DE19804813B4

DE19804813B4 - Vorrichtung zum Kühlen eines tragbaren Computers

Info

Publication number: DE19804813B4
Application number: DE1998104813
Authority: DE
Inventors: Sunny San Jose Behl
Original assignee: Inclose Design Inc Campbell; InClose Design Inc
Current assignee: Inclose Design Inc Campbell; InClose Design Inc
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2018-02-07
Also published as: DE19804813A1

Abstract

Vorrichtung zum Kühlen eines Computers mit einem PC-Einsteckplatz, wobei die Vorrichtung aufweist:
ein als Hohlkanal ausgebildetes Gehäuse (22) mit einem ersten Abschnitt (24), einem zweiten Abschnitt (28) und mindestens einer Lüftungsöffnung (30) im zweiten Abschnitt (28), wobei das Gehäuse einen Luftkanal (36) zwischen dem ersten Abschnitt (24) und der Lüftungsöffnung (30) aufweist und das Gehäuse (22) mit dem zweiten Abschnitt (28) in einen PC-Karteneinsteckplatz (20) eines tragbaren Computers einsteckbar ist;
einen im ersten Abschnitt (24) des Gehäuses (22) angeordneten Lüfter (38) zum Einblasen von Luft in den Luftkanal (36) und durch die Lüftungsöffnung (30); und
eine elektrische Verbindung (32) zur Versorgung des Lüfters (38) mit elektrischer Energie, wobei die elektrische Verbindung am zweiten Abschnitt (28) angeordnet ist;
wobei die in den PC-Karteneinsteckplatz (20) einsteckbare Länge des zweiten Abschnitts (28) so festgelegt ist, dass bei eingestecktem zweitem Abschnitt der erste Abschnitt (24) mit dem Lüfter (38)...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen tragbarer Computer mit PC-Karteneinsteckplätzen.
Zu Anfang der 90er trieb das schnelle Wachstum des mobilen Rechnens die Entwicklung von kleineren, leichteren und tragbaren Werkzeugen zur Informationsverarbeitung an. Eine interessante Innovation war die Entwicklung der PC-Kartentechnologie. Die Leistung und Verwendbarkeit der PC-Karten machte sie schnell zur Standardausrüstung bei vielen transportablen Computern. Die schnelle Entwicklung und weltweite Anwendung der PC-Kartentechnologie fand zum großen Teil aufgrund der Standardisierungsbemühungen der internationalen Vereinigung für Personalcomputer-Speicherkarten (Personal Computer Memory Card International Association = PCMCIA) statt.
Der PC-Kartenstandard von PCMCIA bringt nun die Vorteile dieser gleichartigen PC-Karten für eine Vielfalt von Industrien und vertikalen Anwendungen hervor, einschließlich bei intelligenten Karten, Aufsatzgeräten, Automobilen und anderen. Die kompakte Größe und Robustheit der PC-Kartentechnologie macht sie zu der idealen Technologie für eine große Vielfalt von Anwendungen.
Der aktuelle PC-Kartenstandard sieht physikalische Spezifikationen für drei Typen von PC-Karten vor, mit zusätzlichen Bestimmungen für erweiterte Karten. Alle drei Kartentypen weisen die gleiche Länge und Breite auf und verwenden den gleichen 68-poligen Verbinder. Der einzige Unterschied zwischen den Abmessungen der Kartentypen ist die Dicke. Die Dicke ist 3,3 mm, 5,0 mm bzw. 10,5 mm für die Karte vom Typ 1, Typ 2 bzw. Typ 3. Weil sie sich nur in ihrer Dicke unterscheiden, kann eine dünnere Karte in einem dickeren Einsteckplatz verwendet werden, aber eine dickere Karte kann in einem dünneren Einbauplatz nicht verwendet werden.
Jeder Kartentyp weist Merkmale auf, die den Bedürfnissen verschiedener Anwendungen angepaßt sind. PC-Karten des Typs 1 werden typischerweise für Speichereinrichtungen verwendet, wie z. B. RAM-Karten, Flash-Speicherkarten, OTP-Karten (einmalprogrammierbare Karten) und SRAM-Karten. PC-Karten des Typs 2 werden typischerweise für I/O-Einrichtungen verwendet, wie z. B. Daten/Fax-Modems, LAN-Einrichtungen und Massenspeichereinrichtungen. PC-Karten des Typs 3 werden für Einrichtungen verwendet, deren Komponenten dicker sind, wie z. B. rotierende Massenspeichereinrichtungen.
Erweiterte Karten ermöglichen das Hinzufügen von Komponenten, die für einen ordentlichen Betrieb außerhalb des Systems verbleiben müssen, wie z. B. Antennen für drahtlose Anwendungen.
Die Versionsnummer bezieht sich auf die Version des PC-Kartenstandards, auf dem eine spezielle Karte oder ein System basiert. Grundsätzlich unterstützt die Version 1.0 nur Speicher und die Versionen 2.x unterstützten Speicher- und I/O-Anwendungen.
PCMCIA-Standard, Version 1.0/JEIDA 4.0 - Juni 1990
Die erste Version des Standards definierte die 68-polige Schnittstelle und die PC-Kartenformfaktoren des Typ 1 und Typ 2. Die ursprüngliche Version des PCMCIA-Standards spezifizierte nur die elektrischen und physikalischen Anforderung für Speicherkarten. Er definiert die Metaformat- oder Karten-Informationsstruktur (Card Information Structure = CIS), die für die Kompatibilität und für das Einstecken-und-Spielen (Plug-And-Play) für PC-Karten kritisch ist. Bei der ersten Version des PC-Kartenstandards war kein Konzept für Eingabe/Ausgabe-Karten (I/O-Karten) vorhanden.
PCMCIA-Standard, Version 2.0, 2.01 und 2.1 - 1991 - 1994
Die zweite Version des Standards definierte eine I/O-Schnittstelle für die gleiche 68-polige Schnittstelle, wie sie für PCMCIA-Speicherkarten bei der ersten Version des Standards verwendet wurde. Die Version 2.0 fügte ebenfalls verschiedene Klarstellungen zur ersten Version, eine Unterstützung für Speicherkarten mit zwei Spannungen und Abschnitte, die mit Kartenumgebungsbedingungen und Testverfahren umgehen, hinzu. Version 2.01 fügte die PC- Karten ATA-Spezifikation, den Kartentyp Typ 3 sowie ebenfalls die Auto-Index-Massenspeicherspezifikation (Auto-Indexing Mass Storage- (AIMS-) Spezifikation) hinzu, die in Richtung digitaler Bilder zugeschnitten ist. Sie schloß ebenfalls die ursprüngliche Version der Karten-Service-Spezifikation ein. Version 2.1 verbesserte die Karten- und Sockel-Service-Spezifikation weiter und verbesserte die Karteninformationsstruktur.
PC-Kartenstandard - Februar 1995
Die neueste Version des PC-Kartenstandards fügte Information zur Verbesserung der Kompatibilität und die Unterstützung für Merkmale, wie einen 3,3 Volt Betrieb, DMA-Unterstützung und die 32-Bit-Kartenbuskontrolle hinzu.
Die schnelle Anpassungsrate der PC-Karteneinsteckplätze hat einen stetigen Strom von Karten- und Hauptrechnerimplementationen angetrieben. Während dieser Zeit wurden PC-Karten mit neuen Technologien eingeführt und dem Standard wurden wesentliche, neue Fähigkeiten hinzugefügt. Zur gleichen Zeit sammelten die Karten-Hauptrechner- und Software-Verkäufer beträchtliche Erfahrung und Möglichkeiten zur Verbesserung der Kompatibilität wurden erkannt.
Das Ziel von PCMCIA war, die Verwendung der Technologie so einfach wie möglich zu machen, aber der Standard kann nur Richtlinien in manchen Bereichen vorsehen, so daß es Hersteller gibt, die den Standard nicht exakt einhalten oder die ihn verschieden interpretiert haben. Daher erlaubt die Entwicklung, die für eine Flexibilität und Anpassung geplant war, die größtmögliche Kompatibilität. Ein Weg, auf die Vielfalt der echten Welt vorbereitet zu sein, ist es, intensive Tests von Entwürfen mit allen wesentlichen Komponenten von Softwarefunktionen und Modulen bis zu gesamten Plattformen durchzuführen.
Während des letzten Jahres sind drei Hauptfaktoren zusammengekommen, die die PC-Kartenkompatibilität wesentlich verbessert hat. In der Version des Standards vom März 1995 wurde die Softwarespezifikation für PC-Karten auf vielfältige Wege verbessert. Verbesserungen an der Karten-Informationsstruktur und den Richtlinien für ihre Verwendung verbesserten die Art und Weise, in der die Hauptrechner die Merkmale und Anforderungen einer Karte erkennen, wenn sie eingefügt ist. Ein Teil der Version vom März 1995 war das Hinzufügen eines Richtliniendokuments und eine Reihe von empfohlenen Richtlinien für Entwickler von speziellen Typen von PC-Karten, wie z. B. Modems, drahtlosen Vorrichtungen, ATA-Karten und Kartenbus-Karten.
Zusätzlich hat eine zunehmende Kooperation zwischen den Karten-, Hauptrechner- und Software-Entwicklern innerhalb der Industrie zu einer verbesserten Kompatibilität geführt. Was dies betrifft, haben die PCMCIA und die Plug-And-Play-Vereinigung regelmäßig PlugFest-Kompatibilität-Arbeitstreffen gesponsort, die die führenden Hersteller von allen Teilen der Industrie zusammenbringen. Zusätzliche Weiterentwicklungen werden erwartet.
Bei all dem Interesse, das die Vorteile der PC-Karten umgibt, werden die Probleme, denen die Hersteller und Anwender von tragbaren Computern gegenüberstehen, wenig angesprochen. Aufgrund der Tatsache, daß viele elektronische Einrichtungen in ein kleines Gehäuse komprimiert werden, ist die Wärmeentwicklung ein Hauptproblem. Die Prozessorklasse des Intel Pentiums ist z.B. dafür bekannt, daß sie große Mengen von Wärme erzeugt. Plattenlaufwerke und andere Komponente erzeugen ebenfalls beträchtliche Mengen von Wärme. In einem kleinen Gehäuse, wie einem Laptop-Computer, können diese und andere Einrichtungen den tragbaren Computer überhitzen und schließlich zum Ausfallen bringen. Das Überhitzen kann ebenfalls die mittlere Lebenszeit bis zum Ausfall von elektronischen Komponenten verkürzen.

Aus der DE 94 14 783 U1 ist eine Vorrichtung zum Kühlen bekannt, die in einen Computersteckplatz (z.B. in eine ISR-Schnittstelle) eingesteckt werden kann, wobei an einem ersten Ende ein Lüfter und an einem zweiten Ende die Lüftungsschlitze angeordnet sind. Die elektrische Verbindung ist, wie bei der ISA-Schnittstelle vorgesehen, in der Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Ende angeordnet. Die Vorrichtung nach der DE 9414783 U1 ist geeignet, aus einem herkömmlichen Computer Warmluft abzuführen. Für tragbare Computer sind die in der DE 94 14 783 U1 offenbarten Maßnahmen jedoch weniger geeignet.

Der aus der DE 296 04 784 U1 bekannte Lüftereinschub für ein PC-Gehäuse hat einen Luftkanal an dem frontseitig Lüfter angeordnet sind und in dem eine zu kühlende Festplatte gelagert ist.

Die US 4,643,245 sieht ein Zusatz-Fußteil für einen PC vor, auf das ein unten offenes PC-Gehäuse aufgestellt wird. Aus einem neben der PC-Grundfläche angeordneten Lüftergehäuse des Fußteils wird Kühlluft in einen oben offenen Kanal geblasen, auf den das PC-Gehäuse aufgestellt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Kühlung für tragbare Computer vorzusehen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Kühlen eines tragbaren Computers vor, die in einen PC-Einsteckplatz des Computers einschiebbar ist, wie z.B. einem Einsteckplatz vom PCMCIA-Typ.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. Ein tragbarer Computer mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 ist Gegenstand eines nebengeordneten Patentanspruchs.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht der Kühlvorrichtung von 1;
3 eine auseinandergezogene Darstellung der Kühlvorrichtung von 2 und
4 eine Querschnittsansicht der Kühlvorrichtung von 2.
1 zeigt eine Kühlvorrichtung, die generell mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet wird, die gemäß der Erfindung an einem tragbaren Computer 12 verbunden ist. Der tragbare Computer 12 schließt eine Basiseinheit 14, einen Bildschirm 18 und eine Tastatur 16 ein. Die Basiseinheit 14 schließt einen PC-Karteneinsteckplatz 20 ein. Der Bildschirm 18 ist mit der Basiseinheit 14 zusammenklappbar verbunden und wird so zusammengefaltet, daß er die Tastatur 16 abdeckt und die Tragbarkeit des Computers ermöglicht.
Der PC-Karteneinsteckplatz 20 ist gemäß den PCMCIA-PC-Kartenstandards ausgeführt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung, ist der PC-Karteneinsteckplatz für PC-Karten des PCMCIA-Typs 3 ausgelegt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Einsteckplatz für eine PC-Karte des Typs 2 bzw. Typs 1 ausgelegt.
Der Computer 12 schließt Lüftungsöffnungen 21 ein. Die Kühlvorrichtung 10 bläst relativ kühle Luft in den PC-Karteneinsteckplatz 20, um den Computer 12 mittels Konvektion zu kühlen. Die Kühlvorrichtung 10 drückt heiße Luft aus den Lüftungsöffnungen 21 in die Richtung der Pfeile 34 heraus.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel weist der Computer 12 eine luftdurchlässige Basiseinheit auf, die es der durch die Kühlvorrichtung 10 geblasenen Luft ermöglicht aus dem Computer 12 auszutreten. Folglich kann die Kühlvorrichtung 10 bei so gut wie jeden tragbaren Computer mit einem PC-Einsteckplatz nachgerüstet werden. Die Kühlvorrichtung 10 kann so gut wie bei jeder Einrichtung mit einem PC-Einsteckplatz verwendet werden.
Da sich die PCMCIA-Standards weiterhin entwickeln, ist es verständlich, daß die Erfindung für jede Variation einer Vielfalt von neu entwickelten PC-Karteneinsteckplätzen 20 angepaßt werden kann, um den tragbaren Computer 12 zu kühlen. Zusätzlich kann die Erfindung bei einer Vielzahl von anderen Anwendungen verwendet werden, bis hin zur Verwendung bei einem Computer, bei z. B. Aufsatzgeräten, Automobilen und irgendeiner anderen Anwendung, bei denen PC-Karten verwendet werden können.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung 10 gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung 10 schließt eine hohle Karte 22 ein. Die Karte 22 weist ein erstes Ende 24 mit einem Lufteinlaß 26 auf. Die Karte 22 weist ein zweites Ende 28 mit mindestens einer Luftöffnung 30 auf.
Das zweite Ende schließt einen elektrischen Verbinder 32 ein. Der Verbinder 32 ist ein Standard PCMCIA-PC-Kartenverbinder mit einem 68-poligen Kontakt, welcher die Karte 22 mit dem tragbaren Computer 10 (1) verbindet. Der Verbinder 32 hält die Karten-Lüftungsöffnungen 30 innerhalb des PC-Einsteckplatzes. Die Lüftungsöffnungen 30 richten die Luft in den tragbaren Computer 12 hinein, um den Computer 12 zu kühlen, wenn die Karte 22 mit dem PC-Einsteckplatz 20 (1) verbunden ist und der Lüfter betrieben wird.
3 zeigt die Kühlvorrichtung 10. Die Karte 22 schließt einen Luftkanal 36 ein, der sich zwischen dem ersten Ende 24 und dem zweiten Ende 28 erstreckt.
Die Karte 22 schließt einen Lüfter 38 ein. Der Lüfter 38 ist mit dem ersten Ende 24 verbunden, um die Luft durch den Luftkanal 36 zu blasen. Wenn z. B. der Lüfter 38 Luft durch den Lufteinlaß 26 einzieht, zwingt der Lüfter die Luft durch den Luftkanal 36 und aus dem zweiten Ende 28 durch die Luftöffnungen 30 hinaus.
Der Lüfter 38 schließt eine Zuleitung 40 ein, die den Lüfter 38 mit dem elektrischen Verbinder verbindet. Der elektrische Verbinder 32 ist am zweiten Ende 28 der Karte fest montiert. Der Lüfter 38 ist am ersten Ende 24 der Karte 22 fest montiert. Wenn der elektrische Verbinder 32 mit dem PC-Einsteckplatz 20 des Computers 12 (1) verbunden ist und der Computer 12 betrieben wird, so liefert der Verbinder 32 Strom an den Lüfter 38.
Der Lüfter 38 ist wiederlösbar mit dem ersten Ende 24 der Karte 22 verbunden. Die wiederlösbare Verbindung ermöglicht es, daß der Lüfter ersetzt, repariert oder gereinigt wird, wenn dies notwendig ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung schließt die Kühlvorrichtung einen Lüfterhalter 42 ein, der mit dem Lüfter 38 und somit mit der Karte 22 verbunden ist. Der Lüfterhalter 42 schließt ein Gitter 46 und einen Luftfilter 44 ein. Das Gitter 46 und der Luftfilter 44 schützen den Lüfter 38. Der Lüfter 38 filtert die Luft, um die Staubansammlung innerhalb des Computers 12 zu minimieren. Das Gitter 46 läßt sich ein- und ausrasten, um die Beseitigung des Luftfilters 44 zum Reinigen zu erleichtern.
Der Luftkanal 36 schließt eine Oberseite 60 und eine Unterseite 62 ein, wobei die Oberseite ein paar von Lamellen und die Lüftungsöffnungen 30 aufweist und die Lamellen die Luft vom Lüfter 38 durch die Lüftungsöffnungen leiten. Weiterhin grenzt die Unterseite 62 die Lüftungsöffnungen 30 ab.
4 zeigt einen Luftstrom durch die Kühlvorrichtung 10. Der Lüfter 38 wird kontinuierlich betrieben und dreht sich, um Luft in den Einlaß 26 des ersten Endes zu ziehen. Der Lüfter drängt die Luft durch den Luftkanal zum zweiten Ende 28. Luft verläßt das zweite Ende 28 durch die Lüftungsöffnungen 30. Jede Lüftungsöffnung 30 schließt eine Lüftungsöffnungslamelle 50 ein. Die Lamellen 50 sind mit den Lüftungsöffnungen 22 innerhalb des Luftkanals 30 verbunden. Die Luftöffnungslamellen 50 sind bezüglich der Luftstromrichtung 52 innerhalb des Kanals abgewinkelt, um die Luft nach außerhalb der Lüftungsöffnungen 30 zu richten.
Obwohl der Lüfter 38 die Luft durch die Lüftungsöffnungen 30 wie dargestellt richtet, ist verständlich, daß der Lüfter umgekehrt werden kann, um ebenfalls Luft in die Lüftungsöffnungen 30 hineinzuziehen und aus dem ersten Ende 24 heraus.

Claims

Vorrichtung zum Kühlen eines Computers mit einem PC-Einsteckplatz, wobei die Vorrichtung aufweist: ein als Hohlkanal ausgebildetes Gehäuse (22) mit einem ersten Abschnitt (24), einem zweiten Abschnitt (28) und mindestens einer Lüftungsöffnung (30) im zweiten Abschnitt (28), wobei das Gehäuse einen Luftkanal (36) zwischen dem ersten Abschnitt (24) und der Lüftungsöffnung (30) aufweist und das Gehäuse (22) mit dem zweiten Abschnitt (28) in einen PC-Karteneinsteckplatz (20) eines tragbaren Computers einsteckbar ist; einen im ersten Abschnitt (24) des Gehäuses (22) angeordneten Lüfter (38) zum Einblasen von Luft in den Luftkanal (36) und durch die Lüftungsöffnung (30); und eine elektrische Verbindung (32) zur Versorgung des Lüfters (38) mit elektrischer Energie, wobei die elektrische Verbindung am zweiten Abschnitt (28) angeordnet ist; wobei die in den PC-Karteneinsteckplatz (20) einsteckbare Länge des zweiten Abschnitts (28) so festgelegt ist, dass bei eingestecktem zweitem Abschnitt der erste Abschnitt (24) mit dem Lüfter (38) außerhalb des tragbaren Computers verbleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin ein Gitter (46) und einen Luftfilter (44) aufweist, wobei das Gitter und der Luftfilter am ersten Abschnitt (24) des Gehäuses (22) vor dem Lüfter (38) angeordnet sind, wobei der Luftfilter wiederentfernbar ist, um das Reinigen des Luftfilters zu erleichtern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der zweite Abschnitt (28) des Gehäuses (22) Lamellen (50) und die Lüftungsöffnungen (30) einschließt, wobei die Lamellen am Luftkanal (36) befestigt sind, um die Luft durch die Lüftungsöffnungen zu führen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt (24) einen Einlass (26) einschließt, die Lüftungsöffnung (30) des zweiten Abschnitts (28) ein Auslass ist und der Lüfter (38) Luft vom Einlass durch den Auslass bläst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Lüfter (38) wiederlösbar am ersten Abschnitt (24) des Gehäuses (22) eingerastet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt (28) in einen PC-Einsteckplatz vom PCMCIA-Typ einsteckbar ist, insbesondere der zweite Abschnitt Abmessungen aufweist, die den PCMCIA-Abmessungsspezifikationen des Typs 3 entsprechen.
Ein tragbarer Computer mit: einer Basiseinheit (14) mit einer Tastatur und einem PC-Einsteckplatz (20); einem Bildschirm, der zusammenklappbar mit der Basiseinheit (14) verbunden ist; einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.