TWI424308B

TWI424308B - 用於液體浸沒冷卻型電腦之殼體及液體浸沒冷卻型電腦

Info

Publication number: TWI424308B
Application number: TW096116862A
Authority: TW
Inventors: Chad Daniel Attlesey; R Daren Klum; Allen James Berning
Original assignee: Liquidcool Solutions Inc
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2014-01-21
Also published as: TW200821799A; US20080017355A1; WO2007137019A3; US7724517B2; US20080196868A1; WO2007137019A2

Description

用於液體浸沒冷卻型電腦之殼體及液體浸沒冷卻型電腦

技術領域

本發明係有關於一種液體浸沒冷卻系統，且特別是有關於一種在一如電腦等液體浸沒冷卻型電子裝置中使用之殼體。

背景

電腦工業所面對的一主要問題是熱，而一元件操作時之溫度愈高，愈可能會失效。同時，高溫雖不會嚴重的故障，但仍會造成資料處理錯誤。在高溫下操作會造成電力波動，而電力波動則會在中央處理器(CPU)內或在主機板上進行資料管理之任一處導致這些錯誤。雖然在增加處理電力時不斷試圖減少廢熱，但是在市場上推出之各CPU與繪圖處理單元(GPU)仍會在比過去熱之情形下運作。提供電力與操縱訊號處理所需之電源與主機板元件所產生之熱亦隨著新一代產品推出而愈來愈多。

在冷卻系統中利用液體來冷卻型電腦系統是習知的，且一冷即電腦元件之習知方法係使用一封閉循環式2相系統10，如第1圖所示。該2相系統10係被用來被動地冷卻該等北與南橋接晶片12與14，且蒸氣將移動通過一管16而到達一冷卻室18，而蒸氣將變回液體，且該液體利用管20返回至該等晶片12、14以再進行冷卻。在另一習知冷卻系統中，內部之泵使液體移動通過一位在一CPU上之熱板，並接著將該加熱過之液體泵送至一具翼片塔中，且具翼片塔將該液體被動地冷卻且使它返回至該板。

若為一大型固定安裝式超級電腦，則將該超級電腦之主動處理元件浸沒在惰性、絕緣流體中是習知的。該流體通常可流經該主動元件，且接著在返回該主室之前被泵送至冷卻該流體之外部熱交換器。

雖然已有用以冷卻型電腦元件之習知方法，仍需對冷卻系統再改良。

概要

一種適用於冷卻多數電子裝置之可攜式獨立液體浸沒冷卻系統，包括冷卻在電腦系統或使用電子、發熱元件之其他系統中的元件。以下所述觀念可應用之電子裝置例包括但不限於桌上型電腦及包括膝上型電腦、控制台遊戲裝置、如平板電腦與個人數位助理(PDA)等手持式裝置之其他型態的個人電腦；包括刀鋒型伺服器之伺服器；磁碟陣列/儲存系統；儲存區域網路；儲存通訊系統；工作站；路由器；電信基礎建設/開關；有線光學與無線通訊裝置；單元處理裝置；印表機；電源；顯示器；光學裝置；包括手持系統之儀器配置系統；軍事用電子裝置等。

該電子裝置可包括一具有內部空間之殼體，且一絕緣冷卻液體收納在該內部空間中，並且一發熱電子元件設置在該空間內且浸沒在該絕緣冷卻液體中。

當該電子裝置是一如個人電腦之電腦時，該主機板包括多數發熱電子元件，包括如一CPU或GPU之至少一處理器。此外，該電腦之其他發熱元件可以浸沒在該冷卻液體中，例如，RAM、電源、及硬碟。

該電腦之殼體包括多數多數壁，且該等壁形成一液密內部空間，並且至少其中一壁係由一可觀看在該內部空間內之物體，例如主機板，之材料製成，而該材料可以是一透明材料或一半透明材料。一可分離蓋封閉該內部空間之頂部，且該蓋與前述多數壁形成一液密密封，並且該蓋包括一與其固定在一起之密封電連接器，而該電連接器係構成為可與設置在該內部空間中之主機板連接且可提供在該主機板與該殼體外部間之電性連接。該殼體可包括一用以使液體由該殼體排出之排放閥，此外，該蓋可具有一用以將液體加入該內部空間中之開口、及一便於將該蓋與連接於該蓋之主機板一起拉起之握把。

當該主機板由該內部空間拉起時，亦可設置一用以將該主機板固持在其上升位置以更換主機板元件且讓液體可流回該內部空間中之機構。

圖式簡單說明

第1圖顯示使用一2相系統10被動地加熱北與南橋接晶片的冷卻系統。

第2圖是一在一個人電腦上之液體浸沒冷卻系統之實施例的視圖。

第3A與3B圖分別是立體圖與端視圖，顯示第2圖之液體浸沒冷卻系統的元件。

第4圖是電腦殼體之立體圖。

第5A、5B與5C圖分別是該電腦殼體之立體圖、俯視圖與側視圖，顯示穿通連接器。

第6圖是該穿通連接器之細部圖。

第7圖是該電腦之主機板或電路板之立體圖。

第8A與8B圖分別是立體圖與側視圖，顯示在主機板上之子卡且顯與蓋結合。

第9圖顯示一包括該殼體、在該殼體內之主機板與子卡的次總成，及該蓋。

第10圖顯示第9圖之次總成，且一泵在該殼體內。

第11A與11B圖分別是一次總成之立體圖與端視圖，且該次總成包括一在該殼體內之硬碟。

第12A與12B圖分別是一次總成之立體圖與端視圖，且該次總成包括多數熱交換器。

第13A與13B圖分別是一次總成之立體圖與端視圖，且該次總成包括一單一熱交換器。

第14圖是類似於第12B圖之視圖，顯示對流冷卻如何作用。

第15圖顯示一具有該液體浸沒冷卻系統之原型電腦，其中視訊板與泵可在該殼體中看到，且亦可看到安裝在側邊之散熱器。

第16圖是第15圖之原型電腦，顯示該殼體之前部與頂部。

第17圖是在一個人電腦上之液體浸沒冷卻系統另一實施例的立體圖。

第18圖是第17圖所示之電腦的側視圖。

第19圖是第17圖所示之電腦的端視圖。

第20圖是類似第17圖所示之立體圖，但該主機板總成之一部份由該內部空間中拉起。

第21圖是由該電腦中取出之主機板總成的端視圖。

第22圖是該主機板總成之立體圖。

第23圖是該主機板總成之側視圖。

第24圖顯示該主機板總成位於一上升位置。

第25圖是該電腦殼體之立體圖，且該主機板總成與蓋已被移除。

第26圖是該熱交換器之側視圖。

第27圖顯示一對用以形成該熱交換器之熱交換板。

第28圖是該熱交換器與風扇之立體圖。

第29圖顯示與一硬碟共同使用之通氣管附件。

第30A、30B與30C圖顯示在一硬碟上使用該通氣管附件之情形。

第31A、31B與31C圖顯示與該蓋相連接之AC電流切斷機構的細部結構。

詳細說明

以下將說明一種適用於冷卻多數電子裝置之液體浸沒冷卻系統，包括冷卻在電腦系統或使用電子、發熱元件之其他系統中的發熱元件。若為電腦系統，則該液體浸沒冷卻系統可建立，例如，具有其中可產生32至64或更多處理核心系統(8插槽×8核心＝64處理器)之可放大結構的桌上型電腦。這些桌上型電腦系統之處理能力可比得上或超越至目前為止仍需要許多放置空間之超級電腦系統。

以下所述觀念可應用之電子裝置例包括但不限於桌上型電腦及包括膝上型電腦、控制台遊戲裝置、如平板電腦與個人數位助理(PDA)等手持式裝置之其他型態的個人電腦；包括刀鋒型伺服器之伺服器；磁碟陣列/儲存系統；儲存區域網路；儲存通訊系統；工作站；路由器；電信基礎建設/開關；有線光學與無線通訊裝置；單元處理裝置；印表機；電源；顯示器；光學裝置；包括手持系統之儀器配置系統；軍事用電子裝置等。以下將以應用於一桌上型電腦來說明與顯示該等觀念，但是，在此應了解的是該等觀念亦可使用在其他電子裝置上。

第2、3A與3B圖顯示一桌上型電腦20之實施例，且該桌上型電腦20使用一液體浸沒冷卻系統22。所示之所有主動元件係浸沒在一桶絕緣液體中，且這系統使用直接接觸一電腦系統之電子與熱主動元件的絕緣冷卻液體。可以在這種浸漬型冷卻系統中之使用之絕緣液體包括但不限於：．如3M^TM Novec^TM 之工程流體．礦物油．矽氧油．包括大豆系油之天然酯系油許多這些絕緣流體亦具有撲滅電腦元件上之火的能力，藉由將電腦元件浸沒在一絕緣、防火流體中，可將由於電腦元件失效而引發火災之可能性減至最小。

初始測試係使用絕緣流體3M^TM Novec^TM ，但亦可使用如礦物油與酯系油之絕緣流體。又，亦可使用其他具有較高沸點及較大熱傳容量的絕緣流體。若這些冷卻液體具有足以處理由包含在該系統中之元件所產生之熱量的高熱傳容量，則它們不必改變狀態。

該殼體1之蓋2將連接在該電腦主機板30之連接器側，如第7、8A與8B圖所示，使主機板輸入/輸出(IO)連接部、子卡4 IO及電力可以進入與離開該系統。如子卡4、另外的處理器6、電源卡5、及記憶卡8等元件可以利用開啟該桶蓋2且將連接之電子元件由該殼體1拉起而加入該系統中。此外，一硬碟11可以設置在殼體1中，且一空氣管線10與該硬碟通氣孔連接，而該硬碟通氣孔由該硬碟延伸至該殼體1之外部。

至少一泵13將熱液體由該殼體1頂部泵送通過周圍之熱交換器3，且該泵13可浸沒在該液體中，如第3B與10圖中所示，或設置在該殼體1外部。利用兩泵13與快釋管配件將可在另一泵維持系統循環時在不停機之狀態下更換一失效之泵，且利用一13與快釋管配件將可僅以一短暫系統停機時間來更換出一失效泵。

該等熱交換器3可作為該電腦殼體1之外側表面與支持表面，且該殼體之大部份可作為一散熱器表面。與目前迫使空氣透過風扇由該殼體前方推送至後方之先進技術擴展(ATX)或平衡技術擴展(BTX)殼體不同，在此所揭露之系統將由該殼體底部取用冷空氣，且藉助於自然對流，在進入空氣被加熱且上升時，將更多空氣向上拉。該等熱交換器3之壁可呈錐形向上，類似一在鍋爐上之冷卻塔。這錐形將有助於加速對流氣流，以在不必使用如風扇等使空氣移動之裝置之情形下冷卻該系統。

如第3A與3B圖所示，該殼體1大到足以包含需要冷卻之所有主動電腦元件。另外，亦必須留下供具有在需冷卻之重要元件上方之噴嘴之液體返回管線48使用的空間。噴嘴可以連結成將返回之液體流動引導至如CPU等特定、高溫區域。

如第5A－C、6與9圖所示，該蓋2不僅為殼體提供一液密與氣密的密封，並且亦包含一穿通連接器7，而該穿通連接器7使外部元件IO、儲存IO及電力可相對於該電腦主機板30與其元件進入與離開該殼體1。該蓋2具有一可密封該殼體1之墊圈，且該蓋2亦可含有一用以對該殼體1填充冷卻劑之填充口32。

如第7、8A與8B圖所示，該主機板30主要的功能與目前ATX或BTX規格板中者相同，但它並沒有相同之IO與電源連接器。相反地，該板之頂緣鋪襯有一連串導電墊34，且該等導電墊34是用以結合成為該蓋2一部份之穿通連接器7。此外，亦可使用多數主機板或其他電路板，以層疊另外的處理器6或其他用以增加計算能力之元件，或使一單一桶容器內可放置多數電腦，而這冷卻系統使多數互相連接形成一伺服器或工作站架之電腦系統可以在一單一殼體或多數獨立殼體中冷卻。

如第8A與8B圖所示，該子卡4如同它們與ATX或BTX規格板一般地連接至該主機板30。子卡4可包括視訊卡及需穿通至該殼體1外側之其他PCI或PCIE卡，且這些子卡4將需要液密與氣密墊圈，以進行外部IO連接。

與ATX或BTX不同地，該電源5亦可是一子卡4，且不需要對主機板配線之電源。該電源亦可直接結合在該主機板中，且外部交流電(AC)連接部亦可附有一液密與氣密墊圈地穿過一穿通連接器而進入該已填充液體之殼體。

如第9圖所示，該穿通連接器7結合於該蓋2中，使它可對IO與電力連接產生一液密與氣密電性導管。它連接在該殼體1內側之主機板30且延伸至在該殼體1外側上之連接器外接部36。

該泵13(或該等泵)係安裝在該殼體1內部，且如第10圖所示般地浸沒在該液體中，或者安裝在外部。該泵係用以將熱冷卻劑在該等熱交換器3內，由該殼體1外側循環至該殼體1外側。液體亦可經由外部硬碟冷卻板循環，且該泵13可以接線成使它即使在該電腦關機時亦可以接通而使液體循環。或者，泵13可以配線成僅在該電腦運作時才接通。在該電腦關機後，在該殼體1內之液體中有多於足夠熱容量可移除被浸沒元件之餘熱，而這可確保不會有關機後之熱破壞。同時，如果一流動感測器或泵監測器顯示冷卻劑已停止流動或已減緩至一最小要求流量，則遠在對該等被浸沒元件造成任何損害之前便可完全對該電腦之控制關機。這實施例避免因風扇失效而造成依靠空氣冷卻之電腦之災難性失效的風險。

如第10圖所示，所示之泵13係位在該殼體1之左下方角落處。熱冷卻劑由該殼體1之頂部泵送至該殼體1外側而進入該等熱交換器3，且該(等)泵13可交替地連接於該電腦之蓋2上，如此可由該殼體1之最熱區域直接取入流體且更容易維修與更換損壞之泵。

如第11A與11B圖所示，該硬碟或其他內部儲存系統11亦可被浸沒。若為目前需要通氣孔之碟盤類機械式儲存系統，則該空氣管線10可以固定在該通氣孔上方，以將開放空氣連接至該殼體1外側，而該硬碟11之其他部份將被密封而成為氣密與液密之狀態。

該處理器6利用一般供應商指定之插座安裝在該主機板30上，且測試已顯示不需要在該處理器6上連接散熱器或其他器具，以將它們充份冷卻一般供應商指定之溫度。但是，如果超頻之處理器6需要較低之操作溫度或較高程度之熱傳效率，則可使用大幅增加由該(等)處理器6進行熱傳導之表面積的散熱器。

如第12A與12B圖所示，該等熱交換器3或散熱器表面可作為該桌上型電腦20之外殼或殼體。當熱冷卻液體由該殼體1內被泵送至該等熱交換器3時，該液體被冷卻至室溫。利用一熱交換器3冷卻液體可以利用以下數個裝置之其中一者完成：．一壓縮機，如同在一般冷凍系統中之情形．帕爾帖效應冷卻．利用風扇或其他空氣移動機構主動空氣冷卻該散熱器．利用儘可能大地暴露導熱性熱交換表面於較低室溫進行被動冷卻

如第12A、12B、13A與13B圖所示，該等熱交換器3係設計成它們向內且向上傾斜並產生一冷卻塔效應，如在工業鍋爐上所見者，且這錐形結構可產生由靠近該殼體1底部抽取更多冷空氣且讓它自然地向上移出該等熱交換器3之頂部的熱傳導。在該等熱交換器底座處之冷空氣入口孔(圖未示)可以利用過濾材料加以覆蓋，以防止灰塵與其他外物進入，但可讓空氣進入。另外，可使用一風扇或多數風扇來協助空氣向上流動通過該冷卻系統。

當被冷卻之液體被泵送回到該殼體1中時，它可以經過多數管或其他彎曲/排定路徑裝置而被至用以加速冷卻劑通過大部份熱主動元件之注射器頭總成。這渦流將破壞自然層流，而該自然層對經由一液體進行熱傳導是不佳的，因為只有首先與該加熱表面接觸之少數液體分子可真正將熱能帶離該加熱表面。

該電腦20亦可包括如CD光碟機、DVD光碟機、軟碟與快閃磁碟機等(圖未示)外接可移動儲存磁碟機。此外，外部IO、電源按鈕與其他人介面控制(圖未示)將與該穿通連接器7連接且安裝在一剛性電路板或撓性電路上。

第12B圖顯示通過熱交換器3之一可能液體流道：1.利用該泵13經由一入口管40並離開一排放管42(見第10圖)將液體由該殼體1泵出該殼體1；該排放管42與該熱交換器3之入口44連接。

2.液體流經亦為該電腦殼體一側壁之熱交換器3且被該熱交換器3冷卻。

3.一連接部46使液體可由在該殼體1一側之熱交換器3通至在該電腦殼體1另一側上之熱交換器3。

4.冷卻劑流經在該殼體1另一側上之熱交換器3。

5.冷卻液體由該熱交換器流經一通道48而返回至該殼體1並靠近其底部，且在該底部處被該等發熱電子裝置與元件加熱並且上升回到該殼體1之頂部，並開始循環。

或者，可透過以下步驟在該冷卻系統中使用一如第13A與13B圖所示之單一熱交換器3。

1.液體如在第12B圖中之實施例一般地由該殼體之熱上方區域被泵出該殼體1。

2.液體流經在該電腦殼體1一側壁上之熱交換器3且因此被冷卻。

3.冷卻液體經由一通道50流回到該殼體1之底部區域，且在該底部處被加熱並且上升回到該殼體1之頂部，並再次開始循環。

該電腦系統可以透過主動或被動對流冷卻來冷卻，如第14圖所示。與如習知結構在所見一般地迫使空氣由該殼體前方流至該殼體後方不同地，空氣可以垂直地移動。熱上升，且該冷卻系統22結構可因此具有如以下步驟中所示之優點。

1.來自電腦下方之冷空氣被向上抽，如箭號52所示。

2.該等熱交換器3係設計成使該冷空氣可向上在該等熱交換器與該殼體1外側之間流動，且當熱由在該等熱交換器3內之冷卻劑散出時，在該等熱交換器3周圍之較冷空氣將被加熱而上升。

3.該空氣流經該等熱交換器3且在該系統之側邊與頂部排出，且這上升空氣有助於將更多冷空氣抽入該系統中，類似於一鍋爐用之冷卻塔。

空氣可藉助於如一或多個安裝在該冷卻單元頂部或底部上之一或多個空氣移動裝置來流動，但是，在某些應用中，可能只需要被動之對流引發的空氣流動。

第15－16圖顯示具有該液體浸沒冷卻系統22之原型電腦80，由於該殼體是透明的，所以可以在該殼體中看到視訊板與泵且也可以看到安裝在該殼體側邊之熱交換器。

第17－19圖顯示一使用另一液體浸沒冷卻系統102之個人電腦100的另一實施例，且該電腦100包括一具有液密內部空間106(第20圖)之殼體104，並且該內部空間106係防漏的，使它可以填充一冷卻劑液體。在所示實施例中，該殼體之側壁107形成該內部空間106之至少一側，且該側壁107之一部份109是由半透明，且最好是透明的材料製成，以便觀看該內部空間106之內部。該部份109所使用之材料可以是適用於形成一防漏容器之任何材料，且如果必須觀看該等內部電腦元件，則該材料應是半透明或透明的。一適當材料之例子是聚碳酸酯。

該殼體104亦包括緊臨液密內部空間106之非液密空間111，且該電腦100及該冷卻系統102之元件如下述般設置於該非液密空間111中。

請參閱第17與20圖，該殼體104包括一封閉該殼體104之頂部之蓋108，但該蓋108可以移除以便進入該等空間106、111。該蓋108包括一密封構件113(顯示在第21與22圖中)，以便在該蓋108位於封閉該殼體之位置時，形成一與該殼體內部空間106之液密密封。此外，該蓋108包括一便於抓握該蓋108且將與其連接之任何內部電腦元件由該內部空間106拉起之握把110。該蓋108亦包括一功能類似於該穿通連接器7之穿通連接器112(在第22圖中可看到一部份)，且一主機板總成114與該穿通連接器112連接，並且該穿通連接器112使例如USB埠、視訊卡連接部等穿過該蓋108而穿通連接於該空間106之內側且連接於該空間106之外側。

為了安全的理由，亦會設置一AC電流切斷機構115，如第31A－C圖所示，使得當該蓋108開啟時，在該電腦中之電力是切斷的，防止任何電子元件之操作。例如，該機構115可以藉由使AC電力的路徑通過一包含在該蓋108中或連接於該蓋108上之橋接板400來達成。該板400連接於該主機板總成114，而該主機板總成114係由一主機板302及一支持構件300構成。

該板400包括一用以接收AC電力之AC電力插座402，且一不帶電線404與一接地線406由該電力插座402延伸至一延伸至該內部空間106之穿通連接器112。此外，一火線或帶電線408由該插座402延伸至一延伸至該空間111之第二穿通連接器112，且通過該板400下方並回到該板橋接板400頂部而到達一返回部份410，而該返回部份410連接該穿通連接器112以將該AC電力傳入該內部空間106中。

一顯示於第31C圖中之外板412固定在該空間111中，且該外板412包括一位在其頂部處之u形連接器414，且當該蓋108位於定位時，該電連接器414之一端連接於該火線408，而其另一端則連接於該返回部份410。

當該殼體因移除該蓋108而開啟時，該火線408會與在該外板412上之連接器414分離，使電路斷路並切斷AC電力與該內部空間之連接。該AC電流切斷機構115亦可利用使AC電力的路徑通過兩在該橋接板400上之銷來達成，且這些銷將會短路，使電流回到該外板412。當該殼體開啟時，該橋接板400會與在該外板412上之連接器414分離。

該蓋108亦包括一開口116，且液體可經由該開口116加入該空間內部空間106中。當液體加入後，可利用一可分離蓋關閉該開口116，且該蓋108亦包括一將該蓋108鎖固定位之鎖固機構(圖未示)。

請參閱第20圖，該殼體104可包括一可開啟之排放閥118(示意地顯示)，以將液體由該殼體中排出。該排放閥118可以是任何一種最好可手動開啟與關閉之閥，以排空該殼體。所示之排放閥118係定位在該殼體104底部處之內部空間底部，但是，該閥可以定位在該殼體上之任何其他適當位置處。該殼體104之前部可具有一可讓使用者由前方使電腦運轉而不必接上一監視器之觸控螢幕顯示器。

該主機板總成114作為供該電腦100之許多內部元件使用之支持構件，且該主機板總成114是可分離的且設置在該內部空間106中，使該主機板總成可以在向上拉起該蓋108時由該殼體中拉起。請參閱第20－22圖，該主機板總成114包括一支持構件300，且一主機板302設置在該支持構件300上並支持該等浸沒元件。

該主機板總成114係透過在該主機板總成114頂端處之凸緣122而固定在該蓋108上，如第24圖所示，而該等凸緣122與該穿通連接器112連接。此外，一對凸片123固定在該支持構件300上且與該蓋108連接。

該主機板元件之配置例係顯示在第23圖中，且該配置係設計成可使該主機板302幾乎或完全沒有配線並且便於冷卻液體在該內部空間106中移動。所示之主機板302具有四個CPU及/或GPU124、視訊/主機板記憶卡126、記憶卡127、電源128、及控制晶片130安裝在其上。這些元件互相相對地配置成可形成多數有助於液體流動之垂直與水平液體流動通道，例如，垂直通道包括在該等CPU及/或GPU124之間的通道132A、在該等控制晶片130之間的通道132B、及在該等CPU及/或GPU與該等視訊/主機板記憶卡126、127之間的通道132C。垂直通道包括，例如，在該等CPU及/或GPU之間的通道134A、在該等CPU及/或GPU與該等控制晶片130之間的通道134B、及在該等CPU及/或GPU與該等電源128之間的通道134C。可以產生如紫外線等所需顏色/波長之光的多組發光二極體(LED)136亦可以分散之方式安裝在該主機板總成114上，且當發亮時，該等LED136使在該內部空間106中之液體發光。

為了幫助散熱，可將多數散熱器固定在該主機板302上之某些或全部發熱元件。散熱器之使用將依據由一特別元件產生之熱量與一特定元件是否需要比直接接觸該液體所提供之散熱更多之散熱來決定。

如第20－23圖所示，所示之散熱器140連接於該等CPU及/或GPU124與該等控制晶片130。該等散熱器140各包含多數由固定於該元件之底板144延伸出來之長形翼片142，且該等翼片142與板144將熱傳導離開該元件。此外，該等翼片142在其間形成多數流動通道，且該等流動通道使該冷卻液體可流經前述多數翼片而將熱傳至該液體中。

多數散熱器150亦連接在該等記憶卡126、127與該電源128上，且該等散熱器150類似於該等翼片142並包括多數與一固定在該元件上之底板154連接的翼片152。但是，該等翼片152是短的，且具有一明顯小於該等翼片142之軸向長度。然而，該等翼片152在其間形成多數流動通道，且該等流動通道使該冷卻液體可流經前述多數翼片而將熱傳至該液體中。

如前所述，該主機板總成114是可分離的且設置在該內部空間106中，使該主機板總成可以在向上拉起該蓋108時由該空間拉起。請參閱第24圖，該殼體104之內部空間106包括一對在該等壁之相對端處且形成該內部空間之通道160。各通道160由該等壁之頂部延伸至底部，且由頂部連續至底部。如第22與24圖所示，該主機板總成之側緣具有多數滑動構件162，且該等滑動構件162具有可在該等通道160內滑動之尺寸與結構。當該主機板總成114由該殼體向上拉起時與當它下降回到該內部空間時，該等通道160與該等滑動構件162有助於引導該主機板總成114。

請參閱第21－24圖，可以設置一或多個用以將該主機板總成114扣持在該內部空間106外側之上升位置處的防止滑動機構170，且圖中顯示兩防止滑動機構170。但是，如果足以將該主機板總成扣持在該上升位置，則亦可使用一單一防止滑動機構。藉由將該主機板總成保持在上升位置，可方便地維修及/或替換主機板元件，且亦可在該主機板總成114被向上拉起時，讓液體向下流入該內部空間106。

該防止滑動機構170可具有多種構造，且所示實施例包括一形成該滑動構件162一部份之擋止構件172。該擋止構件172樞接於該主機板總成，使它可以在第21－23圖所示之位置與在第24圖所示之位置之間轉動。該擋止構件172被一彈簧(圖未示)偏壓而使該擋止構件朝一逆時鐘方向(當由第21圖方向看去時)移動，使得當該主機板總成被向上拉起時且在該等擋止構件172與該等通道160分離時，該(等)擋止構件自動轉動至第24圖所示之位置。

在第24圖所示之位置處，由於在該(等)擋止構件172與形成該等通道160之結構間的干涉，該擋止構件172無法再朝逆時鐘方向轉動，以防止該主機板總成向下掉回該內部空間106中。為了釋放該等防止滑動機構170，可將該主機板總成再向上拉起，手動地使該(等)擋止構件朝一順時鐘方向轉動至第21－23圖所示之位置，接著使該總成下降至該殼體中。

請參閱第17與20圖，該浸沒冷卻系統102包括一安裝在該殼體104中之空間111內的熱交換器180、一安裝在該內部空間106內且在該主機板302上之泵210、及一在該內部空間106內之絕緣冷卻液體。該內部空間應包含足夠將欲浸沒之元件浸沒在之絕緣冷卻液體，例如，該冷卻液體可實質上充滿該內部空間106，藉此浸沒在該主機板上之所有發熱元件。該冷卻系統102係設計成可將該受熱絕緣液體由該內部空間106引導至位在該內部空間106外側之熱交換器180中，而該液體在該熱交換器180處被冷卻。

該熱交換器180定位在空間外側且實質上形成該電腦100之外壁，如第18圖所示。該熱交換器180係構成為可讓用以冷卻之液體通過其中，且在所示實施例中，該熱交換器180具有可實質形成該殼體104之一壁的尺寸。請參閱第26圖，該熱交換器180包括一供冷卻液體進入之入口182、及一供冷卻液體離開之出口184、及至少一用以冷卻通過該熱交換器且由該入口182延伸至該出口184之流道。

該熱交換器180可採用多種不同構形，只要它可以在液體被送回至該空間106中之前，將液體冷卻至一可接受溫度即可。該熱交換器180之一構形例係顯示於第26與27圖中，在這實施例中，該熱交換器180包含多數連接在一起之相同板186。各板186在各端處包括一孔188、190，且該孔188、190在使用時形成用以收納該絕緣液體之封閉空間。該板186亦包括多數由多數朝一方向延伸之凸塊所形成的第一孔192、及多數由多數朝相反方向延伸之凸塊所形成的第二孔194。該等孔188、190亦由多數凸塊朝與形成該等孔192之凸塊相同之方向延伸的凸塊形成，此外，該板186之中央部份196朝該等孔188、190、192之凸塊方向隆起，使該板186之相對側在一周緣200下方形成凹陷部198。

為了形成該熱交換器180，可如第27圖所示般翻轉一第一板186A，接著利用如沿著該邊緣200焊接而將兩186A、186B固定在一起。這兩孔188係在頂部對齊，且兩孔190在底部對齊。此外，形成該等孔194之凸塊互相結合以形成多數在兩板186A、186B之間的空氣通道。該等凹陷部198使液體可以由該等孔188向下流動通過該等孔194之凸塊，且再向下流至該等孔190。

接著，將一第三板186連接至該等板186A、186B之其中一板，且將該第三板相對它欲連接之板翻轉。將形成該等孔188、190之凸塊結合在一起，且形成該等孔第一孔192之凸塊亦將結合在一起。這會在該熱交換器上產生一連串之空氣流道202，如第26圖所示，且這加入板186之過程將不斷重複直到產生所需熱交換器尺寸為止。由於在該熱交換器180相對端處之兩板，該等孔192、194將被封閉以防止液體逸出。此外，形成該入口182之入口配件204將與形成該孔188之凸塊連接，而形成該出口184之出口配件206將與形成該孔190之凸塊連接。在該熱交換器之相對端處，該等孔188、190係被適當的蓋208封閉。

在使用該熱交換器180時，欲冷卻之液體流入該入口182且流入在該熱交換器頂部處由該等孔188形成之封閉空間。如此，該液體將熱傳至該等凸塊。同時，空氣可流入該等孔194之凸塊並吸熱。空氣亦流入該等流道202中，以便與該隆起中央部份196再進行熱交換。該業經冷卻之液體將被收集在由該等對齊孔190所形成之封閉空間中，且利用該泵210經由該出口184泵送回到該內部空間106中。

請參閱第20、22與23圖，該泵210是安裝在該主機板302上且在使用時被浸沒在該絕緣液體中。該泵210具有可以使液體循環至該空間外側、通過該熱交換器、再回到該空間中之尺寸。所示之泵210是一具有一入口212及一出口214之離心泵，且該入口212收納由該內部空間106通過其中之液體，並且將它泵送通過該出口214，而該出口214則連接於形成在該蓋108上之出口埠218。該出口埠218延伸通過該蓋108，且利用適當管件與該熱交換器入口182流體性地連通。該熱交換器出口184利用適當管件與一入口埠222流體性地連通，且該入口埠222通過該蓋108形成以引導液體流回該內部空間106中。

在有明顯熱之區域中，可利用直接沖擊冷卻來提供局部冷卻。特別地，如第20、22與23圖所示，一噴灑桿總成230與該入口埠222連接，且該噴灑桿總成230包括一沿該垂直通道132A延伸之中央通道231、及多數沿著該等水平通道134A－C延伸(且位在該空間106底部)之分岔或通氣道232。該等分岔232包括多數將業經冷卻之液體直接引導至該等元件124、126、127、128、130上的孔234(第20圖)。但是，在該等分岔底部處亦可設置多數孔，以將液體向下引導至該等元件上。

又，可設置一用以產生一通過該熱交換器之空氣流的空氣移動裝置。可使用多數不同的空氣移動裝置，例如，一風扇或一離子化裝置。圖式顯示利用一風扇240來產生通過該熱交換器180之空氣流動，且該風扇240係顯示在第20、25與28圖中。該風扇240係定位在該電腦100底部處且位在該熱交換器180底座處，並且在所示實施例中，該風扇是具有一空氣出口241之鼠籠型風扇，且該空氣出口241延伸通過該熱交換器之全長，以產生一通過該熱交換器全長之空氣流。一空氣過濾器242位在該風扇240前方，以過濾空氣。該空氣過濾器242可以是任何適當種類之空氣過濾器，例如，一高效率微粒空氣(HEPA)過濾器。該空氣過濾器242係安裝成可以滑動且可以藉由拉動一握把243而與該殼體104分離。這使該空氣過濾器242可以清潔或以一替換過濾器替換，且空氣經由一連串在該電腦側邊之通氣孔244(第18圖)被抽入該過濾器中。

該電腦100亦可包括其他單元，如一在該殼體104外部之驅動機構250。該驅動機構250可以是一DVD磁碟機、一軟碟機、一CD磁碟機、一藍光磁碟機、HD磁碟機等。此外，一或多個硬碟252可由該殼體104之相對側置入，且該等硬碟252可安裝成可以替換硬碟輕易地更換。

在某些實施例中，該硬碟252可設置在該殼體之內部空間106內，且浸沒在該絕緣液體中。在這些實施例中，在該硬碟與該空間內部空間106外部內之空氣壓力必須平衡。第29與30A－C圖顯示可以連接至一在一硬碟上之通氣孔261(見第30A圖)，以便達成壓力平衡之目的。該通氣管附件260包括一圓蓋262，且該圓蓋262可嵌合在該通氣孔261上(見第30B圖)且與該硬碟252形成一液密狀態而防止液體進入。一管件264由該圓蓋262延伸，且一通氣導管266連接該管件264。該通氣導管266可以延伸至該空間106外側，或該通氣導管266可以連接至一延伸通過該蓋108之管件。該通氣管附件260使該硬碟與該外側空氣壓力之間可達成壓力平衡，且使該硬碟可以在被浸沒在該絕緣液體中時適當地發揮作用。

在電腦100中所使用之絕緣液體可以是任一種前述絕緣液體，此外，亦可使用一大豆系絕緣液體。如有必要，可在該絕緣液體中加入一色劑而使該液體呈現一特殊顏色。因為該側壁107之一部份109是透明的，所以添加一色劑至該液體中將會改變該電腦之視覺效果。

1．．．殼體

2．．．蓋

3．．．熱交換器

4．．．子卡

5．．．電源

6．．．處理器

7．．．穿通連接器

8．．．記憶卡

10．．．2相系統；空氣管線

11．．．硬碟

12．．．北橋接晶片

13．．．泵

14．．．南橋接晶片

16．．．管

18．．．冷卻室

20．．．管；桌上型電腦

22．．．液體浸沒冷卻系統

30．．．主機板

32．．．填充口

34．．．導電墊

36．．．外接部

40．．．入口管

42．．．排放管

44．．．入口

46．．．連接部

48．．．液體返回管線；通道

50．．．通道

80．．．電腦

100．．．電腦

102．．．液體浸沒冷卻系統

104．．．殼體

106．．．內部空間

107．．．側壁

108．．．蓋

109．．．側壁一部份

110．．．握把

111．．．非液密空間

112．．．穿通連接器

113．．．密封構件

114．．．主機板總成

115．．．AC電流切斷機構

116．．．開口

118．．．排放閥

122．．．凸緣

123．．．凸片

124．．．CPU及/或GPU

126．．．視訊/主機板記憶卡

127．．．記憶卡

128．．．電源

130．．．控制晶片

132A,132B,132C．．．垂直通道

134A,134B,134C．．．水平通道

136．．．發光二極體(LED)

140．．．散熱器

142．．．翼片

144．．．板

150．．．散熱器

152．．．翼片

154．．．板

160．．．通道

162．．．滑動構件

170．．．防止滑動機構

172．．．擋止構件

180．．．熱交換器

182．．．入口

184．．．出口

186．．．板

186A,186B．．．板

188,190．．．孔

192．．．第一孔

194．．．第二孔

196．．．中央部份

198．．．凹陷部

200．．．周緣

202．．．流道

204．．．入口配件

206．．．出口配件

208．．．蓋

210．．．泵

212．．．入口

214．．．出口

218．．．出口埠

222．．．入口埠

230．．．噴灑桿總成

231．．．中央通道

232．．．分岔或通氣道

234．．．孔

240．．．風扇

241．．．空氣出口241

242．．．空氣過濾器

243．．．握把

244．．．通氣孔

250．．．驅動機構

252．．．硬碟

260．．．通氣管附件

261．．．通氣孔

262．．．圓蓋

264．．．管件

266．．．通氣導管

300．．．支持構件

302．．．主機板

400．．．橋接板

402．．．AC電力插座

404．．．不帶電線

406．．．接地線

408．．．火線或帶電線

410．．．返回部份

412．．．外板

414．．．連接器