CN103162979B - 测试液冷式热交换器的方法 - Google Patents

Abstract

一种测试液冷式热交换器的方法，用以测试一液冷式热交换模块，液冷式热交换模块包括多个相互连通的第一液冷式热交换器，其测试液冷式热交换器的步骤包括以下步骤。放置液冷式热交换模块于加热件上。将冷却模块与液冷式热交换模块连结成一回路，藉以使一液体于期间循环。经由加热件加热液冷式热交换模块的液冷式热交换器。经过一预定时间后，通过一温度感应件测量每一液冷式热交换器的温度。判断一标准值是否小于任一液冷式热交换器与其余的任一液冷式热交换器的温度差值，若是，则判定第一液冷式热交换模块不合格。

Description

测试液冷式热交换器的方法

技术领域

本发明涉及一种测试液冷式热交换器的方法，特别涉及一种同时检测多个液冷式热交换器的方法。

背景技术

一般来说，服务器(Server)是指一大型电子装置，其具有多个高速运算能力的中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)，且服务器能同时提供给多个使用者运用其功能。当有许多使用者同时使用同一服务器时，服务器中的CPU会增加其运算速度来处理使用者的指令，且CPU会随着本身的频率速度增加而产生更多的热量。为此，增加负载的CPU执行大量运算时会使CPU产生大量的热量，而使CPU温度升高，当CPU温度升高时，容易造成CPU运算速度降低甚至导致故障。

现有技术是利用一冷却系统(Cooling System)来与CPU热接触以移除CPU所产生的热量，进而避免CPU因高温而产生运算效率降低甚至故障的问题。在各种冷却系统中，因为液冷式的冷却系统(Liquid Cooling System)采用液体作为冷却液，并利用管路将冷却液直接送至CPU与之进行热交换，相较于其它类型的冷却系统，液冷式冷却系统具有较高的散热效率。

液冷式冷却系统包括冷却模块及液冷式散热板(Liquid Cooled Cold Plate)，冷却模块用以将冷却液冷却，液冷式散热板贴合于CPU上，藉此与CPU进行热交换。若服务器中包括多个CPU，即通过管路连通多个与对应CPU贴合的液冷式散热板，使冷却液能供给至这些液冷式散热板内而进行热交换，而后多个液冷式散热板再连结至冷却模块。

在运作上，CPU将热量传导至液冷式散热板，而冷却液于液冷式冷却系统中的冷却模块及液冷式散热板之间流通。当低温的冷却液流经液冷式散热板时，冷却液会吸收液冷式散热板的热量。之后，冷却液进入冷却模块，冷却模块将冷却液的热量移除。

在服务器中，每一个CPU各分别接触一个液冷式散热板，因为冷却液是以同样的流速供应至液冷式散热板内流动，理想的状态下，多个液冷式散热板应具有一致的散热能力，且液冷式散热板的壳体(与CPU接触)是一个良好的热传导体，因此每个在相同管路连结下的液冷式散热板的温度应该是差异不大的。但由于液冷式散热板及连接的管路是封闭式回路，且液冷式散热板内部会设置具有增加接触面积的网络(grid)、孔洞的散热装置或具有众多微小通道的鳍片，若是散热板或连通的管路内有堵塞，而造成冷却液流动不顺畅，使得每一个液冷式散热板的散热不均匀，难以由外表确认内部是否正常。为此，若选用有问题的液冷式散热板，将造成CPU的散热效能降低，严重时更可导致CPU或服务器故障。

由上述可得知，每一个液冷式散热板性能的良莠，将会影响整个服务器CPU的散热功效，为确保其散热功能可正常运作，故需建立一种液冷式散热板的测试方法。且由于服务器系统设计日益复杂，现在单一主机板上已可支持四个CPU，因此一个四CPU的服务器同时需要四个液冷式散热板，也就是要选用四个通过测试的液冷式散热板，若分别依序测试每一个液冷式散热板及连通的管路是否异样，如此的测试方式将会浪费过多的检测时间，而影响到接下来装配线的其它制造及安装流程。为此，若分别依序测试每一个液冷式散热板会不符合经济效益，且产生过高的时间成本及经济成本的问题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种测试液冷式热交换器的方法，藉以解决现有技术所存在并无标准的液冷式散热板测试方式及浪费时间和经济成本的问题。

根据本发明的实施例提供一种测试液冷式热交换模块的方法，用以测试液冷式热交换模块，其中液冷式热交换模块包括多个以管路连通的液冷式热交换器，其步骤包括：放置液冷式热交换模块于加热件上；将冷却模块与液冷式热交换模块连结成一回路，藉以使一液体于期间循环；经由加热件加热液冷式热交换模块的液冷式热交换器；经过一预定时间后，通过一温度感应件测量每一液冷式热交换器的温度；判断一标准值是否小于任一液冷式热交换器与其余的任一液冷式热交换器的温度差值，若是，则判定第一液冷式热交换模块不合格。

因此相较于现有技术而言，本发明所揭露的实施例的测试液冷式热交换器的方法，可以同时检测由多个液冷式热交换器所组成的液冷式热交换模块。如此可解决现有技术所存在并无标准的液冷式散热板测试方式及浪费时间和经济成本的问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的液冷式热交换器测试系统的概要示意图；

图2为根据本发明一实施例的测试液冷式热交换器的方法流程图；

图3为根据本发明一实施例的液冷式热交换器测试系统的概要示意图；

图4为根据本发明一实施例的测量标准值的方法流程图；

图5为根据本发明一实施例的液冷式热交换器测试系统的概要示意图；

图6为根据本发明一实施例的液冷式热交换器测试系统的概要示意图。

其中，附图标记

100，110，120，130，140，150    第一液冷式热交换器

160，170                        第二液冷式热交换器

180，190                        第一液冷式热交换模块

195                             第二液冷式热交换模块

200                             加热件

300                             冷却水冷却模块

310                             输出端

320                             输入端

400                             加压器

500                             温度感应件

600                             处理单元

820，830，840，850              第二液冷式热交换器

890                             第二液冷式热交换模块

1000，1020，1030，1040          液冷式冷却系统

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参照图1，其中图1所示为根据本发明一实施例的液冷式热交换模块测试系统的概要示意图。根据本发明的一实施例中，液冷式热交换器测试系统1000包括加热件200、冷却模块300、第一液冷式热交换模块180以及一程序化的处理单元600。第一液冷式热交换模块180包括以管路连通的两个第一液冷式热交换器100、110。冷却模块300与第一液冷式热交换模块180连结成一回路，冷却液于其间循环。第一液冷式热交换器100、110配置于加热件200上，且加热件200用以对第一液冷式热交换器100、110进行加热。冷却模块300用以对循环至其间的冷却液进行热交换。温度感应件500用以测量第一液冷式热交换器100、110的温度，藉以产生多个温度信号。程序化的处理单元600用以驱动加热件200加热第一液冷式热交换器100、110，并且接收温度感应件500的温度信号以判断测试结果。

在本实施例及其它实施例中，液冷式热交换模块测试系统1000还包括气压器400，气压器400用以分别对第一液冷式热交换器100、110加压，藉以使第一液冷式热交换器100、110压向加热件200上，如此第一液冷式热交换器100、110分别与加热件200紧密的接触，同时不用通过螺丝来固定第一液冷式热交换模块180，如此可缩短测试时间。

另外，在本实施例及其它实施例中，第一液冷式热交换模块180及冷却模块300的热交换冷却液是为水，但非用以限定本发明。

在本实施例及其它实施例中，处理单元是为一CPU，此CPU位于一主机板上，此CPU具有接收、传送、控制计算及监视信号等功能。

在本实施例及其它实施例中，冷却模块300具有一输出端310及一输入端320。液态的冷却液从输出端310输出至第一液冷式热交换模块180，用以在第一液冷式热交换模块180内吸收加热件200产生的热量。液态的冷却液吸收热量后，可能以同样液态但温度较高的型态，或是以气态的型态存在，然后从输入端320进入冷却模块300，并将吸收的热量通过冷却模块300排出。

以下将介绍一种测试液冷式热交换模块的方法，请同时参照图1及图2，图2为根据本发明一实施例的测试液冷式热交换模块的方法流程图。以第一液冷式热交换模块180作为测试对象，其方法步骤包括：

步骤11：放置第一液冷式热交换模块180的第一液冷式热交换器100、110于加热件200上，在本实施例及其它实施例中，可通过处理单元600控制气压器400加压使第一液冷式热交换器100、110固定于加热件200；

步骤12：将冷却模块300与第一液冷式热交换模块180连结成一回路，并提供一冷却液循环于其间；

步骤13：经由加热件200加热第一液冷式热交换器100、110；

步骤14：通过温度感应件500测量第一液冷式热交换器100的温度T0及第一液冷式热交换器110的温度T1。温度感应件500再将温度信号传送至处理单元600；

步骤15：通过处理单元600判断一标准值ΔT是否小于第一液冷式热交换器100、110的温度差值|T0-T1|，即|T0-T1|＞ΔT是否成立；

步骤16：若是，则设定第一液冷式热交换模块180为不合格；以及

步骤17：若否，即|T0-T1|≤ΔT，则设定第一液冷式热交换模块180为合格。

在本实施例及其它实施例中，其中预定时间是为当冷却液循环于回路之间且加热件200加热第一液冷式热交换器100、110后，第一液冷式热交换器100、110的温度持续改变中的第一时段。即第一液冷式热交换器100、110与加热件200未达成热平衡的一段特定时间。

在另一实施例中，预定时间是为当冷却液循环于第一液冷式热交换器100、110之间与加热件200加热第一液冷式热交换器100、110后，第一液冷式热交换器100、110的温度已呈现稳定不变的第二时段。即第一液冷式热交换器100、110与加热件200已经达成热平衡的一段特定时间。

在本实施例及其它实施例中的步骤13中加热件200对第一液冷式热交换器100、110同时施加第一热量，且第一热量具有第一热功率。即加热件200对第一液冷式热交换器100、110进行相同功率的加热。因此不管是第一液冷式热交换器100、110是否已与加热件200达到热平衡，因为加热的功率是相同的，且冷却液的流量也是相同的，所以第一液冷式热交换器100、110的散热效率应该也是相近的。

在本实施例及其它实施例中，在步骤16及步骤17后，即测试第一液冷式热交换模块180完毕后，可使用气压器400使第一液冷式热交换器100、110自加热件200脱离。

以下将介绍量温度差的测标准值的装置，请参照图3，其中图3所示为根据本发明一实施例的液冷式热交换器测试系统的概要示意图。图3内的组件与图1的组件相似，因此其中相同的符号代表相同或是类似的结构。令第二液冷式热交换模块195置入液冷式热交换模块测试系统1020测试，第二液冷式热交换模块195包括以管路连通的第二液冷式热交换器160、170。用来测量温度差的标准值的第二液冷式热交换模块，是一黄金样品(golden sample)，可通过将此一液冷式热交换模块置放于时机的服务器上进行测试，确认每个CPU在满载的情况下，均控制在理想的温度下，来得到此一黄金样品。

以下将介绍标准值的测量方法，请参照图4，图4为根据本发明一实施例的测量标准值的方法流程图，其步骤包括：

步骤21：放置具有以管路连通的第二液冷式热交换器160、170的第二液冷式热交换模块195于加热件200上；

步骤22：将冷却模块300与第二液冷式热交换模块195连结成一回路，并提供一冷却液于其间循环；

步骤23：经由加热件200加热第二液冷式热交换器160、170；以及

步骤24：经过预定时间后，通过温度感应件500多次对第二液冷式热交换器160、170进行测量并取得多个第二液冷式热交换器160的温度T6₁、T6₂、T6₃……T6_n({T6_x})及多个第二液冷式热交换器170的温度T7₁、T7₂、T7₃……T7_n({T7_x})，计算每一次取得的第二液冷式热交换器160、170的温度差值ΔT的集合({ΔT_x})，ΔT_x＝|T6_x-T7_x|。ΔT的标准值可以为ΔT集合的最大值、平均值、最小值或其它在统计学上因特殊目的而加以计算来代表集合的值，例如中位数，使用者可依据其在统计学上的意义来选用。举例说明，选用ΔT集合的最大值作为标准值时，代表较宽松的检测标准；选用ΔT集合的最小值作为标准值时，代表极严格的检测标准。

在本实施例及其它实施例中，第二液冷式热交换模块195其中的第二液冷式热交换器160、170数量为二，与图1的第一液冷式热交换模块180内的第一液冷式热交换器100、110数量相同，但其数量并非用以限定本发明。也就是说，第二液冷式热交换器的总数量应与第一液冷式热交换器的总数量相同。除此之外，第二液冷式热交换模块195的第二液冷式热交换器160、170及第一液冷式热交换模块180内的第一液冷式热交换器100、110的内部结构及连通管路应完全相同，使其温度差的标准值具有参考意义，如此方可达到本发明的目的及功效。

在本实施例及其它实施例中，其中预定时间是为当冷却液循环于回路之间且加热件200加热第二液冷式热交换器160、170后，第二液冷式热交换器160、170的温度持续改变中的第一时段。即第二液冷式热交换器160、170与加热件200未达成热平衡的一段特定时间。

在另一实施例中，预定时间是为当冷却液循环于第二液冷式热交换器160、170之间与加热件200加热第二液冷式热交换器160、170后，第二液冷式热交换器160、170的温度已呈现稳定不变的第二时段。即第二液冷式热交换器160、170与加热件200已经达成热平衡的一段特定时间。

也就是说，于同一实施例中，其第一液冷式热交换模块180内的第一液冷式热交换器100、110及第二液冷式热交换模块195的第二液冷式热交换器160、170的需要有相同的预定时间，其温度差的标准值具有参考意义，方可达到本发明的目的及功效。

以下将介绍三个以上第一液冷式热交换器的测试装置，请参照图5，其中图5所示为根据本发明一实施例的液冷式热交换器测试系统的概要示意图。第一液冷式热交换模块190包括以管路连通的第一液冷式热交换器120、130、140及150。冷却模块300通过输入端310及输出端320与第一液冷式热交换模块190连结，并形成一回路，冷却液于其间循环。

以下皆介绍一实施例的热交换模块测试的方法，请同时参照图2及图5，在本实施例及其它实施例中，以第一液冷式热交换模块190作为测试的方法测试对象，其步骤包括：

步骤11：放置第一液冷式热交换器120、130、140及150于加热件200上，在本实施例及其它实施例中，可通过处理单元600控制气压器400加压使第一液冷式热交换器120、130、140及150固定于加热件200；

步骤12：将冷却模块300与第一液冷式热交换模块190连结成一回路，并提供一冷却液循环于其间；

步骤13：经由加热件200加热第一液冷式热交换器120、130、140及150；

步骤14：经过一预定时间后，通过温度感应件500测量第一液冷式热交换器120、130、140及150的温度T2、T3、T4及T5；

步骤15：判断温度差的标准值ΔT是否小于任一第一液冷式热交换器120、130、140及150与其余的任一第一液冷式热交换器120、130、140及150的一温度差值；

步骤16：若是(即|T2-T3|＞ΔT、|T2-T4|＞ΔT、|T2-T5|＞ΔT、|T3-T4|＞ΔT、|T3-T5|＞ΔT及|T4-T5|＞ΔT其中之一成立)，则设定第一液冷式热交换模块190为不合格；以及

步骤17：若否(即|T2-T3|≤ΔT、|T2-T4|≤ΔT、|T2-T5|≤ΔT、|T3-T4|≤ΔT、|T3-T5|≤ΔT及|T4-T5|≤ΔT以上皆成立)，则设定第一液冷式热交换模块190为合格。

在本实施例及其它实施例中，步骤15及步骤16中测量并确认第一液冷式热交换器120、130、140及150之间的温度差都小于标准值ΔT，即表示第一液冷式散热板模块190的第一液冷式热交换器120、130、140及150性能一致。若第一液冷式热交换器120、130、140及150其中的一的温度过高，则第一液冷式热交换模块190的第一液冷式热交换器120、130、140及150性能不一致，而设定第一液冷式热交换模块190将不使用。

另外，在本实施例中第一液冷式热交换模块190其中的第一液冷式热交换器120、130、140及150数量共为四，但其数量并非用以限定本发明。也就是说，在其它实施例中，第一液冷式热交换模块190的第一液冷式热交换器数量是为多个，亦可达到本发明的功效及目的。

以下将介绍测量上述第一液冷式热交换模块190的标准值的装置及方法，请参照图6，其中图6所示为根据本发明一实施例的液冷式热交换器测试系统的概要示意图。图6内的组件与图5的组件相似，因此其中相同的符号代表相同或是类似的结构。令第二液冷式热交换模块890置入液冷式热交换器测试系统1050测试，其中第二液冷式热交换模块890包括相互连通的第二液冷式热交换器820、830、840及850。其测量步骤如下。

步骤21：放置具有以管路连通的第二液冷式热交换器820、830、840及850的第二液冷式热交换模块890于加热件200上；

步骤22：连结冷却模块300至第二液冷式热交换模块连结成一回路，并提供一冷却液循环于其间；

步骤23：经由加热件200加热第二液冷式热交换器820、830、840及850；以及

步骤24：计算每一次取得的第二液冷式热交换器160、170的温度差值ΔT的集合({ΔT_x})，ΔT_x＝|T6_x-T7_x|，经过预定时间后，通过温度感应件500测量第二液冷式热交换器820、830、840及850进行测量并取得多个第二液冷式热交换器820的温度T8₁、T8₂、T8₃……T8_n({T8_x})、多个第二液冷式热交换器830的温度T9₁、T9₂、T9₃……T9_n({T9_x})、多个第二液冷式热交换器840的温度T10₁、T10₂、T10₃……T10_n({T10_x})及多个第二液冷式热交换器850的温度T11₁、T11₂、T11₃……T11_n({T11_x})，计算每一次取得的第二液冷式热交换器820、830、840及850的温度差值ΔT的集合({ΔT_x})，ΔT_x为|T8_x-T9_x|、|T8_x-T10_x|、|T8_x-T11_x|、|T9_x-T10_x|、|T9_x-T11_x|及|T10_x-T11_x|中一值为ΔT。ΔT的标准值可以为ΔT集合的最大值、平均值、最小值或其它在统计学上因特殊目的而加以计算来代表集合的值。

由此可得知，当欲测量的第一液冷式热交换器时，其第二液冷式热交换器的数量及其结构应与第一液冷式热交换器相同。

综合上述，本发明提供一种液冷式热交换器测试方法，供提一加热件，而第一液冷式散热板模块则通过加压器下压，而当加热件开始加热时，加热件温度上升，热量则由液冷式交换器中的冷却液带走，再由冷却模块带走冷却液的热量，使冷却液在冷却模块及液冷式交换模块循环。确认液冷式交换器的温度是否相近。藉此，相较于现有技术而言，本发明所揭露的实施例的测试液冷式热交换器的方法，提供一种同时检测多个液冷式热交换器。如此可解决现有技术所存在并无标准的液冷式散热板测试方式及浪费时间和经济成本的问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种测试液冷式热交换器的方法，用以测试一第一液冷式热交换模块，该第一液冷式热交换模块包括多个第一液冷式热交换器，其步骤包括：

放置该些第一液冷式热交换器于一加热件上；

供应一冷却液至该些第一液冷式热交换器，并使该冷却液于该些第一液冷式热交换器与一冷却模块之间循环；

经由该加热件加热该些第一液冷式热交换器；

经过一预定时间后，通过一温度感应件测量每一该些第一液冷式热交换器的温度；以及

判断一标准值是否小于任一该些第一液冷式热交换器与其余的任一该些第一液冷式热交换器的一温度差值，若是，则判定该第一液冷式热交换模块不合格，

其中，该标准值的测量步骤包括：

放置一具有以管路连通的多个第二液冷式热交换器的第二液冷式热交换模块于该加热件上；

供应该冷却液至该些第二液冷式热交换器，并使该冷却液于该些第二液冷式热交换器与该冷却模块之间循环；

经由该加热件加热该些第二液冷式热交换器；以及

经过该预定时间后，通过该温度感应件测量每一该些第二液冷式热交换器的温度，其中计算任一该些第二液冷式热交换器与其余任一该些第二液冷式热交换器所测量的一最大温度差值为该标准值。

2.根据权利要求1所述的测试液冷式热交换器的方法，其特征在于，该预定时间是为当该冷却液循环于该些第二液冷式热交换器之间及该加热件加热该些第二液冷式热交换器后，该些第二液冷式热交换器的温度持续改变中的一第一时段。

3.根据权利要求1所述的测试液冷式热交换器的方法，其特征在于，该预定时间为当该冷却液循环于该些第二液冷式热交换器之间及该加热件加热该些第二液冷式热交换器后，该些第二液冷式热交换器的温度已呈现稳定不变中的一第二时段。

4.根据权利要求1所述的测试液冷式热交换器的方法，其中该些第一液冷式热交换器固定于该加热件的步骤包括通过一气压器加压使该些第一液冷式热交换器固定于该加热件。