TW202029877A - 洩漏偵測器膜 - Google Patents

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Abstract

一種可撓性洩漏偵測器膜包括兩個間隔開並實質上共面的元件，使得當該膜設置成相鄰於一液體載送導管且存在著從該導管釋出的一洩漏液體時，該膜將該洩漏液體之至少一部分傳輸至該膜之一內部區域，從而改變該等元件之一特性，該特性係可由耦合至該等元件的偵測電路系統所偵測。

Description

洩漏偵測器膜
電腦處理需求在近年內急速成長，增加對更快、更強大的伺服器的需要。伺服器製造商已藉由生產具有更大量、更強大之處理器的伺服器來回應此成長，從而增加電子組件之堆積密度。傳統的空氣冷卻程序(其中冷空氣吹過附接至電子組件的散熱器之鰭片以將熱移除)不再適用於此等更密集、更強大的伺服器。公司已開始使用直接接觸液體冷卻(direct contact liquid cooling,DCLC)熱交換器，其中冷的液體通過附接至處理器及圍繞組件的冷板上方之導管循環以將熱從電路移除。具有DCLC系統的一個顧慮係即使是少量液體洩漏也會損害伺服器中的電子組件。
在本說明之一些態樣中，描述一種膜，該膜包括兩個間隔開並實質上共面的元件，使得當該膜設置成相鄰於一液體載送導管且存在著從該導管釋出的一洩漏液體時，該膜將該洩漏液體之至少一部分傳輸至該膜之一內部區域，該洩漏液體之該部分改變該等元件之一特性，該特性係可由耦合至該等元件的一電路系統所偵測。
在本說明之一些態樣中，描述一種洩漏偵測膜，該洩漏偵測膜包括一液體可滲透(liquid-permeable)基材、一液體不可滲透(liquid-impermeable)支撐基材、及兩個間隔開並實質上共面的導電膜，該等導電膜經設置在該液體可滲透基材與該支撐基材之間。該液體可滲透基材、該支撐基材、及該等導電膜在長度上實質共同延伸。當該洩漏偵測膜設置成相鄰於一液體載送導管且存在著從該導管釋出的一洩漏液體時，該洩漏偵測膜將該洩漏液體之至少一部分傳輸至該洩漏偵測膜之一內部區域。該洩漏液體改變該等導電膜之一特性，該特性可由耦合至該等導電膜的電路系統所偵測。
在本說明之一些態樣中，描述一種液體循環系統，該液體循環系統包含一液體載送導管及一洩漏感測器，該洩漏感測器沿著該導管之長度延伸。該洩漏感測器包括：一液體可滲透基材，其面向且相鄰於該導管；一支撐基材；兩個間隔開並實質上共面的導體，其等經設置在該液體可滲透基材與該支撐基材之間；以及電路系統，其耦合至該等導體以用於偵測當來自該液體載送導管的洩漏液體存在時在該等導體之間的一電性質變化。
10:液體可滲透基材/液體可滲透層
15:洩漏/液體液體
20:導體
25:液體吸收材料
30:支撐基材/基材/液體不可滲透支撐基材/層
30a:支撐基材
32:接縫/密封接縫
32A:重疊邊緣
35:切口
40:黏著劑層/層
100:可撓性洩漏偵測器膜/洩漏偵測器膜/膜
300:液體載送導管/導管
700:電連接器/連接器
800:電路
900:電子組件
910:感測器輸入
920:輸入端子
925:外部電源/AC電源
930:輸出連接器
940:冷卻風扇/風扇
945:電源/AC信號源
950:功率指示燈
955:洩漏偵測器指示燈/洩漏指示燈
960:聲音警示
圖1係根據本文中所述之實施例的可撓性洩漏偵測器膜之分解圖；
圖2A係根據本文中所述之實施例的可撓性洩漏偵測器膜之剖面圖；
圖2B係根據本文中所述之替代性實施例的可撓性洩漏偵測器膜之剖面圖；
圖2C係根據本文中所述之替代性實施例的可撓性洩漏偵測器膜之剖面圖；
圖3A係根據本文中所述之實施例之可撓性洩漏偵測器膜以螺旋方式纏繞液體載送導管的透視圖；
圖3B係根據本文中所述之實施例之可撓性洩漏偵測器膜以螺旋方式纏繞液體載送導管的剖面側視圖；
圖4A係根據本文中所述之實施例之可撓性洩漏偵測器膜縱向地纏繞液體載送導管的剖面圖；
圖4B係根據本文中所述之替代性實施例之可撓性洩漏偵測器膜縱向地纏繞液體載送導管的剖面圖；
圖5係根據本文中所述之實施例之可撓性洩漏偵測器膜容納在一外護套中的透視圖；
圖6A至圖6B係根據本文中所述之實施例之可撓性洩漏偵測器膜容納在一外護套中的剖面圖；
圖7A至圖7B呈現根據本文中所述之實施例之可用於可撓性洩漏偵測器膜的電路之示意圖；
圖8係根據本文中所述之實施例之以電連接器為特徵的可撓性洩漏偵測器膜之透視圖；
圖9提供根據本文所述之實施例之用於偵測可撓性洩漏偵測器膜之兩個導體之間的性質變化的電路之示意圖；及
圖10係根據本文所述之實施例之可用於偵測可撓性洩漏偵測器膜之兩個導體之間的性質變化並觸發一適當回應的電子組件之功能方塊圖。
以下說明係參照所附圖式進行，該等圖式構成本文一部分且在其中係以圖解說明方式展示各種實施例。圖式非必然按比例繪製。要理解的是，其他實施例係經設想並可加以實現而不偏離本說明的範疇或精神。因此，以下之詳細敘述並非作為限定之用。
根據本說明之一些態樣，描述一種可撓性膜，該可撓性膜包括兩個間隔開並實質上共面的傳導元件。當該膜設置成相鄰於液體載送導管(諸如用於電子系統之液體冷卻系統中的冷卻劑管)且存在著從該導管釋出的洩漏液體時，該膜將該洩漏液體之至少一部分傳輸至該膜之內部區域，其中該洩漏液體改變傳導元件之電特性，該電特性可由耦合至傳導元件之電路系統所偵測。在一些實施例中，傳導元件可係電導體，包括但不限於導電金屬膠帶、導電線、導電跡線、導電接觸件、或任何其他適當的電導體。在一些實施例中，可有多於兩個傳導元件(諸如3、4、5、10、20、或任何適當數目的傳導元件)，且洩漏液體可改變在任兩個相鄰傳導元件之間、或任一組相鄰的傳導元件之間的電特性。在使用多個傳導元件的一些實施例中，傳導元件之子集可連接在一起成為二或更多組導體，洩漏液體可改變如在二或更多組導體之間所測量的電特性。
在一些實施例中，傳導元件可係電導體，且電特性可係電阻量、電容量、或在該等導體之二或更多者之間展現的任何其他適當特性。電導體可用作附接至洩漏偵測電路的導體，該等導體在該膜之一端處連接至該洩漏偵測電路但在該膜之另一端處未連接且間隔開，該兩個實質上平行的導體形成一開路(open circuit)。在一些實施例中，洩漏液體可係導電液體(諸如水、水/乙二醇混合液、或液體冷卻劑)，其在至少兩個相鄰導體之間形成一橋，有效地連接該等傳導元件並導通(即，短路)由該等導體及洩漏偵測電路所產生的電路(即，將其等之間的電阻從一開路改變成連接該等導體的傳導液體之電阻)。在其他實施例中，洩漏液體可係介電質(即，電絕緣)液體，且至少二個相鄰導體之間的介電質液體的存在在導體之間產生一電容變化。
在一些實施例中，電路系統(例如，洩漏偵測電路)可附接至傳導元件，且可用以偵測傳導元件之改變的電特性。除了偵測改變的電特性之外，該電路系統亦可在偵測該改變特性時起始一回應。例如，在一些實施例中，電路系統可發出一警示、向使用者顯示一視覺指示、賦能一繼電器電路以啟用或停用附接至該繼電器電路的控制、終止通過導管的液體流動(例如，冷卻劑)、或開啟一備用系統(諸如風扇)。
在一些實施例中，可撓性膜本身可用於在洩漏液體可到達有該膜安裝於其中的系統之其他部分並造成損害(諸如對電子組件或外部系統的損害)之前含納該洩漏液體。該膜之至少一部分(例如，外層)可係液體不可滲透的，不允許洩漏液體通過該膜。在一些實施 例中，膜可以螺旋方式纏繞液體載送導管(例如，冷卻劑管)之至少一部分，使得該膜之連續纏繞(successive wraps)之間實質上沒有間隙。此螺旋纏繞可產生圍繞該液體載送導管的一障壁，有效地含納洩漏液體。膜可具有包括黏著劑層的一或多個延伸邊緣，允許該膜之連續纏繞彼此黏附，產生該障壁。在一些實施例中，膜可縱向地纏繞液體載送導管之至少一部分。在又其他實施例中，膜可施用至液體載送導管之表面，而不纏繞該導管。例如，可將膜之一區段置於冷卻系統中的兩個板之間的接合處或接縫上方、或在冷板之表面上，有效地密封該接縫並同時允許通過其中的洩漏液體之偵測。
根據本說明書之一些態樣，描述一種可撓性洩漏偵測膜，該膜包括一液體可滲透基材、一液體不可滲透支撐基材、及兩個間隔開並實質上共面的導電膜，該等導電膜經設置在該液體可滲透基材與該支撐基材之間。液體可滲透基材、支撐基材、及導電膜在長度上實質共同延伸。當該洩漏偵測膜經設置成相鄰於一液體載送導管(諸如含有冷卻劑的管)且存在著從該導管釋出的洩漏液體(例如，冷卻劑)時，該洩漏偵測膜將該洩漏液體之至少一部分傳輸至該洩漏偵測膜之一內部區域。該洩漏液體改變該等導電膜之一特性，該特性可由耦合至該等導電膜的電路系統所偵測。
導電膜可係任何適當的導電膠帶及/或膜。該洩漏偵測膜可進一步包括一黏著劑層。在一些實施例中，該黏著劑層設置在該支撐基材與該等導電膜之間，使得該黏著劑層導致該等導電膜及/或該液體可滲透基材黏附至該支撐基材。在一些實施例中，該等導電膜本 身可具有一黏著劑層。例如，該等導電膜可係一導電銅膠帶，其中該銅膠帶之一側具有黏著劑。在一些實施例中，可藉由一沉積程序(諸如濺鍍塗佈或真空沉積)直接沉積導電材料(諸如，銅)來形成該導電膜。在此類情形中，可在沉積導電層之前沉積一薄黏附層，諸如一層鈦。在一些實施例中，可藉由將該支撐基材之一部分遮罩以產生平行的傳導元件來沉積該等導電膜。在一些實施例中，藉由使用膜移除程序(諸如微影蝕刻)選擇性地從均勻塗佈膜中移除導電膜之一部分來形成平行的傳導元件。
在一些實施例中，該黏著劑層可係設置在支撐基材上的一分開層。該支撐基材及該黏著劑層各自可具有至少一縱向邊緣，該至少一縱向邊緣延伸超出該液體可滲透基材，使得該洩漏偵測膜在以螺旋方式或縱向地纏繞一液體載送導管(諸如冷卻劑管)時可黏附至其本身，或者該洩漏偵測膜可黏附至一表面(諸如一冷卻系統的面)，從而在該支撐基材與該冷卻系統的面之間產生一密封。
在一些實施例中，該可撓性洩漏偵測膜可包括附接至該等導電膜之各者之一端的一連接器。該連接器可與該洩漏偵測膜分開，且可提供一手段，將該等導電膜之各者附接至一經附接之電路(諸如洩漏偵測電路)中之適當端點。
根據本說明之一些態樣，描述一種液體循環系統，該液體循環系統包含一液體載送導管及一可撓性洩漏感測器，該可撓性洩漏感測器沿著該導管之長度延伸。該洩漏感測器包括：一液體可滲透基材(例如，一多孔材料)，其面向且相鄰於該導管；一支撐基材； 兩個間隔開並實質上共面的導體，其等經設置在該液體可滲透基材與該支撐基材之間；以及電路系統，其耦合至該等導體以用於偵測當來自該導管的洩漏液體存在時在該等導體之間的一電性質變化。在一些實施例中，該洩漏液體可係電導通液體(即，導電液體)，且由該電路系統所偵測的電性質變化可係該等導體之間的電阻變化。在一些實施例中，該洩漏液體可係介電質液體(即，電絕緣液體)，且由該電路系統所偵測的電性質變化可係該等導體之間的電容變化。
在一些實施例中，該洩漏感測器可纏繞該含液體導管之一部分，使得該支撐基材形成實質上含納該洩漏液體的一外障壁。將該洩漏感測器纏繞該含液體導管亦用來使與該液體載送導管相鄰的該等實質上共面導體之表面積量最大化。
對於本說明書之目的而言，用語「導管(conduit)」應定義為意指液體可通過其中的任何通道或封閉通路。導管可係任何適當的形狀，包括但不限於箱形、稜柱、圓柱、球體、溝槽、或管形，且可係任何適當的尺寸。本說明書通篇所使用的導管實例包括載送液體冷卻劑通過一電子系統的導管。然而，此等實例並非意欲為限制性。如本文中所使用之導管可係液體可流過其中的任何適當封閉通路。例如，導管可係載送水至廚房水槽的管、或附接至伺服器之中央處理單元的冷板。
參照圖式，圖1係根據本文中所述之實施例的可撓性洩漏偵測器膜100之分解圖。在一些實施例中，洩漏偵測器膜100係膜之一堆疊，其包括一液體可滲透基材10、兩個實質上共面的導體20、 及一支撐基材30。在一些實施例中，洩漏偵測器膜100亦包括黏著劑層40，該黏著劑層係設置在一側上的支撐基材30與另一側上的該等導體20及液體可滲透基材10之間，如圖1所示。組裝後，洩漏偵測器膜100將允許液體15傳輸通過液體可滲透基材10，該液體於此處與導體20接觸並橋接該等導體之間的間隙。當該等導體20連接至一洩漏偵測電路(於隨後圖式中討論)、且液體15出現在間隔開的導體20之間時，該液體使該等導體20之一電特性(如由洩漏偵測電路所測量)改變。
在一些實施例中，液體15係導電液體(例如，水)，且該液體可在該等導體之間形成一橋(即，短路)，將該等導體之間的電阻從一開路(實際上係無限電阻(infinite resistance))改變成該等導體20之間的間隙液體15之電阻。在一些實施例中，液體15係介電質液體(即，電絕緣液體)。當介電質液體介於該等導體20之間時，沒有電流可在該等導體20之間流動，但導體20之間的電容量將改變(例如，電容將在介電質存在時增加)。
液體可滲透基材10可係任何多孔的非導電材料，該材料允許適當液體(諸如液體冷卻劑)傳輸通過其中。在一些實施例中，液體可滲透基材10可係由可撓性聚合或非聚合纖維製成的織造或非織造材料。在一些實施例中，液體可滲透基材10可係一聚丙烯非織造網。在一些實施例中，可使用經鑽孔模具來產生適當的非織造網。可藉由讓熔融聚合物跨該經鑽孔模具分布，使得該聚合物通過一系列之孔口離開模具而產生細絲，由此產生熔噴纖維。可使用加熱空氣流以將離 開該模具的細絲載送至一移動帶，該等細絲於此處經收集以形成網。該空氣流之溫度和速度，用以達到所欲的纖維直徑。此產生液體可滲透基材10的方法僅用於說明目的，且非意欲為限制性。可使用任何適當的液體可滲透基材10。在一些實施例中，液體可滲透基材10用來作為在該等導體20之頂部上方的一電絕緣層。
在一些實施例中，該等導體20係導電膜，諸如銅箔屏蔽膠帶或類似導電膜。對於導體20使用導電膜允許洩漏偵測器膜100維持一最小厚度(即，圖1中之Z維度)以及可撓性，使得其可以相對小的所需餘隙來纏繞冷卻劑導管。在一些實施例中，該等導體20係共面的。即，兩個導體並列地(side-by-side)設置在相同平面內，以間隔開且實質上平行的方式，實質上沿著洩漏偵測器膜100之長度延伸。導體20可係任何適當的導電材料，包括但不限於銅、銅包鋼、銅合金(例如，鎘鉻銅、鎘銅、鉻銅、鋯銅等)、不銹鋼、鍍金不銹鋼、鐵、鎳、錫、鋅、銀、金、鋁、黃銅、碳、碳同素異形體(例如，石墨、碳奈米管、石墨烯、碳複合物)、及導電聚合物(例如，聚乙炔、聚苯伸乙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯硫醚)。在一些實施例中，導體20可係直接沉積至支撐基材30上的導電膜，而不需要額外黏著劑以將導體20黏附至基材30。例如，可透過一濺鍍塗佈程序將該等導體20沉積在支撐基材30上。
在一些實施例中，黏著劑層40可設置在支撐基材30上，使得其允許導體20與液體可滲透基材10之部分黏附至支撐基材30。在一些實施例中，黏著劑層40可係在洩漏偵測器膜100之製造期間所 添加的一分開層。在一些實施例中，黏著劑層40可整合至支撐基材30。在一些實施例中，黏著劑層40可整合至導體20(例如，具有黏著劑側的導電膠帶)及/或液體可滲透基材10兩者。黏著劑層40可係任何適當的黏著劑，包括但不限於丙烯酸酯、環氧樹脂、聚胺甲酸酯、及聚醯亞胺。
在一些實施例中，支撐基材30可實質上與液體可滲透基材10寬度相同(即，在圖1中之X維度)。在一些實施例中，支撐基材30可在至少一縱向邊緣上寬於液體可滲透基材10。支撐基材30(其中至少一縱向邊緣延伸超出液體可滲透基材10之對應縱向邊緣)可允許洩漏偵測器膜100以螺旋方式纏繞一液體載送導管，使得圍繞著該導管的膜100之各連續纏繞重疊於膜100之先前纏繞，使得膜100之連續纏繞之間沒有間隙。在一些實施例中，當洩漏偵測器膜100縱向地纏繞一導管時，支撐基材30之延伸邊緣亦可允許支撐基材30之一第一縱向邊緣重疊於或以其他方式附接至支撐基材30之一第二縱向邊緣。
在一些實施例中，當支撐基材30之至少一縱向邊緣延伸超出液體可滲透基材10之寬度時，黏著劑層40經定大小以匹配支撐基材30的寬度。即，黏著劑層40可用於以螺旋纏繞的方式將支撐基材30之第一縱向邊緣黏附至支撐基材30之一相鄰纏繞之第二縱向邊緣，或者以縱向纏繞的方式將支撐基材30之第一及第二縱向邊緣彼此黏附。關於黏著劑層40及纏繞選擇的額外細節將在其餘圖式中詳細討論。
應注意的是，黏著劑層40之堆疊中的位置、大小、及順序可超出在說明書之圖式中所顯示者或在對應段落中所討論者而變化。在一些實施例中，該等層之一或多者本身可具有一或多種黏著劑元件。例如，該等導體20可呈雙面導電黏著劑膠帶之形式，且導電黏著劑膠帶之黏著劑表面會在一側上黏附至支撐基材30，且在相對側上黏附至液體可滲透基材10。在一些實施例中，黏著劑層可依所需以條帶或小區段的方式沉積至支撐基材30、液體可滲透基材10、及/或導體20上，以將該等導體20固持就位並將液體可滲透基材10黏附至支撐基材30。在一些實施例中，洩漏偵測器膜100可使用機械特徵或透過抵靠液體載送導管之機械壓縮而固持在一起，且可完全不需要黏著劑層。
在一些實施例中，支撐基材30係液體不可滲透材料(即，其不會允許液體傳輸通過其中)。在一些實施例中，液體不可滲透支撐基材30具有含納從液體載送導管洩漏的液體之添加功能性。以此方式，該洩漏偵測器膜可用於偵測洩漏液體，亦可用於在可採取一減輕動作(mitigating action)之前含納該洩漏液體。
圖2A至圖2C係根據本文中所述之實施例的圖1之洩漏偵測器膜之替代性實施例之剖面端視圖。洩漏偵測器膜100包括一支撐基材30、一黏著劑層40，二或更多個導體20、及一液體可滲透基材10。洩漏偵測器膜100可置於或圍繞著液體載送導管或其他潛在的洩漏液體之源，使得洩漏偵測器膜100之具有液體可滲透基材10的側邊係面向潛在的洩漏液體15之源。導體20可係導電膜或任何適當的導 體，設置於黏著劑層40上，該黏著劑層將該等導體固持就位，並使該等導體保持間隔開並實質上沿著洩漏偵測器膜100之長度(即，沿著圖2A中之延伸進入頁面的Y維度)平行。在一些實施例中，液體可滲透基材10經定大小成寬於該等導體20之組合寬度加上其等之間的間隙(即，在圖2A/圖2B中的X維度)，使得該等導體20實質上在三個側上由液體可滲透基材10所圍繞且在第四側上由黏著劑層40及支撐基材30所圍繞。
在圖2A所示之實施例中，支撐基材30及黏著劑層40實質上與液體可滲透基材10寬度相同。然而，在如圖2B所示之實施例中，支撐基材30及黏著劑層40係寬於液體可滲透層10，允許層30及層40在至少一縱向邊緣上(或在兩個縱向邊緣上，如圖2B所示)延伸超過液體可滲透層10。在一些實施例中，支撐基材30及黏著劑層40之此懸伸部(overhang)可用於允許洩漏偵測器膜100在纏繞液體載送導管時抵靠自身密封，要不然則抵靠液體載送導管之一外部表面密封。關於將洩漏偵測器膜100施用至液體載送導管之額外細節係提供於其餘圖式中。
圖2C係一替代性可撓性洩漏偵測器膜100之剖面圖，其中添加液體吸收材料25以幫助含納洩漏的液體。與如圖2B之類似元件共用元件符號的圖2C之元件代表著相同組件，各組件具有相同功能。然而，在圖2C之實施例中添加了液體吸收材料25，該液體吸收材料設置在液體可滲透基材10與黏著劑層40之間，且沿著導體20之外縱向邊緣延伸並實質上與該等導體共面。應注意的是，在此實施例 中，由於液體吸收材料25之存在可能減少洩漏偵測器膜100之敏感度，液體吸收材料25不置於相鄰導體20之間的間隙中。然而，液體吸收材料25之替代性配置在不偏離本文中所述的概念下係可能的，且具有液體吸收材料25在導體20之間的間隙之至少一部分中的實施例係在本揭露之範疇內。
用於洩漏偵測器膜100中的液體吸收材料25可包括但不限於聚丙烯酸鈉、無水氯化鈣、鈉鈣、變色矽膠(allochroic silica gel)、及熟石膏、或能夠吸收液體之任何適當材料。
圖3A係根據本文中所述之實施例之洩漏偵測器膜100以螺旋方式纏繞液體載送導管300的透視圖。在一些實施例中，洩漏偵測器膜100可以螺旋方式纏繞液體載送導管300(例如，冷卻系統中的液體冷卻劑管)，使得液體可滲透基材面向且相鄰於導管300之表面。如先前所述，從導管300之內部洩漏的洩漏液體(例如，液體冷卻劑，未圖示)首先將進入液體可滲透基材10，於此處經傳輸通過至導體20。該洩漏液體會散佈在該等導體20上及之間，使其等之間產生一橋。在該等導體20之間或之中的液體之存在將改變導體20之電特性(例如，電阻或電容量)，如由附接至導體20的電路系統所測量(未圖示，參見圖9)。
在一些實施例中，黏著劑層40設置於支撐基材30上，使得導體20及液體可滲透基材10抵靠支撐基材30而固持就位。除了使導體20及液體可滲透基材10固持就位，黏著劑層亦可提供額外功 能，諸如將洩漏偵測器膜100之連續纏繞彼此黏附、及/或將洩漏偵測器膜100黏附至導管300。
在一些實施例中，支撐基材30係由液體不可滲透(即，液體不會傳輸通過其中)的非導電材料所構成，該非導電材料可包括但不限於聚烯烴、聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚乙烯、氟聚合物、聚矽氧、天然橡膠、合成橡膠、耐綸、聚胺甲酸酯、及丙烯酸酯。此允許支撐基材30作用為可含納已從導管300洩漏之液體的一外層。將液體含納不僅防止液體溢出至周邊區域中(例如，進入敏感的電子組件)，亦幫助將液體圍繞導體20集中(亦使液體「含納」於支撐基材內)，有助於較早偵測到洩漏。
在一些實施例中，洩漏偵測膜100可纏繞導管300，使得膜100之各連續纏繞毗連或重疊於先前纏繞，從而在支撐基材30中產生密封的接縫32。藉由消除在接縫32之位置處的潛在間隙，洩漏液體在可起始一減輕動作(例如，停止冷卻劑通過導管300的流動)之前會有效地含納於洩漏偵測器膜100內。
圖3B係圖3A之洩漏偵測器膜100之剖面側視圖。圖3B繪示以螺旋方式纏繞的洩漏偵測器膜100之各連續纏繞可如何重疊於先前纏繞，以產生密封接縫32及重疊邊緣32A(此處顯示為虛線)。藉由使各纏繞稍微重疊，支撐基材30形成用於洩漏偵測器膜100之一外障壁層，有效地含納來自導管300的任何潛在的溢出液。圖3B亦繪示洩漏偵測器膜100之螺旋纏繞可如何導致該等導體20在所有側邊上 圍繞導管300。此允許洩漏偵測器膜100更快偵測洩漏(藉由覆蓋更多導管300上的表面積)，並協助將洩漏含納在洩漏偵測器膜300內。
圖4A及圖4B係根據本文中所述之實施例之可撓性洩漏偵測器膜100縱向纏繞液體載送導管之剖面端視圖。在顯示於圖4A及圖4B中的實施例中，洩漏偵測器膜100沿著欲被覆蓋的導管300之區段延伸(在該等圖式中延伸進入頁面)並沿著其縱軸纏繞以環繞導管300。在一些實施例中，多個導體20(例如6個導體，如圖4A及圖4B中所示)可用於確保繞著導管300之周邊有足夠的偵測區域。在其他實施例中，可使用單一對導體20，理想上係定位在支撐基材30內使得該等導體20之間的間隙位於收集洩漏液體之處(例如導管300下方的底部處，重力將於此相對於地球拉引液體)。若僅使用兩個導體20(或小數目)，液體可滲透基材10之寬度可小於圖4A及圖4B中示出之實例者，使得僅存在的導體20且緊緊圍繞彼等導體20的區域由液體可滲透基材10所覆蓋。
在圖4A之實施例中，支撐基材30及黏著劑層40經定大小以延伸超出液體可滲透基材10之縱向邊緣，允許該等延伸邊緣被壓在一起而容納導管300。在圖4B之實施例中，支撐基材30及黏著劑層40之邊緣類似地延伸，但密封的產生是藉由將一者重疊在另一者上方。
圖5係根據本文中所述之實施例之可撓性洩漏偵測器膜100之透視圖，其中支撐基材30a係呈一外護套之形式。在一些實施例中，支撐基材30a可係與洩漏偵測器膜100分開的組件。即，洩漏偵 測器膜100可包括圍繞二或更多個導體20的液體可滲透基材10、及(可選地)黏著劑層40。在一些實施例中，黏著劑層40亦可與洩漏偵測器膜100分開，或者是一分開組件，或者完全省略。支撐基材30a可形成為一圓柱形護套，在製造步驟中將該洩漏偵測器膜設置在其中。在一些實施例中，支撐基材30a可具有切口35，該切口可用於將支撐基材30a圍繞導管300安裝。在一些實施例中，支撐基材30a可不具有切口35，且可在導管300之安裝或製造期間圍繞導管300放置。在一些實施例中，該外護套可作為將洩漏液體從一個點(例如，伺服器之洩漏敏感區域)轉移至另一個點(例如，伺服器外)的導管。
在一些實施例中，洩漏偵測器膜100可「安裝」在支撐基材30a之內表面上。如先前所述，洩漏偵測器膜100可包括可施用至支撐基材30a之內表面的黏著劑層40。在其他實施例中，黏著劑層40可係一分開組件，置於支撐基材30a之內表面與洩漏偵測器膜100之間。洩漏偵測器膜100可定位在支撐基材30a內部，使得其係在一「低點」處(即，置於重力將導致從導管300洩漏的液體被收集處)。
圖6A至圖6B係圖5之洩漏偵測器膜100之剖面端視圖，顯示支撐基材30a安裝在導管300上時會呈現的樣貌。在圖6A之實施例中，洩漏偵測器膜100包括設置於導體20上方及圍繞該等導體的液體可滲透基材10。黏著劑層40係設置在液體可滲透基材10及導體20之組合層與支撐基材30a之圓柱形「護套」的內表面之間。在圖6B之實施例中，黏著劑層40設置於導管300之底部表面上，且無黏著劑置於導體20與支撐基材30a之間。在此構形中，黏著劑層40可 經圖案化以含有間隙或切口，該等間隙或切口允許從導管洩漏的液體通過進入液體可滲透基材10及導體20中。支撐基材30a可藉由其圓柱形壁圍繞導管300纏繞來固持就位。在一些實施例中，可不使用黏著劑層40，且導體20及液體可滲透基材10安裝在導管300上時可藉由來自支撐基材30a的機械壓力來固持就位。
圖7A至圖7B呈現根據本文中所述之實施例之可用於可撓性洩漏偵測器膜的簡單電路之示意圖。導體20係來自先前圖式之任一者之洩漏偵測器膜100之導體。如圖7A所示，當導體20之間的間隙以一絕緣材料(例如空氣、聚合物、介電質)填充時，該電路表現出一開路。即，兩個導體20之間所維持的外部電位差無法引起流過導體20的電流。由於不存在流動通過電路的電流，跨導體20的電壓降與源電壓Vs相同。
當導電液體(例如，來自冷卻劑導管的液體)與導體20之間的間隙接觸並橋接該間隙時，該導電液體導通該電路，使電流之流動通過該電路。由於有限電流流動通過該電路，跨導體20的總電壓降低於源電壓Vs，且由外部電阻(R)與導電液體之電阻(Rw)的相對量值來判定，如圖7B所示。若導體20之每單位長度電阻係已知的，則亦可基於所偵測到的信號變化來判定沿著導體20之長度的洩漏位置。
如先前在本文中所述，從液體載送導管洩漏的液體可係電絕緣的(即，介電質)而不是導電液體。在此實施例中，分開的導體20之間的電容在導體20之間的介電質液體存在時是會增加的(相對於在該液體不存在時所見的電容)。
在一些實施例中，可撓性洩漏偵測器膜100可包括連接至導體20的連接器。圖8係根據本文中所述之實施例的以電連接器700為特徵的洩漏偵測器膜100之透視圖。圖9提供連接器700之剖視圖，繪示導體20是如何連接至用於偵測導體之間的性質變化的一外部電路。
圖9包括電路800之一實施例的簡單示意圖，其可用於偵測導體20之間的變化(例如，在洩漏液體15存在時導體20之間的電阻變化)，且在一些實施例中起始一減輕動作。R1係一可變電阻，其可用於調整運算放大器(operational amplifier,op amp)之增益。R2、R3、及R4為可基於應用之需求而選擇的電阻值。可使用運算放大器(op amp)之輸出來驅動負載。該負載可係任何適當的負載，包括但不限於警示、指示燈、泵、繼電器、或冷卻風扇。
最後，圖10係電子組件900之功能方塊圖，該電子組件可用於針對偵測到洩漏液體15而觸發一適當回應。在一情況中，洩漏液體15進入液體可滲透基材10，該液體可滲透基材使液體15傳輸通過其中至導體20。該等導體20係共面的並且實質上平行，藉由設置於支撐基材30上的黏著劑層40，該等導體在洩漏偵測器膜100之長度上經固持而間隔開。當液體15橋接導體20時，電子組件900中的電路系統(例如，圖9之示意圖)透過感測器輸入910來偵測導體20之間的電特性變化。由於偵測到洩漏液體15，電子組件900可起始一減輕動作來作出回應。例如，如圖9之簡單示意圖所示，電子組件900可驅動一負載，其可包括但不限於功率指示燈950、洩漏偵測器指示 燈955、聲音警示960、及/或冷卻風扇940。在一些實施例中，電子組件900可由外部電源925供電，且可控制用於風扇940或其他適當負載的電源945。
實例
可撓性洩漏感測器膜之製作係藉由使用黏著劑以層壓一透水性電絕緣基材、兩個面內且平行的傳導元件、及一不透水性支撐基材。建構一電路以展示感測器之效能。這些實例僅用於闡釋之目的，並非意圖限制隨附申請專利範圍之範疇。
在本文中使用下列縮寫：cm=公分；mm=毫米；kΩ=千歐姆；V=伏特；s=秒；ml=毫升；gsm=每平方公尺之克數；lb/hr=每小時之磅數；kg/hr=每小時之公斤數；ft/min=每分鐘之英尺數；m/min=每分鐘之公尺數；AC=交流電流；DC=直流電流。
Figure 108137010-A0202-12-0020-24
Figure 108137010-A0202-12-0021-2
Figure 108137010-A0202-12-0021-25
實例1：
可撓性洩漏偵測器膜係將兩個50.8cm長0.635cm寬的傳導元件C沿著長度切成兩個半部所構成。接著將傳導元件C之兩個約0.3175cm寬的半部用手層壓在不透水性支撐基材S上，其中基材之黏著劑側及傳導元件面向彼此。傳導元件之兩個邊緣之間的間隔係約1mm。一層高度多孔透水性電絕緣聚丙烯非織造網I(如下文所述製備)覆蓋並附接至支撐基材S之經暴露的黏著劑。
在傳導元件之頂部上使用聚丙烯非織造網作為一透水性絕緣層。使用經鑽孔模具來形成該非織造網。藉由讓熔融聚合物進入該模具、使該流動在模具腔中跨該模具之寬度而分布、以及使聚合物通過一系列之孔口以細絲的形式離開模具，來產生熔噴纖維。一加熱空氣流通過空氣歧管以及相鄰於該一系列之聚合物孔口的氣刀總成， 該等氣刀總成處理從模具出口(尖端)出來的細絲。針對溫度及速度兩者調整此加熱空氣流，以將該等聚合物細絲縮減(拉引)至所欲纖維直徑。在此紊流空氣流中將該等熔噴纖維朝向一移動帶輸送，在該移動帶處其等收集以形成網。
以下述條件收集一卷約20吋(50.8cm)寬的非織造網：以49lb/hr(22.22kg/hr)通過20吋(50.8cm)寬的經鑽孔模具擠出該PP。聚合物熔融溫度係435.2度F(224度C)。模具至收集器的距離係7.5吋(19.05cm)。在一不銹鋼移動帶上以129ft/min(39.3m/min)收集網之樣本，從該移動帶分離該熔噴網並根據闡述於Davies,C.N.,「The Separation of Airborne Dust and Particles,」Institution of Mechanical Engineers,London Proceedings IB,1952的方法來評估有效纖維直徑(effective fiber diameter,EFD)。調整空氣溫度及速度以達到30微米的有效纖維直徑。網之基礎重量的計算係藉由模切出5.25吋(13.33cm)直徑的圓盤，並採用克為其等單位。非織造網之基礎重量係藉由將該圓盤之質量除以其面積來計算，並計算出20gsm。
比較例1：
比較例1係如上述材料表中所述之50.8cm長的洩漏偵測器線(LDC)。
測試方法：
偵測器回應測試
使用六個串聯的R1電阻來建構如圖7A所示之電路，得出280.1kΩ的總電阻，如由該DMM所測量。感測器之導體連接至該電路。以不同的電壓信號作為參考信號，在不施配及施配自來水於洩漏偵測器膜或洩漏偵測器線上的情況下使用數位示波器，以監測參考源電壓及信號電壓(電壓降)。在洩漏偵測器膜之情況中，將水以僅足以觸碰該洩漏偵測器膜之傳導元件兩者的方式施配在靠近洩漏偵測器膜之端，在洩漏偵測器膜之透水性基材側上。在洩漏偵測器線之情況中，將水施配在靠近置於實驗室工作台上的該線之端，直到偵測到一可測量的回應。如下所述，將四個不同信號搭配洩漏偵測器膜分開測試，而LDC僅以DC信號測試：
1-正弦AC信號：
施加從波形產生器產生的標稱峰間值±5V及100Hz之一正弦AC電壓作為參考源電壓。
2-方波AC信號：
施加從波形產生器產生的標稱峰間值±5V及100Hz之一方波AC電壓作為參考源電壓。
3-AC信號脈衝：
施加從波形產生器產生的100Hz之50%工作週期及標稱振幅+5V之交替方波脈衝作為參考源電壓。
4-DC信號：
施加從電力供應產生的標稱振幅+5V DC作為參考源電壓。
電子控制觸發測試：
將洩漏偵測器膜連接至洩漏偵測器裝置，如圖10所示。亦將具有兩個風扇940的伺服器冷卻風扇連接至該洩漏偵測器裝置。將風扇1連接在120V AC信號源945與輸出連接器930之「常閉」埠之間，且將風扇2連接在AC信號源945與輸出連接器930之「常開」埠之間。將洩漏偵測器裝置之兩個200V輸入端子920連接至120V AC電源925，如圖10所示。在洩漏偵測器膜上沒有水的情況下，在洩漏偵測器裝置上的「洩漏指示」燈955係關閉的狀態，該洩漏偵測器裝置不發出任何聲響，連接至「常閉」埠的風扇1係開啟的狀態，而連接至「常開」埠的風扇2係關閉的狀態。將(多個)水滴添加至該偵測器並在洩漏偵測器裝置中觀察到所得的輸出變化。
結果：
實例1之偵測器回應測試之結果。
表1顯示跨洩漏偵測器膜(實例1)所測量到的電壓變化，其中在傳導元件上有~0.25密耳的水滴。一旦使用紙巾將水滴移除，該信號回應變回在將水施配在洩漏偵測器膜上之前的其原始值。
Figure 108137010-A0202-12-0025-4
比較例1之偵測器回應測試之結果。
表2顯示跨LDC(比較例1)所測量到之電壓變化，其中在傳導元件上有水，使用DC信號測試。將水滴緩慢施配在LDC上直到偵測到一回應。觀察到引起可測量的信號變化所需的水量明顯高於(~5ml)引起上述實例1中之變化所需者。與得自實例1的DC信號測試的結果比較此等結果，觀察到該變化並非如同上述以小水滴在洩漏偵測器膜上所觀察到般大。一旦使用紙巾弄乾水滴，該信號變回其原始值。
Figure 108137010-A0202-12-0025-5
實例1之電子控制觸發測試之結果。
當一小滴水(~0.25ml)施配至洩漏偵測器膜(實例1)之絕緣基材側上時，在洩漏偵測器裝置上的「洩漏指示」燈被開啟，該洩漏偵測器裝置開始發出高音調聲響，關閉風扇1而開啟風扇2。一旦將水滴從感測器表面弄乾，來自洩漏偵測器裝置及伺服器風扇的視聽回應回復至其各別原始狀態。此表示經由合適的電子器件可使用洩漏感測器來觸發針對洩漏之視覺回應。此外，該感測器可偵測洩漏，且經由合適的電子器件可觸發不同的控制(例如，關閉水泵、開啟加熱器、開啟風扇)。
所屬技術領域中具有通常知識者應理解在本說明書中所使用及描述之內容脈絡中諸如「約(about)」等用語。若所屬技術領域中具有通常知識者不清楚在本說明書中所使用及描述之內容脈絡中如應用以表達特徵大小、量、及實體性質的數量所使用的「約」，則「約」將應理解為意指在指定值之10百分比內。就一指定值給定的數量可精確係該指定值。例如，若所屬技術領域中具有通常知識者不清楚在本說明書中所使用及描述之內容脈絡中之具有約1的值的數量，意指該數量所具有的值在0.9與1.1之間，且該值可係1。
所屬技術領域中具有通常知識者應理解在本說明書中所使用及描述之內容脈絡中諸如「實質上(substantially)」等用語。若所屬技術領域中具有通常知識者不清楚在本說明中所使用及描述之內容脈絡中所使用的「實質上相等(substantially equal)」，則「實質上相等」將意指約相等，其中約係如上文所述。若所屬技術領域中具有通常知識者不清楚在本說明中所使用及描述之內容脈絡中所使用的「實 質上平行(substantially parallel)」，則「實質上平行」將意指在30度內平行。在一些實施例中，描述為實質上彼此平行的方向或表面可係在20度內、或10度內平行，或可係平行或標稱平行。若所屬技術領域中具有通常知識者不清楚在本說明中所使用及描述之內容脈絡中所使用的「實質上對準(substantially aligned)」，則「實質上對準」將意指在與所對準物體寬度之20%內對準。在一些實施例中，經描述為實質上對準的物體可在與所對準物體寬度之10%內或5%內對準。
於上文中引用的文獻、專利、及專利申請案特此以一致的方式全文以引用方式併入本文中。若併入的文獻與本申請書之間存在不一致性或衝突之部分，應以前述說明中之資訊為準。
除非另外指示，否則對圖式中元件之描述應理解成同樣適用於其他圖式中相對應的元件。雖在本文中是以具體實施例進行說明及描述，但所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解可以各種替代及/或均等實施方案來替換所示及所描述的具體實施例，而不偏離本揭露的範疇。本申請案意欲涵括本文所討論之特定具體實施例的任何調適形式或變化形式。因此，本揭露意圖僅受限於申請專利範圍及其均等者。
10:液體可滲透基材/液體可滲透層
20:導體
30:支撐基材/基材/液體不可滲透支撐基材/層
32:接縫/密封接縫
32A:重疊邊緣
40:黏著劑層/層
100:可撓性洩漏偵測器膜/洩漏偵測器膜/膜
300:液體載送導管/導管

Claims (23)

  1. 一種膜，其包含：
    兩個間隔開並實質上共面的傳導元件，使得當該膜設置成相鄰於一液體載送導管且存在著從該導管釋出的一洩漏液體時，該膜將該洩漏液體之至少一部分傳輸至該膜之一內部區域，該洩漏液體之該部分改變該等元件之特性，該特性係可由耦合至該等傳導元件的一電路系統所偵測。
  2. 如請求項1之膜，其中該膜不使該洩漏液體傳輸通過其中。
  3. 如請求項1之膜，其中該洩漏液體係一導電液體，且該等傳導元件之該特性係該等傳導元件之間的一電阻量。
  4. 如請求項1之膜，其中該洩漏液體係一介電質液體，且該等傳導元件之該特性係該等傳導元件之間的一電容量。
  5. 如請求項1之膜，其中該膜以螺旋方式纏繞該液體載送導管之至少一部分。
  6. 如請求項1之膜，其中該膜縱向地纏繞該液體載送導管之至少一部分。
  7. 如請求項1之膜，其中該膜係施用至該液體載送導管之一表面。
  8. 如請求項1之膜，其中該膜係施用在覆蓋該液體載送導管的一外護套之一內部表面上。
  9. 如請求項1之膜，其進一步包含耦合至該等傳導元件的電路系統，該電路系統用於偵測該等傳導元件之變化的該特性。
  10. 如請求項9之膜，其中耦合至該等傳導元件的該電路系統在偵測到該等傳導元件之變化的該特性時起始一回應。
  11. 如請求項10之膜，其中該回應包含以下之一或多者：發出一警示聲、顯示一視覺指示、終止通過該導管的液體流動、賦能一 繼電器、及開啟一備用系統。
  12. 一種洩漏偵測膜，其包含：
    一液體可滲透(liquid-permeable)基材；
    一液體不可滲透(liquid-impermeable)支撐基材；及
    兩個間隔開並實質上共面的導電膜，其等經設置在該液體可滲透基材與該支撐基材之間；
    其中該液體可滲透基材、該支撐基材、及該等導電膜在長度上實質共同延伸，且經組態使得當該洩漏偵測膜設置成相鄰於一液體載送導管且存在著從該導管釋出的一洩漏液體時，該洩漏偵測膜將該洩漏液體之至少一部分傳輸至該洩漏偵測膜之一內部區域，該洩漏液體之該部分改變該等導電膜之特性，該特性係可由耦合至該等導電膜的一電路系統所偵測。
  13. 如請求項12之洩漏偵測膜，其進一步包含附接至該等導電膜之各者之一端的一連接器。
  14. 如請求項13之洩漏偵測膜，其進一步包含耦合至該連接器的電路系統，該電路系統用於偵測該等導電膜之變化的該特性。
  15. 如請求項12之洩漏偵測膜，其進一步包含設置在該支撐基材與該等導電膜之間的一黏著劑層。
  16. 如請求項15之洩漏偵測膜，其中該支撐基材及該黏著劑層各自包含至少一縱向邊緣，該至少一縱向邊緣延伸超出該液體可滲透基材。
  17. 如請求項12之洩漏偵測膜，其進一步包含一液體吸收材料。
  18. 一種液體循環系統，其包含：
    一液體載送導管；及
    一洩漏感測器，其沿著該導管之一長度延伸，該洩漏感測器包含
    一液體可滲透基材，其面向並相鄰於該導管；
    一支撐基材；
    兩個間隔開並實質上共面的導體，其等經設置在該液體可滲透基材與該支撐基材之間；及
    電路系統，其耦合至該等導體，以用於偵測當來自該液體載送導管的一洩漏液體存在時在該等導體之間的電性質變化。
  19. 如請求項18之液體循環系統，其中該洩漏液體係一導電液體，且該電性質變化係該等導體之間的電阻變化。
  20. 如請求項18之液體循環系統，其中該洩漏液體係一介電質液體，且該電性質變化係該等導體之間的電容變化。
  21. 如請求項18之液體循環系統，其中該支撐基材係液體不可滲透的。
  22. 如請求項18之液體循環系統，其中該洩漏感測器纏繞該液體載送導管之至少一部分，使得該支撐基材形成實質上含納該洩漏液體的一外障壁。
  23. 如請求項18之液體循環系統，其中該洩漏感測器進一步包含一液體吸收材料。
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