气风扇72沿着所述冷却进气口的长度定位以迫使空气进入风道74。中空腔室720具有形成在外部模块的顶侧704中的两个出气口，每个出气口被定位成仅对计算机的冷却进气口的一部分维持正气压。在本实施方案中，出气口721与进气风扇
72对准。
32.图8是根据一些实施方案的与计算机80配对的外部冷却模块800的横截面框图。在该版本中，外部冷却模块800被设计成与计算机80配对，所述计算机具有沿着侧壁而不是沿着底侧定位的冷却进气口。外部冷却模块800包括主体802、电源开关812、中空腔室820、出气口821、冷却进气口828和鼓风机830。在一些实施方案中，外部冷却模块800还包括与控制电路514(图5)类似的控制电路，以从计算机80接收温度状态信息并基于温度状态信息来控制鼓风机830。
33.计算机80包括风扇82和冷却子系统84，所述风扇被定位成使空气移动通过冷却进气口，所述冷却子系统包括至少一个温度传感器86和控制器88。上面讨论的计算机80的各种其他内部冷却部件存在于计算机80的各种实施方式中。
34.参考外部冷却模块800，主体802包括沿着所描绘的左侧形成的竖直延伸部，其竖直地延伸超过计算机80的冷却进气口的水平面。中空腔室820形成在主体802的内部中。中空腔室820延伸到竖直延伸部中到达计算机80的冷却进气口的水平面。
35.出气口821沿着中空腔室820的侧壁形成在竖直延伸部分中。出气口821适于当外部冷却模块800如图所描绘被定位成与计算机80成指定关系时与计算机80的冷却进气口对准。在本实施方案中，出气口821具有与计算机80的冷却进气口基本相同的平面面积，并且被定位成当外部冷却模块800如图所描绘被定位成时覆盖计算机80的冷却进气口。在一些实施方案中，出气口821的平面面积小于冷却进气口的平面面积，或具有稍大的平面面积，诸如大5％或10％。在操作中，鼓风机830在中空腔室820中维持正气压，使得当与计算机80的冷却进气口如图所描绘对准时，对所述冷却进气口维持正气压。因而，外部冷却模块提供了上面讨论的改善气流益处，补充计算机80的风扇82以改善通过计算机80的气流。
36.图9是根据一些实施方案的与计算机90配对的另一个外部冷却模块900的横截面框图。在该版本中，外部冷却模块900被设计成与计算机90配对，所述计算机具有位于计算机90的热出气口处的风扇92。
37.外部冷却模块900包括主体902、电源开关912、中空腔室920、出气口921、冷却进气口929和鼓风机930。在一些实施方案中，外部冷却模块900还包括与控制电路514(图5)类似的控制电路，以从计算机90接收温度状态信息并基于温度状态信息来控制鼓风机930。
38.出气口921沿着中空腔室920的顶壁形成，并且适于当外部冷却模块900如图所描绘被定位成与计算机90成指定关系时与计算机90的冷却进气口对准。在本实施方案中，出气口921具有与计算机90的冷却进气口基本相同的平面面积，并且被定位成当外部冷却模块900如图所描绘被定位成时覆盖计算机90的冷却进气口。在操作中，鼓风机928在中空腔室920中维持正气压，使得当与计算机90的冷却进气口如图所描绘对准时，对所述冷却进气口维持正气压。因而，外部冷却模块提供了上面讨论的改善气流益处，补充计算机90的风扇92以改善通过计算机90的气流。
39.计算机90包括风扇92，所述风扇被定位成将空气移出热出气口。在一些版本中，空气在离开热出气口之前被引导通过散热器(未单独示出)。计算机90还包括冷却子系统94，所述冷却子系统包括至少一个温度传感器96和控制器98。上面讨论的计算机90的各种其他内部冷却部件存在于计算机90的各种实施方式中。在该版本中，没有使用空气风道，并且冷却空气在计算机90的主体内部流动。在其他版本中，计算机90可以包括内部空气风道，以将
来自冷却进气口的气流引导通过冷却子系统94中的散热片或散热器并将其引出热出气口。一些版本还在冷却进气口处包括一个或多个风扇，以迫使空气进入计算机90的主体。
40.尽管已经描述了特定实施方案，但是对这些实施方案的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，尽管本文讨论的计算机具有冷却风扇，但是具有无风扇冷却系统的其他计算机也可以使用本文的技术与外部冷却模块配对。此外，外部冷却模块的出气口的大小或位置可以是可调整的，以便更好地匹配计算机的冷却进气口的位置，由此调整外部冷却模块以与不同的指定的计算装置一起工作。例如，可以在全部或部分中空腔室边缘上使用一个或多个滑动面板，从而允许调整出气口的大小和/或位置。因此，所附权利要求意图涵盖落入所公开实施方案的范围内的对所公开实施方案的所有修改。