TWM651226U - 浸入式冷卻系統 - Google Patents

Abstract

一種浸入式冷卻系統包含冷卻槽、至少一壓力感測模組以及控制單元。冷卻槽配置以容納冷卻液。壓力感測模組包含液體管路以及壓力計。液體管路流體連通冷卻槽，並位於冷卻液的液面之下。液體管路具有至少一轉折。壓力計設置在液體管路上，並配置以提供感測訊號，感測訊號顯示冷卻液的壓力。控制單元電性連接壓力計，並配置以依據感測訊號來計算冷卻液的液位。

Description

浸入式冷卻系統

本揭示是關於一種浸入式冷卻系統。

浸入式冷卻為近年來興起的散熱技術。目前的浸入式冷卻系統大多使用浮球式液位計，浮球式液位計具有許多缺點，例如：(a)價格高，且對應不同桶槽深度須訂製不同長度；(b)若更換不同密度的冷卻液，可能需要更換浮球式液位計；(c)體積大，擺放位置受限；(d)浮球可能會卡住而無法量測液位。

有鑑於此，本揭示之一目的在於提供一種透過壓力量測來判定液位的浸入式冷卻系統。

為達成上述目的，依據本揭示的一些實施方式，一種浸入式冷卻系統包含冷卻槽、至少一壓力感測模組以及控制單元。冷卻槽配置以容納冷卻液。壓力感測模組包含液體管路以及壓力計。液體管路流體連通冷卻槽，並位於冷卻液的液面之下。液體管路具有至少一轉折。壓力計設置在液體管路上，並配置以提供感測訊號，感測訊號顯示冷卻液的壓力。控制單元電性連接壓力計，並配置以依據感測訊號來計算冷卻液的液位。

在本揭示的一或多個實施方式中，壓力感測模組進一步包含閥門。閥門設置在液體管路，並位於壓力計與液體管路的入口之間。

在本揭示的一或多個實施方式中，液體管路向上彎折或是向側邊彎折。

在本揭示的一或多個實施方式中，液體管路具有第一端以及第二端。第一端連接冷卻槽，第二端與第一端相對。轉折位於第一端與第二端之間。壓力計設置在第二端。

在本揭示的一或多個實施方式中，液體管路包含第一區段以及第二區段。第一區段連接冷卻槽，第二區段連接第一區段並傾斜於第一區段延伸而形成轉折。壓力計設置在第二區段。

在本揭示的一或多個實施方式中，第一區段以及第二區段之間的夾角實質上為九十度。

在本揭示的一或多個實施方式中，浸入式冷卻系統包含複數個壓力感測模組。

在本揭示的一或多個實施方式中，控制單元還配置以在冷卻液的液位低於預設值時發出警示。

在本揭示的一或多個實施方式中，浸入式冷卻系統進一步包含熱交換模組，熱交換模組配置以循環冷卻液。

在本揭示的一或多個實施方式中，控制單元還配置以接收冷卻液的密度的輸入，並依據感測訊號以及冷卻液的密度的輸入來計算冷卻液的液位。

綜上所述，本揭示的浸入式冷卻系統包含壓力感測模組，壓力感測模組包含具有至少一轉折的液體管路以及設置在液體管路上的壓力計。液體管路連接冷卻槽，壓力計配置以量測液體壓力。獲得液體壓力的資訊後，浸入式冷卻系統可依據液體壓力來計算冷卻槽中的冷卻液的液位。本揭示的壓力感測模組可用來替代傳統的浮球式液位計，以免除使用浮球式液位計的諸多問題。

為使本揭示之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施方式。圖式中之各元件未按比例繪製，且僅為說明本揭示而提供。以下描述許多實務上之細節，以提供對本揭示的全面理解，然而，相關領域具普通技術者應當理解可在沒有一或多個實務上之細節的情況下實施本揭示，因此，該些細節不應用以限定本揭示。

請參照第1圖。第1圖為繪示依據本揭示的一實施方式之浸入式冷卻系統10的示意側視圖。浸入式冷卻系統10包含冷卻槽20，冷卻槽20配置以容納冷卻液30以及浸入冷卻液30的一或多個電子裝置E。電子裝置E例如是電腦伺服器或資料儲存裝置。電子裝置E配置以自一電源接收電力而運行，並在運行過程中產生熱。冷卻液30配置以接觸電子裝置E，並從電子裝置E吸熱，以控制電子裝置E的溫度，避免電子裝置E過熱。冷卻液30為非導電液體，例如是介電液。

如第1圖所示，在一些實施方式中，電子裝置E完全沒入冷卻液30中，換言之，冷卻槽20中的冷卻液30的液面31位於電子裝置E之上(即液面31高於電子裝置E的頂端)。在一些實施方式中，冷卻槽20中的冷卻液30從電子裝置E吸熱而部分汽化，冷卻槽20位在冷卻液30之上的部分包含汽化的冷卻液35。

一般而言，冷卻槽20內部的氣壓與電子裝置E的負載呈正相關。具體而言，當電子裝置E的負載增加時(例如：當電子裝置E的運算量增加時)，電子裝置E在單位時間內產生較多的熱，使冷卻液30更快速地汽化，冷卻槽20的氣壓因而上升。反之，當電子裝置E的負載降低時，電子裝置E在單位時間內產生較少的熱，使冷卻液30的汽化減慢，冷卻槽20的氣壓因而下降。若冷卻槽20內部的氣壓過大，可能導致冷卻槽20變形甚至損毀，因此，在一些實施方式中，冷卻槽20配置以在氣壓達到一預設上限值時排出氣體，以避免冷卻槽20損毀。

承上所述，冷卻槽20排出氣體會造成冷卻槽20中的工作流體(包含冷卻液30以及汽化的冷卻液35)的量減少，可能會使得冷卻槽20中的冷卻液30的液面31低於電子裝置E的頂端。有鑑於此，浸入式冷卻系統10可以具備偵測冷卻槽20中的冷卻液30的液位(即液面31的高度)的功能，以利在冷卻液30缺少時能即時補充。本揭示的浸入式冷卻系統10進一步包含至少一壓力感測模組50以及控制單元90，以進行冷卻槽20中的冷卻液30的液位的偵測。

如第1圖所示，壓力感測模組50設置在冷卻槽20外，用以量測冷卻液30的液體壓力。具體而言，壓力感測模組50包含壓力計53以及液體管路60。液體管路60流體連通冷卻槽20 (液體管路60具有連接冷卻槽20的側壁的入口63)，且液體管路60位於冷卻液30的液面31之下，因此，液體管路60中充滿冷卻液30。另外，液體管路60具有至少一轉折65，如此一來，即使冷卻槽20中的冷卻液30持續流動，轉折65有助於液體管路60保有靜止不流動的冷卻液30。壓力計53設置在液體管路60上，並配置以對液體管路60中的冷卻液30進行壓力量測。壓力計53提供感測訊號，感測訊號顯示冷卻液30的壓力。因液體管路60中具有至少部分的靜止的冷卻液30，壓力計53可準確地量測冷卻液30的靜壓。

如第1圖所示，控制單元90電性連接壓力感測模組50的壓力計53，且控制單元90配置以自接收壓力計53接收感測訊號，並依據接收到的感測訊號來計算冷卻槽20中的冷卻液30的液位。在一些實施方式中，控制單元90可依據伯努力方程式來計算冷卻槽20中的冷卻液30的液位。如上所述，因液體管路60中具有至少部分的靜止的冷卻液30，故依據伯努力方程式，液面31與壓力計53的壓力量測點的高度差即為液面31與壓力計53的壓力量測點的壓力差除以冷卻液30的密度ρ再除以重力加速度g。

因此，本揭示的浸入式冷卻系統10利用壓力感測模組50量測冷卻液30的壓力，再搭配控制單元90計算液位，可替代目前常用的浮球式液位計，以免除使用浮球式液位計的諸多問題。

如第1圖所示，在一些實施方式中，控制單元90還配置以在冷卻槽20中的冷卻液30的液位低於一預設值時發出警示，以通知負責人員為冷卻槽20補充冷卻液30。在一些實施方式中，控制單元90還配置以接收冷卻液30的密度的輸入，並依據感測訊號以及冷卻液30的密度的輸入來計算冷卻槽20中的冷卻液30的液位。舉例而言，控制單元90可以電性連接輸入裝置92 (例如：輸入裝置92可包含輸入資料用的按鍵)，並從輸入裝置92接收冷卻液30的密度的輸入。藉由上述配置，若浸入式冷卻系統10有改用其他冷卻液的需求，僅需輸入新的冷卻液的密度，控制單元90即可正確計算出液位，浸入式冷卻系統10的機構不需作任何更動。

控制單元90可包含用以執行運算的處理器、用以儲存資料的記憶體(例如：儲存冷卻液30的密度或其他設定值)以及用以收發訊號的通訊介面等部件。控制單元90例如是一微控制器。

如第1圖所示，在一些實施方式中，液體管路60具有第一端61以及第二端62。第一端61連接冷卻槽20，第二端62與第一端61相對，而轉折65位於第一端61與第二端62之間。壓力計53設置在液體管路60的第二端62，能量測到實質上是靜止冷卻液30的壓力。

如第1圖所示，在一些實施方式中，液體管路60包含第一區段66以及第二區段67。第一區段66連接冷卻槽20，第二區段67連接第一區段66並傾斜於第一區段66延伸(亦即，第一區段66與第二區段67不平行地延伸)而形成轉折65。壓力計53設置在液體管路60的第二區段67，能量測到實質上是靜止冷卻液30的壓力。在一些實施方式中，液體管路60的第一區段66以及第二區段67之間的夾角實質上為九十度。在一些實施方式中，液體管路60為L型管。

如第1圖所示，在一些實施方式中，浸入式冷卻系統10進一步包含熱交換模組70，熱交換模組70配置以循環冷卻液30。具體而言，熱交換模組70配置以從冷卻槽20中抽取冷卻液30並將冷卻液30降溫，最後將冷卻液30輸送回到冷卻槽20。如上所述，液體管路60具有轉折65的設計有助於液體管路60保有靜止不流動的冷卻液30，因此，即使熱交換模組70造成冷卻槽20中的冷卻液30流動，壓力計53可量測到冷卻液30的靜壓，以利控制單元90正確計算出冷卻液30的液位。

如第1圖所示，在一些實施方式中，熱交換模組70包含液體輸送管73以及熱交換器75。液體輸送管73兩端連接冷卻槽20，並具有入口71及出口72。熱交換器75設置在液體輸送管73，冷卻槽20中的冷卻液30由液體輸送管73的入口71流入液體輸送管73後，流經熱交換器75降溫，再由液體輸送管73的出口72回流至冷卻槽20。液體輸送管73的入口71例如是位於冷卻槽20的頂部，而出口72例如是位於冷卻槽20的底部，但不限於這樣的配置。在一些實施方式中，熱交換模組70進一步包含泵77，泵77配置以驅動冷卻液30由液體輸送管73的入口71往出口72流動，並流動通過熱交換器75。

請參照第2A圖。第2A圖為繪示依據本揭示的另一實施方式之壓力感測模組50’的示意側視圖。相較於前述壓力感測模組50，本實施方式的壓力感測模組50’進一步包含閥門56 (例如：關斷閥)，閥門56設置在液體管路60，並位於壓力計53與液體管路60的入口63之間。閥門56可以在關閉狀態以及開啟狀態之切換，在本實施方式中，浸入式冷卻系統運作時，閥門56處於開啟狀態以允許液體通過，壓力計53可以量測到冷卻液30的壓力，而當壓力計53需要更換時，可以將閥門56切換至關閉狀態以阻隔液體，防止壓力計53拆除後冷卻液30由液體管路60流出。因此，使用配備有閥門56的壓力感測模組50’，更換壓力計53時無須將冷卻槽20中的冷卻液30排空。

如第2A圖所示，在一些實施方式中，液體管路60向上彎折，以利更換壓力計53。在一些實施方式中，液體管路60具有實質上沿著鉛直方向延伸的區段，壓力計53及閥門56設置在液體管路60的沿著鉛直方向延伸的區段。

應當理解，本揭示的壓力感測模組的液體管路並不限定是向上彎折。請參照第2B圖，在其他一些實施例中，液體管路60可以向側邊彎折，舉例而言，液體管路60可以具有實質上沿著水平方向延伸的區段，壓力計53及閥門56可以設置在液體管路60的沿著水平方向延伸的區段。

請參照第3圖。第3圖為繪示依據本揭示的另一實施方式之浸入式冷卻系統12的局部放大圖。本實施方式與前述實施方式的差異處在於本實施方式的浸入式冷卻系統12包含複數個壓力感測模組。在所示的實施方式中，浸入式冷卻系統12包含兩個壓力感測模組50A、50B，壓力感測模組50A、50B可以是前述壓力感測模組50或50’。浸入式冷卻系統12的控制單元電性連接複數個壓力感測模組50A、50B的壓力計53，並依據至少其中一個壓力計53所提供的感測訊號來計算冷卻槽20中的冷卻液30的液位。浸入式冷卻系統12配備複數個壓力感測模組50A、50B可增加系統的容錯能力，當有其中一個壓力感測模組50A、50B故障時，浸入式冷卻系統12可依靠未故障的壓力感測模組繼續運作，且更換壓力計53時，也無須中斷浸入式冷卻系統12的運作。

綜上所述，本揭示的浸入式冷卻系統包含壓力感測模組，壓力感測模組包含具有至少一轉折的液體管路以及設置在液體管路上的壓力計。液體管路連接冷卻槽，壓力計配置以量測液體壓力。獲得液體壓力的資訊後，浸入式冷卻系統可依據液體壓力來計算冷卻槽中的冷卻液的液位。本揭示的壓力感測模組可用來替代傳統的浮球式液位計，以免除使用浮球式液位計的諸多問題。

儘管本揭示已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示，任何熟習此技藝者，於不脫離本揭示之精神及範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10,12:浸入式冷卻系統 20:冷卻槽 30:冷卻液 31:液面 35:汽化的冷卻液 50,50’,50A,50B:壓力感測模組 53:壓力計 56:閥門 60:液體管路 61:第一端 62:第二端 63:入口 65:轉折 66:第一區段 67:第二區段 70:熱交換模組 71:入口 72:出口 73:液體輸送管 75:熱交換器 77:泵 90:控制單元 92:輸入裝置 E:電子裝置

為使本揭示之上述及其他目的、特徵、優點與實施方式能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為繪示依據本揭示的一實施方式之浸入式冷卻系統的示意側視圖。 第2A圖為繪示依據本揭示的另一實施方式之壓力感測模組的示意側視圖。 第2B圖為繪示依據本揭示的另一實施方式之壓力感測模組的局部放大圖。 第3圖為繪示依據本揭示的另一實施方式之浸入式冷卻系統的局部放大圖。

10:浸入式冷卻系統

20:冷卻槽

30:冷卻液

31:液面

35:汽化的冷卻液

50:壓力感測模組

53:壓力計

60:液體管路

61:第一端

62:第二端

63:入口

65:轉折

66:第一區段

67:第二區段

70:熱交換模組

71:入口

72:出口

73:液體輸送管

75:熱交換器

77:泵

90:控制單元

92:輸入裝置

E:電子裝置

Claims (10)

1. 一種浸入式冷卻系統，包含： 一冷卻槽，配置以容納一冷卻液； 至少一壓力感測模組，包含： 一液體管路，流體連通該冷卻槽，並位於該冷卻液的一液面之下，該液體管路具有至少一轉折；以及 一壓力計，設置在該液體管路上，並配置以提供一感測訊號，該感測訊號顯示該冷卻液的一壓力；以及 一控制單元，電性連接該壓力計，並配置以依據該感測訊號來計算該冷卻液的一液位。
2. 如請求項1所述之浸入式冷卻系統，其中該壓力感測模組進一步包含一閥門，該閥門設置在該液體管路，並位於該壓力計與該液體管路的一入口之間。
3. 如請求項2所述之浸入式冷卻系統，其中該液體管路向上彎折或是向側邊彎折。
4. 如請求項1所述之浸入式冷卻系統，其中該液體管路具有一第一端以及一第二端，該第一端連接該冷卻槽，該第二端與該第一端相對，該轉折位於該第一端與該第二端之間，該壓力計設置在該第二端。
5. 如請求項1所述之浸入式冷卻系統，其中該液體管路包含一第一區段以及一第二區段，該第一區段連接該冷卻槽，該第二區段連接該第一區段並傾斜於該第一區段延伸而形成該轉折，該壓力計設置在該第二區段。
6. 如請求項5所述之浸入式冷卻系統，其中該第一區段以及該第二區段之間的夾角實質上為九十度。
7. 如請求項1所述之浸入式冷卻系統，其中該至少一壓力感測模組為複數個。
8. 如請求項1所述之浸入式冷卻系統，其中該控制單元還配置以在該冷卻液的該液位低於一預設值時發出一警示。
9. 如請求項1所述之浸入式冷卻系統，進一步包含一熱交換模組，該熱交換模組配置以循環該冷卻液。
10. 如請求項1所述之浸入式冷卻系統，其中該控制單元還配置以接收該冷卻液的密度的一輸入，並依據該感測訊號以及該冷卻液的密度的該輸入來計算該冷卻液的該液位。

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