CN217131572U - 自动补液冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动补液冷却系统，包括热交换器、第一循环单元、第二循环单元、补液单元、控制单元以及感测单元。第一循环单元连接于热交换器且包括第一供应管路、第一回流管路以及第一工作流体；第二循环单元连接于热交换器且包括第二供应管路、第二回流管路以及第二工作流体；补液单元包括冷凝件、冷凝水槽、补液管路以及补液阀，冷凝件配置于第一循环单元上，冷凝水槽配置于冷凝件的下方，补液管路连接于冷凝水槽以及第二循环单元，补液阀配置于补液管路上；控制单元耦接于补液阀；感测单元包括液量传感器，液量传感器电性连接于控制单元。

Description

自动补液冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动补液冷却系统，尤其涉及一种可自动补充二次侧循环管路内工作流体的自动补液冷却系统。

背景技术

配冷单元(Cooling Distribution Unit,CDU)为工业上相当常见的一种冷却用机械设备。一般而言，为了使配冷单元模块化以同时对应多台不同设备的冷却需求，通常会在热交换器的两侧配置一次侧冷却管路以及多组二次侧冷却管路，各组二次侧冷却管路彼此之间为并联关系，如此一来即便这些二次侧冷却管路中的其中一组需要较强或较低的冷却能力时，操作人员可调整一次侧中用以带走热交换器热量的一次侧工作流体，即可对应二次侧的冷却需求且同时兼顾冷却能力。

实用新型内容

在工业环境当中，二次侧连接的设备端例如是致冷背门或水冷服务器，这些设备端通常是以快速接头连接各个管路，但快速接头经常会因为插拔或是连接时的间隙，造成接头表面润湿或是工作流体蒸发，如果二次侧循环管路为密闭回路时，工作流体将会逐渐减少进而影响二次侧的冷却能力。现有，使用者通常会在二次侧连接一个补水软袋，以随时补充因蒸发或逸漏的水分，但这么一来不仅使得二次侧循环管路的体积增加，且使用者需要随时监测补水软袋内的水量，不利于补液流程的自动化。

此外，一般配冷单元运作的工作环境皆有除湿需求，避免空气中的湿气降低机器运转效率以及减少组件的使用寿命。然而，由于配冷单元所安装的机柜内部空间较小，若额外加装除湿机将会增加机柜的体积，使得设备变得更加庞大，且除湿机所耗费的电力，也会使得配冷单元整体的电能使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)因而下降。

发明人遂竭其心智悉心研究，进而研发出一种可自动补充二次侧循环管路内工作流体的自动补液冷却系统，以期达到自动维持二次侧冷却能力并对工作环境进行除湿的效果。

本实用新型提供一种自动补液冷却系统，包括热交换器、第一循环单元、第二循环单元、补液单元、控制单元以及感测单元。第一循环单元连接于热交换器的一侧且包括第一供应管路、第一回流管路以及第一工作流体，其中第一工作流体依序流经第一供应管路、热交换器以及第一回流管路；第二循环单元连接于热交换器的另一侧且包括第二供应管路、第二回流管路以及第二工作流体，其中第二工作流体依序流经第二供应管路、热交换器以及第二回流管路，且第一工作流体的温度低于第二工作流体；补液单元包括至少一个冷凝件、冷凝水槽、补液管路以及补液阀，其中冷凝件配置于第一循环单元上，冷凝水槽配置于冷凝件的下方，补液管路连接于冷凝水槽以及第二循环单元，且补液阀配置于补液管路上；控制单元耦接于补液阀；感测单元包括液量传感器，其中液量传感器电性连接于控制单元且用以侦测第二工作流体的液量。

在实施例中，上述的第一循环单元还包括控温阀以及调节管路，其中控温阀配置于第一供应管路以及第一回流管路的其中之一上且耦接于控制单元，调节管路连接于控温阀与第一供应管路以及第一回流管路的另一者之间。感测单元还包括温度传感器，其中温度传感器电性连接于控制单元且用以侦测第二工作流体的温度。

在实施例中，上述的第二循环单元还包括第二工作流体储存槽以及排气阀，第二工作流体储存槽配置于第二供应管路上，且液量传感器以及排气阀配置于第二工作流体储存槽上。

在实施例中，上述的第二循环单元还包括至少一个辅助泵，且辅助泵配置于第二回流管路上。

在实施例中，上述的冷凝件配置于第一供应管路上，且补液管路的一端连接于第二回流管路。

在实施例中，上述的冷凝件为鳍片，且第一供应管路以及第一回流管路的其中之一穿设于冷凝件。

在实施例中，上述的补液单元还包括加压泵，且加压泵配置于补液管路上。

在实施例中，上述的补液单元还包括排水管路，补液阀为三通阀，且排水管路配置于补液阀上。

在实施例中，上述的感测单元还包括第一流量计以及第二流量计，第一流量计配置于第一供应管路以及第一回流管路的其中之一上，且第二流量计配置于第二供应管路以及第二回流管路的其中之一上。

在实施例中，上述的热交换器为板式热交换器。

借此，本实用新型的自动补液冷却系统能通过冷凝件及冷凝水槽冷凝工作环境中空气的水分，从而达到除湿的效果。另一方面，自动补液冷却系统能借由液量传感器侦测第二工作流体的液量，当第二工作流体的液量不足时，控制单元可驱动补液阀，并通过补液管路将冷凝水槽所搜集的冷凝水输送至第二循环单元，从而达到补充第二工作流体液量的效果。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型的自动补液冷却系统的实施例的方块示意图；

图2为图1的自动补液冷却系统的正视示意图；

图3为图2的后视示意图；

图4为图1的管路配置示意图。

【符号说明】

1 自动补液冷却系统

100 热交换器

200 第一循环单元

210 第一供应管路

220 第一回流管路

222 第一回流上游段

224 第一回流下游段

230 调节管路

232 辅助阀

240 控温阀

300 第二循环单元

310 第二供应管路

320 第二回流管路

330 第二工作流体储存槽

332 排气阀

340 辅助泵

350 逆止阀

400 补液单元

410 冷凝件

420 冷凝水槽

430 补液管路

432 补液管路上游段

434 补液管路下游段

440 补液阀

450 加压泵

460 排水管路

462 排水阀

500 控制单元

510 控温阀驱动器

520 补液阀驱动器

600 感测单元

610 液量传感器

620 温度传感器

630 湿度传感器

640 第一流量计

650 第二流量计

700 过滤单元

F1、F2 工作流体

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与效果，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。值得一提的是，以下实施例所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用以说明，而非对本实用新型加以限制。此外，在下列的实施例中，相同或相似的组件将采用相同或相似的标号。

请参考图1，图1为本实用新型的自动补液冷却系统的实施例的方块示意图。本实施例的自动补液冷却系统1包括热交换器100、第一循环单元200、第二循环单元300、补液单元400、控制单元500以及感测单元600，其中第一循环单元200以及第二循环单元300连接于热交换器100；补液单元400配置于第一循环单元200以及第二循环单元300之间；控制单元500耦接于第一循环单元200以及补液单元400；而感测单元600电性连接于第二循环单元300以及控制单元500。

请参考图2至图4，其中图2为图1的自动补液冷却系统的正视示意图，图3为图2的后视示意图，而图4为图1的管路配置示意图。详细而言，自动补液冷却系统1例如是可安装于服务器或工业用设备机柜内的配冷单元，且分别通过由第一循环单元200担任的一次侧冷却管路以及由第二循环单元300担任的二次侧冷却管路分别流经热交换器100以达到降低设备温度的效果。如图4所示，热交换器100例如是板式热交换器，可降低工作流体在内部的阻塞情况且易于清洗，此外只要增加或减少内部的流道板片便可针对设备数量的更动改变热传需求。当然，在其它可能的实施例中，热交换器100也可以是壳管式、热管式或鳍管式热交换器，本实用新型对此不加以限制。

除此之外，如图4所示，第一循环单元200连接于热交换器100的一侧且包括第一供应管路210、第一回流管路220以及第一工作流体F1，在本实施例中，第一供应管路210例如连接于冰水机，且第一工作流体F1例如是7～11℃的冰水。当自动补液冷却系统1运作时，第一工作流体F1将依序流经第一供应管路210、热交换器100内部的板片以及第一回流管路220从而带走热交换器100内部的热量；另一方面，第二循环单元300连接于热交换器100的另一侧且包括第二供应管路310、第二回流管路320以及第二工作流体F2，在本实施例中，第二供应管路310以及第二回流管路320连接于设备端，其中设备端例如是致冷背门或水冷服务器，且第二工作流体F2例如是15～16.5℃的冷水，但第一工作流体F1与第二工作流体F2在热交换器100内部并不会彼此交换流体。当自动补液冷却系统1运作时，第二工作流体F2将依序流经第二供应管路310、热交换器100内部的板片以及第二回流管路320并将设备端的热量传递至热交换器100，从而降低设备端的温度。换而言之，第一工作流体F1的温度低于第二工作流体F2的温度，但本实用新型对于第一工作流体F1以及第二工作流体F2的流体种类以及具体工作温度范围不加以限制。

值得一提的是，本实施例的第一循环单元200以及第二循环单元300可分别为密闭回路。举例而言，第一供应管路210以及第一回流管路220远离热交换器100的一端可连接于冰水供应器，且流经热交换器100而升温的第一工作流体F1在通过第一回流管路220流回冰水供应器后，会通过冰水供应器内部的致冷单元降温后再次由第一供应管路210朝热交换器100流动。较佳地，如图2所示，自动补液冷却系统1还包括过滤单元700，其中过滤单元700例如是过滤器且配置于第一回流管路220上，可过滤流经热交换器100的第一工作流体F1，防止循环过程中可能夹带的杂质或异物污染第一工作流体F1的供应源。

另一方面，第二工作流体F2则在热交换器100、第二回流管路320、设备端以及第二供应管路310所形成的密闭回路中流动。如图2及图4所示，第二循环单元300还包括第二工作流体储存槽330以及排气阀332，其中第二工作流体储存槽330内部储存有适量的第二工作流体F2，用以当第二供应管路310以及第二回流管路320内的第二工作流体F2减少时作为缓冲；而排气阀332配置于第二工作流体储存槽330上，可将第二工作流体F2在循环过程中内部的气泡排出，避免气泡附着在热交换器100内部的板片上降低热传效果。

如图3及图4所示，第一循环单元200较佳地还包括调节管路230以及控温阀240，其中控温阀240配置于第一供应管路210以及第一回流管路220的其中之一上且耦接于控制单元500，而调节管路230连接于控温阀240与第一供应管路210以及第一回流管路220的另一者之间。在本实施例中，以控温阀240配置于第一回流管路220上，且调节管路230连接于控温阀240以及第一供应管路210之间为例，但本实用新型对此不加以限制。如图4所示，控温阀240例如是三通阀，且第一回流管路220被控制阀240分隔为连接于热交换器100与控制阀240之间的第一回流上游段222以及自控制阀240接出的第一回流下游段224。借此，第一循环单元200可分为由第一供应管路210、热交换器100、第一回流上游段222以及第一回流下游段224所形成的第一回路，以及由第一供应管路210、调节管路230以及第一回流下游段224所形成的第二回路。

较佳地，如图4所示，控制单元500包括控温阀驱动器510，而感测单元600包括温度传感器620，其中温度传感器620例如是热电偶且用以侦测第二工作流体F2的温度。通过这样的配置，当控制单元500通过温度传感器620侦测到第二工作流体F2的温度上升或下降至阈值时，控制单元500会通过控温阀驱动器510控制控温阀240对于调节管路230的开闭，从而调节第一工作流体F1流经热交换器100的流量进而维持第二工作流体F2的温度。举例而言，当第二循环单元300需要的热传效率较低时，控制单元500会调整控温阀240使得流经调节管路230的第一工作流体F1的流量增加，此时流经热交换器100的第一工作流体F1的流量相对渐少，第一循环单元200对热交换器100的热传效率因此降低；相对地，当第二循环单元300需要较高的热传效率时，控制单元500会调整控温阀240使得流经调节管路230的第一工作流体F1减少，甚至使全部的第一工作流体F1沿着第一供应管路210、热交换器100、第一回流上游段222以及第一回流下游段224所形成的回路流动。较佳地，第一循环单元200还包括辅助阀232，其中辅助阀232例如是关断阀，配置于调节管路230上且耦接于控制单元500。借此，控制单元500可通过控温阀240以及辅助阀232的开闭，从而控制第一工作流体F1是否通过调节管路230，或是通过调节管路230的流量比例。

另一方面，如图2至图4所示，第二循环单元300较佳地还包括至少一个辅助泵340，在本实施例中辅助泵340的数量例如是两个且配置于第二回流管路320上，用以对流经热交换器100的第二工作流体F2加压，使第二循环单元300内循环的第二工作流体F2维持适当的流速。更佳地，如图2及图4所示，第二循环单元300还包括至少一个逆止阀350，其中逆止阀350的数量对应于辅助泵340同样为两个，用以防止辅助泵340加压后的第二工作流体F2沿第二回流管路320逆流回辅助泵340以及热交换器100。

较佳地，如图4所示，感测单元600还包括第一流量计640以及第二流量计650，其中第一流量计640配置于第一供应管路210以及第一回流管路220的其中之一上，且第二流量计650配置于第二供应管路310以及第二回流管路320的其中之一上，分别用以侦测第一工作流体F1以及第二工作流体F2的流量，从而确保第一循环单元200以及第二循环单元300的热传能力。在本实施例中以第一流量计640配置于第一回流管路220上，且第二流量计650配置于第二供应管路310上为例，但本实用新型对此不加以限制。

由于配冷单元运作的工作环境中可能具有湿气，为了在除湿的同时不额外耗费过多的电力，如图2至图4所示，本实施例的补液单元400包括至少一个冷凝件410以及冷凝水槽420，其中冷凝件410配置于第一循环单元200上，且冷凝水槽420配置于冷凝件410的下方。具体而言，本实施例的冷凝件410例如是鳍片，且第一供应管路210以及第一回流管路220的其中之一穿设于冷凝件410。较佳地，冷凝件410配置于流动有较低温度第一工作流体F1的第一供应管路210上。通过这样的配置，由于第一工作流体F1的温度较工作环境的露点温度为低，因此工作环境中的水气会自动凝结于冷凝件410上，并搜集于冷凝水槽420中，如此一来无需安装耗费电力的主动除湿组件，即可达到对工作环境自动除湿的效果。

更进一步而言，自动补液冷却系统1除了可通过冷凝件410与冷凝水槽420被动凝结工作环境中的水气外，也可以主动控制除湿的效率。如图4所示，感测单元600较佳地还包括湿度传感器630，其中湿度传感器630例如是可侦测工作环境温度及湿度的电子式温湿度传感器。当控制单元500通过湿度传感器630侦测目前工作环境中的湿度过高时，可通过上述的控温阀驱动器510调整第一工作流体F1流经的回路，甚至是传递信号至提供第一工作流体F1的供应源，例如冰水机使其输出温度较低的第一工作流体F1至第一供应管路210，从而增强水气凝结于冷凝件410上的效率。

由于第二循环单元300连接的二次侧设备端可能有接头表面润湿或流体蒸发，造成第二工作流体F2在循环过程中不断减少，导致热传能力下降。为此，本实施例的自动补液冷却系统1具有利用上述冷凝水对第二循环单元300补充工作流体功能的能力。如图2至图4所示，补液单元400还包括补液管路430以及补液阀440，其中补液管路430连接于冷凝水槽420以及第二循环单元300，补液阀440配置于补液管路430上，且控制单元500耦接于补液阀440。此外，感测单元600还包括液量传感器610，其中液量传感器610电性连接于控制单元500且用以侦测第二工作流体F2的液量。

详细而言，如图2及图4所示，控制单元500还包括补液阀驱动器520，用以控制补液阀440的开闭；另一方面，液量传感器610例如配置于第二工作流体储存槽330上，可感知第二工作流体F2在第二工作流体储存槽330的液位高度。因此，当第二工作流体F2流经第二工作流体储存槽330时，液量传感器610可实时侦测第二工作流体F2的液量是否有不足的情况。当控制单元500通过液量传感器610侦测到第二工作流体F2的液量减少至阈值时，将通过补液阀驱动器520开启补液阀440，使得事先冷凝并被搜集至冷凝水槽420内的冷凝水通过补液管路430流至第二循环单元300的第二回流管路320，从而确保第二工作流体F2的液量维持恒定。

较佳地，如图2至图4所示，本实施例的补液单元400还包括加压泵450，且加压泵450配置于补液管路430上，可将自冷凝水槽420流出的冷凝水加压至具有适当的水压及流速后再由补液管路430输送至第二回流管路320，以避免第二回流管路320内的第二工作流体F2因压力差而逆流至补液管路430。值得一提的是，虽然在图4中加压泵450配置于冷凝水槽420以及补液阀440之间，但本实用新型对此不加以限制，依据实际空间配置需求，加压泵450也可以配置于补液阀440以及第二回流管路320之间，只要能达到对冷凝水提供适当压力的效果即可。

除此之外，为了在第二循环单元300没有补液需求时，储存于冷凝水槽420内的冷凝水能够自动排出，如图4所示，补液单元400较佳地还包括排水管路460，且排水管路460配置于补液阀440上。具体而言，本实施例的补液阀440例如是三通阀，且补液管路430如图4所示被补液阀440分隔为连接于冷凝水槽420与补液阀440之间的补液管路上游段432以及连接于补液阀440与第二回流管路320之间的补液管路下游段434。当第二循环单元300内的第二工作流体F2液量较低时，补液阀440将切换成使冷凝水流至第二循环单元300的方向，此时冷凝水将沿补液管路上游段432、补液阀440以及补液管路下游段434的回路流至第二回流管路320，从而补充第二工作流体F2的液量；相对地，当第二工作流体F2的液量充足而无补充需求时，补液阀440将切换成使冷凝水流至排水管路460的方向，此时冷凝水将沿补液管路上游段432、补液阀440以及排水管路460的回路而排出。借此，可省去使用者定期将搜集至冷凝水槽420的冷凝水移除的工序。较佳地，补液单元400如图4所示还包括排水阀462，其中排水阀462例如是关断阀，可在自动补液冷却系统1未运作时关闭，进一步确保冷凝水槽420中的冷凝水不会通过排水管路460流出造成设备或组件受损。

需注意的是，虽然在本实施例中以第二工作流体F2为冷水，且补液单元400通过补液管路430以及补液阀440将冷凝水直接输入第二回流管路320为例，但由于在二次侧设备端因接头表面润湿或蒸发的多为第二工作流体F2中的水分，因此在不严重影响实际运转时的冷却效率以及流体性质的情况下，第二工作流体F2也可以是含水的冷却用流体，而不限制为纯水。

本实用新型在上文中已以较佳实施例揭露，然而本领域技术人员应理解的是，上述实施例仅用于描绘本实用新型，而不应解读为限制本实用新型的范围。且应注意的是，凡是与上述实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本实用新型的范围内。因此，本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种自动补液冷却系统，其特征在于，包括：

热交换器；

第一循环单元，连接于该热交换器的一侧且包括第一供应管路、第一回流管路以及第一工作流体，其中该第一工作流体依序流经该第一供应管路、该热交换器以及该第一回流管路；

第二循环单元，连接于该热交换器的另一侧且包括第二供应管路、第二回流管路以及第二工作流体，其中该第二工作流体依序流经该第二供应管路、该热交换器以及该第二回流管路，且该第一工作流体的温度低于该第二工作流体；

补液单元，包括至少一个冷凝件、冷凝水槽、补液管路以及补液阀，该至少一个冷凝件配置于该第一循环单元上，该冷凝水槽配置于该至少一个冷凝件的下方，该补液管路连接于该冷凝水槽以及该第二循环单元，且该补液阀配置于该补液管路上；

控制单元，耦接于该补液阀；以及

感测单元，包括液量传感器，该液量传感器电性连接于该控制单元且用以侦测该第二工作流体的液量。

2.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该第一循环单元还包括控温阀以及调节管路，其中该控温阀配置于该第一供应管路以及该第一回流管路的其中之一上且耦接于该控制单元，该调节管路连接于该控温阀与该第一供应管路以及该第一回流管路的另一者之间，该感测单元还包括温度传感器，其中该温度传感器电性连接于该控制单元且用以侦测该第二工作流体的温度。

3.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该第二循环单元还包括第二工作流体储存槽以及排气阀，该第二工作流体储存槽配置于该第二供应管路上，且该液量传感器以及该排气阀配置于该第二工作流体储存槽上。

4.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该第二循环单元还包括至少一个辅助泵，且该至少一个辅助泵配置于该第二回流管路上。

5.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该至少一个冷凝件配置于该第一供应管路上，且该补液管路的一端连接于该第二回流管路。

6.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该至少一个冷凝件为鳍片，且该第一供应管路以及该第一回流管路的其中之一穿设于该至少一个冷凝件。

7.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该补液单元还包括加压泵，且该加压泵配置于该补液管路上。

8.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该补液单元还包括排水管路，该补液阀为三通阀，且该排水管路配置于该补液阀上。

9.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该感测单元还包括第一流量计以及第二流量计，该第一流量计配置于该第一供应管路以及该第一回流管路的其中之一上，且该第二流量计配置于该第二供应管路以及该第二回流管路的其中之一上。

10.根据权利要求1所述的自动补液冷却系统，其特征在于，该热交换器为板式热交换器。

Images