TWI834285B - 浸沒式冷卻系統之液位控制設備 - Google Patents

Abstract

一種浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其包含有一主槽體、一儲液槽以及一連通歧管。該主槽體具有一輸送口以及一第一液位偵測器。該輸送口設置在該主槽體之一底部，該第一液位偵測器設置在該主槽體之一頂部。該儲液槽具有一液體出口、一液體入口以及一第二液位偵測器。該連通歧管設置在該主槽體與該儲液槽之間。該連通歧管包含一補液管以及一排液管。該補液管之兩端分別連接該輸送口和該液體出口。該排液管之兩端分別連接該輸送口和該液體入口。

Description

浸沒式冷卻系統之液位控制設備

本發明係提供一種浸沒式冷卻系統之液位控制設備，尤指一種液位控制設備，其浸沒式冷卻系統之對液位高度具有可控性。

浸沒式冷卻系統可分成具有相變化的兩相式冷卻系統與沒有相變化的單相式冷卻系統，兩種浸沒式冷卻系統都需確保待冷卻元件浸泡在不導電液體內，否則待冷卻元件無法與不導電液體進行熱交換以冷卻。浸沒式冷卻系統的儲存槽內的冷卻液體的液位會隨著待冷卻元件移出儲存槽而下降；但若儲存槽內注入額外的冷卻液體、或是以體積較大的另一元件放入原儲存槽內，儲存槽內的冷卻液體的液位會超出原定標準，此液位上升現象會提高冷卻液體外洩的可能性，且過高液位易導致冷卻液體接觸浸沒式冷卻系統內的冷凝器而影響其散熱效率。

為了控制儲存槽內的液位，傳統的浸沒式冷卻系統係在儲存槽底部設置補液開口，且在儲存槽頂部設置排液開口。排液開口的附近設置液位上限計和液位下限計。若儲存槽內的液位低於液位下限，啟動幫浦從補液開口補充冷卻液體；若儲存槽內的液位高於液位上限，冷卻液體利用重力引導從排液開口自動排出儲存槽。然而，不同體積的待冷卻元件需要在儲存槽內設定不同的冷卻液體液位，但是液位上限計與液位下限計的位置受限於排液開口，無法提 供較靈活的變通可控性。

本發明係提供一種浸沒式冷卻系統之液位控制設備，此液位控制設備對浸沒式冷卻系統之液位高度具有可控性，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其包含有一主槽體、一儲液槽以及一連通歧管。該主槽體具有一輸送口以及一第一液位偵測器。該輸送口設置在該主槽體之一底部，該第一液位偵測器設置在該主槽體之一頂部。該儲液槽具有一液體出口、一液體入口以及一第二液位偵測器。該連通歧管設置在該主槽體與該儲液槽之間。該連通歧管包含一補液管以及一排液管。該補液管之兩端分別連接該輸送口和該液體出口。該排液管之兩端分別連接該輸送口和該液體入口。

本發明之申請專利範圍另揭露浸沒式冷卻系統之該液位控制設備另包含有一補液幫浦以及一補液控制器。該補液幫浦設置在該補液管，用來將該儲液槽內的液體傳送到該主槽體。該補液控制器設置在該補液管，用來開啟或關閉該補液幫浦。浸沒式冷卻系統之該液位控制設備另包含有一排液幫浦以及一排液控制器。該排液幫浦設置在該排液管，用來將該主槽體內的液體傳送到該儲液槽。該排液控制器設置在該排液管，用來開啟或關閉該排液幫浦。

本發明之浸沒式冷卻系統之液位控制設備只需在主槽體底部設置一個輸送口，並利用Y型連通歧管連結主槽體與儲液槽，使得冷卻液體可以經由連通歧管的補液管與排液管在主槽體與儲液槽之間流動。由於輸送口位於主槽體 的底部，故主槽體內的第一液位偵測器可依據實際需求任意調整其位置，以使浸沒式冷卻系統之液位控制設備可適用於各種體積大小的待冷卻裝置。未知體積的待冷卻裝置放入主槽體後，浸沒式冷卻系統之液位控制設備可分析第一液位偵測器與第二液位偵測器的偵測結果自動執行主槽體之排液或補液，確保主槽體與儲液槽的液位高度都符合應用需求。

10:浸沒式冷卻系統之液位控制設備

12:主槽體

14:儲液槽

16:連通歧管

18:輸送口

20:第一液位偵測器

22:液體出口

24:液體入口

26:第二液位偵測器

28:補液管

30:排液管

32:第一液位計

34:第二液位計

36:第一液位計

38:第二液位計

40:補液幫浦

42:補液控制器

44:排液幫浦

46:排液控制器

48:運算處理器

S100、S102、S104、S106、S108、S110、S112、S114、S116、S118、S120、S122、S124、S126、S128、S130、S132、S134、S136:步驟

第1圖為本發明實施例之浸沒式冷卻系統之液位控制設備之外觀示意圖。

第2圖為本發明實施例之浸沒式冷卻系統之液位控制設備之部分元件示意圖。

第3圖為本發明實施例之浸沒式冷卻系統之液位控制設備之操作流程圖。

請參閱第1圖與第2圖，第1圖為本發明實施例之浸沒式冷卻系統之液位控制設備10之外觀示意圖，第2圖為本發明實施例之浸沒式冷卻系統之液位控制設備10之部分元件示意圖。浸沒式冷卻系統之液位控制設備10可包含主槽體12、儲液槽14以及連通歧管16。主槽體12可具有輸送口18以及第一液位偵測器20。輸送口18較佳可設置在主槽體12之底部；主槽體12內的冷卻液體流入與流出皆通過輸送口18。第一液位偵測器20則可設置在主槽體12之頂部，用來偵測主槽體12內冷卻液體的液位變化。浸沒式冷卻系統之液位控制設備10可利用單個儲液槽14對複數個主槽體12進行補液與排液，故主槽體12之數量應相同於連通歧管16之數量，各連通管係連接儲液槽14和對應的主槽體12，且主槽體12與連通歧管16之數量不限於圖示態樣。

儲液槽14可具有液體出口22、液體入口24以及第二液位偵測器26。通常來說，液體出口22之位置可低於液體入口24之位置，然實際應用不限於此。連通歧管16可設置在主槽體12與儲液槽14之間。連通歧管16可包含補液管28以及排液管30。補液管28之兩端可分別連接輸送口18和儲液槽14的液體出口22。排液管30之兩端則分別連接輸送口18和儲液槽14的液體入口24。

此實施例中，第一液位偵測器20可包含第一液位計32和第二液位計34，以高低落差方式分別設置在主槽體12內的不同位置，例如第一液位計32相對於主槽體12之底部的距離大於第二液位計34相對於主槽體12之底部的距離。第一液位計32可用來偵測主槽體12內的液位上限。第二液位計34則用來偵測主槽體12內的液位下限。要調整主槽體12內的液位上限及下限設定時，可以改變第一液位計32和/或第二液位計34的位置；由於輸送口18位於主槽體12的底部，故第一液位計32與第二液位計34的可變動位置不會受到輸送口18之影響。

在其它的可能變化態樣中，第一液位偵測器20可設計成連續型液位計。欲調整主槽體12內的液位上限及下限設定時，僅需調整連續型液位計內的系統設定值，不需以手動或自動方式另行改變第一液位偵測器20的實際所在位置。

相應地，第二液位偵測器26可包含第一液位計36和第二液位計38，以高低落差方式分別設置在儲液槽14內的不同位置，例如第一液位計36相對於主儲液槽14之底部的距離大於第二液位計38相對於儲液槽14之底部的距離。第一液位計36可用來偵測儲液槽14內的液位上限。第二液位計38則用來偵儲液槽14內的液位下限。儲液槽14內的液位上限及下限設定的設定方式如第一液位偵 測器20所述，於此不再重複說明。此外，第二液位偵測器26也可如第一液位偵測器20設計成連續型液位計。

浸沒式冷卻系統之液位控制設備10可進一步包含補液幫浦40、補液控制器42、排液幫浦44以及排液控制器46。補液幫浦40與補液控制器42係設置在補液管28。排液幫浦44與排液控制器46則設置在排液管30。補液幫浦40的流動方向相反於排液幫浦44的流動方向。補液幫浦40用來將儲液槽14內的液體傳送到主槽體12，補液控制器42則用於開啟或關閉補液幫浦40。排液幫浦44用來將主槽體12內的液體傳送到儲液槽14，排液控制器46則用於開啟或關閉排液幫浦44。

因此，主槽體12只在靠近底部的位置設計輸送口18，並利用Y型配管等接管方式連通於儲液槽14的液體出口22與液體入口24。連通歧管16的補液管28以及排液管30係可為Y型配管的同一側的兩管道，Y型配管的另一側的單管道即連接於主槽體12的輸送口18。主槽體12的第一液位偵測器20遠高於輸送口18，意即主槽體12的液位上限與液位下限皆高於輸送口18。再者，儲液槽14的液位下限需高於液體出口22，可避免補液幫浦40吸入空氣而通過補液管28灌進主槽體12。儲液槽14的液位上限則需相隔於儲液槽14的開口達一定距離，避免儲液槽14的液體過多而從上方開口溢出。

浸沒式冷卻系統之液位控制設備10可選擇性包含運算處理器48，電連接第一液位偵測器20、第二液位偵測器26、補液控制器42以及排液控制器46。運算處理器48係分析第一液位偵測器20與第二液位偵測器26之偵測結果，輸出相應的控制指令到補液控制器42或排液控制器46以驅動補液幫浦40或排液幫浦 44。運算處理器48可能是獨立的外部處理器，以有線或無線方式連接於浸沒式冷卻系統之液位控制設備10內部的電子元件。或者，運算處理器48還可能是浸沒式冷卻系統之液位控制設備10的內建處理器，其實施變化端視設計需求而定，故此不再詳加說明。

請參閱第3圖，第3圖為本發明實施例之浸沒式冷卻系統之液位控制設備10之操作流程圖。首先執行步驟S100，關閉補液幫浦40、補液控制器42、排液幫浦44與排液控制器46，確認浸沒式冷卻系統之液位控制設備10的所有元件處於關閉狀態。接著，執行步驟S102與步驟S104，從複數個主槽體12中選擇一個主槽體12進行監控，取得此主槽體12的第一下限值。如第一液位偵測器20發出第一下限警報，執行步驟S106以取得儲液槽14的第二下限值。若第二液位偵測器26發出第二下限警報，執行步驟S108以發出主槽體12和儲液槽14之液位偏低警告。若第二液位偵測器26沒有發出第二下限警報，執行步驟S110以通過補液控制器42開啟補液幫浦40。

接著，等待一段時間後執行步驟S112，再次取得主槽體12的第一下限值。若第一液位偵測器20發出第一下限警報，執行步驟S114以取得儲液槽14的第二下限值。如第二液位偵測器26沒有發出第二下限警報，則回復到步驟S110之階段。如第二液位偵測器26發出第二下限警報，執行步驟S116以關閉補液控制器42與補液幫浦40，並跳轉到步驟S108。若第一液位偵測器20沒有發出第一下限警報，表示主槽體12內的液體充足，執行步驟S118與步驟S120以關閉補液控制器42與補液幫浦40，結束主槽體12的液位控制程序，且選擇另一個主槽體12進行監控。

步驟S104之後，如第一液位偵測器20沒有發出第一下限警報，執行步驟S122以取得此主槽體12的第一上限值。若第一液位偵測器20沒有發出第一上限警報，跳轉到步驟S120以選擇另一個主槽體12進行監控。若第一液位偵測器20發出第一上限警報，執行步驟S124以取得儲液槽14的第二上限值。如第二液位偵測器26發出第二上限警報，執行步驟S126以通過排液控制器46關閉排液幫浦44，並且發出主槽體12和儲液槽14之液位偏高警告。如第二液位偵測器26沒有發出第二上限警報，執行步驟S128以通過排液控制器46開啟排液幫浦44。

接著，等待一段時間後執行步驟S130，再次取得主槽體12的第一上限值。如第一液位偵測器20發出第一上限警報，執行步驟S132以取得儲液槽14的第二上限值。若第二液位偵測器26沒有發出第二上限警報，則跳轉到步驟S128之階段。若第二液位偵測器26發出第二上限警報，執行步驟S134以關閉排液幫浦44與排液控制器46，並跳到步驟S126之階段。如第一液位偵測器20沒有發出第一上限警報，執行步驟S136以通過排液控制器46關閉排液幫浦44，並結束主槽體12的液位控制程序且跳轉到步驟S120以選擇另一個主槽體12進行監控。

綜上所述，本發明的浸沒式冷卻系統之液位控制設備只需在主槽體底部設置一個輸送口，並利用Y型連通歧管連結主槽體與儲液槽，使得冷卻液體可以經由連通歧管的補液管與排液管在主槽體與儲液槽之間流動。由於輸送口位於主槽體的底部，故主槽體內的第一液位偵測器可依據實際需求任意調整其位置，以使浸沒式冷卻系統之液位控制設備可適用於各種體積大小的待冷卻裝置。未知體積的待冷卻裝置放入主槽體後，浸沒式冷卻系統之液位控制設備可分析第一液位偵測器與第二液位偵測器的偵測結果自動執行主槽體之排液或補液，確保主槽體與儲液槽的液位高度都符合應用需求。在本發明的可能實施例 中，本發明之浸沒式冷卻系統之液位控制設備係可應用於伺服器，該伺服器係可用於人工智慧(Artificial Intelligence，簡稱AI)運算、邊緣運算(Edge Computing)，亦可當作5G伺服器、雲端伺服器或車聯網伺服器使用。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10:浸沒式冷卻系統之液位控制設備

12:主槽體

14:儲液槽

16:連通歧管

18:輸送口

20:第一液位偵測器

22:液體出口

24:液體入口

26:第二液位偵測器

28:補液管

30:排液管

32:第一液位計

34:第二液位計

36:第一液位計

38:第二液位計

40:補液幫浦

42:補液控制器

44:排液幫浦

46:排液控制器

48:運算處理器

Claims (15)

1. 一種浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其包含有：一主槽體，具有一輸送口以及一第一液位偵測器，該輸送口設置在該主槽體之一底部，該第一液位偵測器設置在該主槽體之一頂部；一儲液槽，具有一液體出口、一液體入口以及一第二液位偵測器；以及一連通歧管，設置在該主槽體與該儲液槽之間，該連通歧管包含：一補液管，該補液管之兩端分別連接該輸送口和該液體出口；以及一排液管，該排液管之兩端分別連接該輸送口和該液體入口；一補液幫浦，設置在該補液管，用來將該儲液槽內的液體傳送到該主槽體；一補液控制器，設置在該補液管，用來開啟或關閉該補液幫浦；以及一運算處理器，電連接該補液控制器，該運算處理器係分析該第一液位偵測器與該第二液位偵測器之偵測結果，輸出相應的控制指令到該補液控制器以驅動該補液幫浦；其中該運算處理器在該第一液位偵測器發出一第一下限警報且該第二液位偵測器發出一第二下限警報時，通過該補液控制器關閉該補液幫浦，並且發出該主槽體和該儲液槽之液位偏低警告。。
2. 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該第一液位偵測器為一連續型液位計，用來偵測該主槽體內的一液位上限與一液位下限。
3. 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該第一液位偵測器包含一第一液位計和一第二液位計，以高低落差方式分別設置在該 主槽體內，用來偵測該主槽體內的一液位上限與一液位下限。
4. 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該液體出口之位置低於該液體入口之位置。
5. 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該第二液位偵測器為一連續型液位計，用來偵測該儲液槽內的一液位上限與一液位下限。
6. 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該第二液位偵測器包含一第一液位計和一第二液位計，以高低落差方式分別設置在該儲液槽內，用來偵測該儲液槽內的一液位上限與一液位下限。
7. 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，另包含有：一排液幫浦，設置在該排液管，用來將該主槽體內的液體傳送到該儲液槽；以及一排液控制器，設置在該排液管，用來開啟或關閉該排液幫浦。
8. 如請求項7所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該運算處理器電連接該排液控制器，該運算處理器係分析該第一液位偵測器與該第二液位偵測器之偵測結果，輸出相應的控制指令到該排液控制器以驅動該排液幫浦。
9. 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該運算處 理器在該第一液位偵測器發出一第一下限警報且該第二液位偵測器沒有發出一第二下限警報時，通過該補液控制器開啟該補液幫浦。
10. 如請求項9所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該運算處理器在該第一液位偵測器沒有發出該第一下限警報時，通過該補液控制器關閉該補液幫浦，並且結束該主槽體之一液位控制程序。
11. 如請求項8所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該運算處理器在該第一液位偵測器發出一第一上限警報且該第二液位偵測器沒有發出一第二上限警報時，通過該排液控制器開啟該排液幫浦。
12. 如請求項11所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該運算處理器在該第一液位偵測器發出該第一上限警報且該第二液位偵測器發出該第二上限警報時，通過該排液控制器關閉該排液幫浦，並且發出該主槽體和該儲液槽之液位偏高警告。
13. 如請求項11所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該運算處理器在該第一液位偵測器沒有發出該第一上限警報時，通過該排液控制器關閉該排液幫浦，並且結束該主槽體之一液位控制程序。
14. 如請求項8所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該運算處理器在該第一液位偵測器沒有發出一第一下限警報與一第一上限警報時，不啟動該補液幫浦和該排液幫浦。
15. 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統之液位控制設備，其中該浸沒式冷卻系統之該液位控制設備進一步包含複數個主槽體與複數個連通歧管，各連通歧管係連接該儲液槽和該複數個主槽體之一對應主槽體。