CN110769644B - 具水质监控的液冷散热*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具水质监控的液冷散热***，包括一第一入液口、一第一出液口、一热交换单元、一感测单元及一连接该感测单元与第一泵浦的控制单元，该热交换单元设有一连通该第一入液口的热交换器及一连通该第一出液口及该热交换器的第一泵浦，该第一泵浦用以驱动该热交换器内热交换后一第一工作液体，该控制单元根据该感测单元感测该第一工作液体的酸碱值输出的感测信号与一预设酸碱值范围进行比对，以产生一比对结果，并传送至一外部界面；通过本发明此设计，使得达到水质酸碱值监控的效果。

Description

具水质监控的液冷散热***

技术领域

本发明有关于一种液冷散热***，尤指一种可达到水质酸碱值监控的具水质监控的液冷散热***。

背景技术

科技的进步，可提升人类生活上的便利性，尤其是目前各种数据处理及因特网的运用，皆需依赖电子设备的运作，因此，具高速处理效能及大储存能量的电子设备乃被广泛应用于各企业中。

以传统常见可容纳各种发热元件的IT、通讯、工业、交通、运输等的机箱(柜)结构来作说明，该机箱(柜)的内部为一封闭式的容置空间，该容置空间可供容纳多个发热元件(可为中央处理器(CPU)、微处理器或芯片或单芯片或其他因电力驱动而产生热源的单元或装置等)，且于该容置空间中设有多个水冷头与各发热元件相贴设，并藉由一管体组及一泵浦将内部的一工作流体带至水排处，并通过设置于内部的风扇驱动机箱(柜)的容置空间内的气体，以令水排内吸收热量的工作流体与机箱(柜)内部的气体进行热交换作用，藉以达到散热作用，降低各发热元件温度的目的。

然而，上述散热循环过程皆仅于机箱(柜)内部进行热交换散热，于机箱(柜)内部设置有如多个高功率瓦数的中央处理器，且经由机箱(柜)内部设置的水排及风扇所排出的气体温度也相对较高，更由于该机箱(柜)为一密闭式的空间，此会造成较热的气体滞留在机箱(柜)内部排不出去，容易造成其整体的散热效率持续下降的恶性循环及无法实时解热，导致散热效果极为不佳且热交换效率差。

因此，要如何解决上述现有技术存在的问题与缺失，即为本案发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向。

发明内容

本发明之一目的在提供一种可达到水质酸碱值监控的具水质监控的液冷散热***。

本发明之另一目的在提供一种可控制工作液体的水流量、自动补水功能及监控***压力的具水质监控的液冷散热***。

本发明之另一目的在提供一种具警戒提醒功能的具水质监控的液冷散热***。

为达上述目的，本发明提供一种具水质监控的液冷散热***，包括一第一入液口、一热交换单元、一感测单元及一控制单元，该热交换单元设有一连通该第一入液口的热交换器及一连通该第一出液口及该热交换器的第一泵浦，该第一泵浦用以驱动该热交换器内热交换后一第一工作液体，该感测单元设有至少一酸碱值传感器，该酸碱值传感器设于该第一工作液体通过处，用以感测该工作液体的一酸碱值，并产生对应该酸碱值的一感测信号，该控制单元连接该感测单元与该第一泵浦，该控制单元根据该感测信号与一预设酸碱值范围进行比对，以产生一比对结果，并传送至一外部界面；通过本发明具水质监控的液冷散热***的设计，使得有效达到水质酸碱值监控及警戒提醒功能，且还有效达到控制工作液体的水流量、自动补水功能及监控***压力的效果。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的液冷散热***的方块示意图。

图2为本发明的第一实施例的在一实施例的液冷散热***的方块示意图。

图3为本发明的第一实施例的液冷散热***实施态样的方块示意图。

图3A为本发明的第一实施例的在一实施例的液冷散热***实施态样的方块示意图。

图4为本发明的第二实施例的液冷散热***的方块示意图。

图5为本发明的第二实施例的液冷散热***实施态样的方块示意图。

附图标记说明：1-液冷散热***；10-热交换单元；101-热交换器；102、103-第一、二泵浦；104-储液器；11、13-第一、二入液口；12、14-第一、二出液口；15-感测单元；151-酸碱值传感器；152-压力传感器；153-温度传感器；154-水位传感器；16-控制单元；17-电源供应单元；18-流量控制单元；181-水控制阀；191、192-第一、二流体管线；20-补水单元；30-外部界面；40-外部供水设备；401-入水口；402-出水口；51-第一工作液体；52-第二工作液体；60-机柜；601-机柜入水口；602-柜出水口；70-风扇组。

具体实施方式

本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。

本发明提供一种具水质监控的液冷散热***，请参阅图1为本发明的第一实施例的液冷散热***的方块示意图；图2为本发明的第一实施例的在一实施例的液冷散热***的方块示意图；图3为本发明的第一实施例的液冷散热***实施态样的方块示意图；图3A为本发明的第一实施例的在一实施例的液冷散热***实施态样的方块示意图。如图所示，本实施例的液冷散热***1是应用于一数据中心(如机房或房屋)，该数据中心如为机房内摆设有一个或多个用以存放数据科技(简称IT)设备(如服务器、网络通信设备)的机柜60，通过本发明液冷散热***1位于该机房内以控制一第一工作液体51(如冷却液)的液流供应及智能监控水质酸碱值、水流量与***压力及控制水流量及水温与自动补水等功能外，于本发明实际实施时，还具有其他智能监控及提醒的功能，例如智能监控露点与出口水温、智能设定或警戒提醒。该液冷散热***1包括一第一入液口11、一第一出液口12、一第二入液口13、一第二出液口14、一热交换单元10、一感测单元15及一控制单元16，该热交换单元10藉由多条第一流体管线191与该第一入液口11和第一出液口12连通，及该热交换单元10藉由该多条第二流体管线192与该第二入液口13和第二出液口14连通，并于本实施例的第一入液口11与第一出液口12通过该多条第一流体管线191连接对应该机柜60的一机柜入水口601及一机柜出水口602且相连通，该第二入液口13与第二出液口14分别与对应一提供一第二工作液体52(如冷却液)的外部供水设备40(如冰水主机或冷却水塔)相接且相连通，例如该外部供水设备40为如一冰水主机的一入水口401与一出水口402通过该多条第二流体管线192分别连接对应该该第二入液口13与第二出液口14且相连通。其中该第二入液口13进入的第二工作液体52的温度低于该第一出液口12排出的第一工作液体51的温度，且该第二入液口13进入的第二工作液体52的温度也低于该第一入液口11的第一工作液体51的温度及该第二出液口14的第二工作液体52的温度。

该热交换单元10设有一连通该第一入液口11的热交换器101、一连通该第一出液口12的第一泵浦102及一容纳该第一工作液体51的储液器104，该储液器104设于该热交换器101与第一泵浦102之间，且该储液器104分别连接该热交换器101与该第一泵浦102，于本实施例该储液器104是通过该多条第一流体管线191连接该热交换器101与该第一泵浦102，该储液器104用以暂存通过热交换器101的第一工作液体51作为缓冲之用。该热交换器101于本实施例表示为一板式热交换器101，但并不局限于此，该热交换器101用以提供高温工作液体(如第一入液口11的高温第一工作液体51)与低温工作液体(如第二入液口13的低温第二工作液体52)作热交换的地方。该第一入液口11接收汇集来自通过一或多个机柜60内的IT设备的电子元件(如中央处理器)后高温第一工作液体51，该第二入液口13用以提供外界(如外部供水设备40)未带废热的低温第二工作液体52进入该液冷散热***1的热交换器101内，该第一出液口12用以提供高温第一工作液体51依序通过该热交换器101、储液器104及第一泵浦102被降温(或冷却)后成低温第一工作液体51排出该液冷散热***1，该第二出液口14用以提供低温第二工作液体52通过该热交换器101后形成的带出废热的高温第二工作液体52排出，并该第一出液口12和第一入液口11分别与对应该第一泵浦102及该热交换器101的一侧之间通过该多条第一流体管线191连接且连通，该第二出液口14和第二入液口13与对应该热交换器101的一侧(或该热交换器101的另一侧)之间通过该多条第二流体管线192连接且连通。

所以该第一入液口11至第一出液口12的路径为液冷散热***1的内循环路径，该第二入液口13至第二出液口14的路径为液冷散热***1的外循环路径，且该内循环路径与外环路径内的第一、二工作液体51、52各处于单独的循环回路中且不相连通，并通过该热交换器101将高温工作液体(如第一入液口11的高温第一工作液体51)与低温工作液体(如第二入液口13的低温第二工作液体52)做热交换，使高温第一工作液体51的热量传递至低温第二工作液体52上经降温(或冷却)后成为低温第一工作液体51流入到该储液器104中储存，然后通过该第一泵浦102将储液器104内的低温第一工作液体51朝该第一出液口12外排出至该机柜60内一直不断水冷循环散热，同时该第二低温工作体52接收到热量后成为高温第二工作液体52，并经由该第二出液口14外排出至外部供水设备40。其中经降温后的第一工作液体51的温度低于高温第一工作液体51的温度。

而该第一泵浦102用以驱动该热交换器101内热交换后储存在该储液器104的低温第一工作液体51，以通过该第一出液口12排出至该机柜60内，该感测单元15设有至少一酸碱值传感器151及至少一温度传感器153，该酸碱值传感器151与温度传感器153设于该第一工作液体51通过处，该酸碱值传感器151于本实施例设于该储液器104内，用以感测该第一工作液体51的一酸碱值(PH值)，并产生对应该酸碱值的一感测信号，以传送给该控制单元16。该温度传感器153设于邻近该第一出液口12的第一流体管线191处，用以感测该第一出液口12排出的低温第一工作液体51的温度并产生一温度感测信号，以传送给该控制单元16。于具体实施时，该酸碱值传感器151与温度传感器153不局限于上述数量，使用者可以事先根据水质酸碱值的精准度和***内各处温度需求设计，调整二个以上酸碱值传感器151与二个以上温度传感器153设于该第一工作液体51通过处，例如二个酸碱值传感器151分别设于该储液器104内及该多条第一流体管线191中任一第一流体管线191内(如相邻的第一流体管线191内)，用以感测该储液器104内的工作液体的酸碱值及第一流体管线191内的第一工作液体51的酸碱值，以产生对应的感测信号传送给该控制单元16，二个温度传感器153分别设于邻近该第一出液口12的第一流体管线191处与邻近第二出液口14的第二流体管线192处，用以分别感测低温第一工作液体51的温度和高温第二工作液体52的温度。

在一实施例，参阅图2，该热交换单元10设有一第二泵浦103，该第二泵浦103与该第一泵浦102并联连接或串联连接，该第一、二泵浦102、103可互相作为备援使用，所以当该第一、二泵浦102、103其中之一泵浦损坏时，则由另一泵浦接手持续驱动该第一工作液体51，藉以达到备援功能及让驱动该第一工作液体51不中断运作的效果。

在另一实施例，该储液器104内设有一过滤器(图中未示)，该过滤器是用以过滤及隔绝经该热交换器101冷却后的第一工作液体51内的杂质或异物，让第一工作液体51的杂质或异物存留在该储液器104内，使该第一泵浦102驱动该储液器104内经过滤器过滤后的第一工作液体51通过该第一出液口12排出至该机柜60内，藉以有效保持工作液体水质干净及提升热传效率。

参阅图3，该控制单元16连接该感测单元15与该第一泵浦102，该控制单元16于本实施例表示为一可编程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，但并不局限于此，于具体实施时，也可为一数字信号控制器(DSC)或一数字信号处理器(DSP)或一微控制器(MCU)。该控制单元16根据该感测信号与一预设酸碱值范围进行比对，以产生一比对结果，并传送至一外部界面30，该外部界面30于本实施例表示为一监控***，该外部界面30无线传输或有线传输方式连接该控制单元16，用以接收该控制单元16传送的比对结果。其中该预设酸碱值范围可设定在PH1～PH14之间，例如较佳设定在PH5～PH6.5之间。在一实施例，该外部界面30也可为一显示器、一发光元件组、一智能行动装置或一扬声器，且通过该外部界面30显示信息、发出提醒声音(或警戒声音)或发出提醒光源(或警戒光源)，让使用者可实时得知该液冷散热***1的运作情形。

所以当该控制单元16根据该感测信号的一酸碱值(如PH7)与该预设酸碱值范围中的一第一预设酸碱值(如PH6.5)进行比对时，若比对出该感测信号的该酸碱值(如PH7)大于该第一预设酸碱值(如PH6.5)，以产生该比对结果为一安全状态，令该外部界面30根据该控制单元16传送的比对结果通过一显示器(图中未示)显示出来，让用户可由该显示器显示出的比对结果信息得知该液冷散热***1内的目前水质酸碱值处于安全状态，藉以来达到实时监控水质的效果。

当该控制单元16根据该感测信号的该酸碱值与该预设酸碱值范围中的该第一预设酸碱值(如PH6.5)及一第二预设酸碱值(如PH6.0)进行比对，若比对出该感测信号的该酸碱值(如PH6.3)小于该第一预设酸碱值(如PH6.5)且大于该第二预设酸碱值(如PH6.0)，以产生该比对结果为一第一警戒状态(如黄色警戒状态)，令该外部界面30根据该控制单元16传送的比对结果通过该显示器显示出来，让用户可由该显示器显示出的比对结果信息得知该液冷散热***1内的目前水质酸碱值处于第一警戒状态。当该控制单元16根据该感测信号的该酸碱值(如PH5.5)与该预设酸碱值范围中的该第二预设酸碱值(如PH6.0)与一第三预设酸碱值(如PH5.0)进行比对时，若比对出该感测信号的该酸碱值(如PH5.5)小于该第二预设酸碱值(如PH6.0)且大于该第三预设酸碱值(如PH5.0)，以产生该比对结果为一第二警戒状态(如红色警戒状态)，令该外部界面30根据该控制单元16传送的比对结果通过该显示器显示出来，让用户可由该显示器显示出的比对结果信息得知该液冷散热***1内的目前水质酸碱值处于第二警戒状态。

当该控制单元16根据该感测信号的该酸碱值(如PH4.9)与该预设酸碱值范围中的该第三预设酸碱值(如PH5.0)进行比对，若比对出该感测信号的该酸碱值(如PH4.9)小于该第三预设酸碱值(如PH5.0)，以产生该比对结果为一停机状态，令该外部界面30根据该控制单元16传送的比对结果通过该显示器显示出来的同时，该外部界面30发出一停机信号给该液冷散热***1的控制单元16，令该控制单元16根据该停机信号控制如第一泵浦102停止运作，让用户可由该显示器显示出的比对结果信息得知该液冷散热***1内的目前水质酸碱值处于停机状态。

在一实施例，该机柜60与外部供水设备40为如冰水主机可接二个液冷散热***1，其中一个液冷散热***1作为备援使用，当目前正在运作的液冷散热***1接收到外部界面30发出的停机信号而停止运作的同时，该外部界面30会发出一启动信号控制该另一液冷散热***1启动运作，以持续对该机柜60的IT设备进行水冷循环散热。在另一实施例，该外部界面30除了将接收到的比对结果信息通过显示器显示出来外，还可同时以简讯、电子邮件、APP信息或通讯软件方式发送一对应专属机房的液冷散热***1运作信息(如比对结果信息)传送至远程用户的一智能行动装置(如手机或平板)上，让使用者可以实时了解各机房中机柜60的液冷散热***1运作情形。

而本发明通过该液冷散热***1以液体对液体进行热交换，且能自动监控液冷散热***1内的运作情形(包含自动监控水质酸碱值)及可自动发送提醒或警戒信息的功能，故可称为一种智能液对液式热交换***(LTLCDU)。在一实施例，参阅图3A，本发明该液冷散热***1的第二入液口13及第二出液口14、第二工作液体52、第二流体管线192及外部供水设备40(如冰水主机)省略掉，改换该液冷散热***1的热交换器101对应该第一入液口101的一侧(或热交换器101的另一侧)设置一具有多个风扇的风扇组70与对应该控制单元16相连接，并通过热交换器101将(如第一入液口11的高温第一工作液体51)与该风扇组70强制排出冷风做热交换，使高温第一工作液体51的热量被带走而降温(或冷却)后成为低温第一工作液体51流入到该储液器104中储存，然后通过该第一泵浦102将储液器104内的低温第一工作液体51朝该第一出液口12外排出至该机柜60内一直不断水冷循环散热。所以本发明通过该液冷散热***1以液体对气体进行热交换，且能自动监控液冷散热***1内的运作情形及可自动发送提醒或警戒信息的功能，故可称为一种智能液对气式热交换***(LTACDU)。

另外，该液冷散热***1更包含一电源供应单元17及一流量控制单元18，该电源供应单元17电性连接该控制单元16、感测单元15、流量控制单元18及该第一泵浦102，用以提供使用电源，该控制单元16电性连接该流量控制单元18，该流量控制单元18设置于液冷散热***1内适当位置，用以控制流动于该多条第一流体管线191内的第一工作液体51的流量，该流量控制单元18设有至少一水控制阀181，该水控制阀181于本实施例设置邻近该第二入液口13的第二流体管线192处，但并不局限于此，本发明并不加以限定该水控制阀181设置的位置，在其他实施例中，该水控制阀181可设置于邻近该第一入液口11(或第一出液口12)的第一流体管线191处。所以使用者可根据外部界面30接收到该控制单元16传送的温度感测信号藉由该显示器显示出所测得的温度数值，令用户可以适时地通过该外部界面30传送一控制信号给该控制单元16，该控制单元16根据该控制信号而控制该水控制阀181控制该第二入液口13的水流量。

因此，通过本发明该液冷散热***1的设计，使得有效达到水质酸碱值监控及警戒提醒功能，且还有效达到控制工作液体的水流量、自动补水功能及监控***压力的效果。

请参阅图4为本发明的第二实施例的液冷散热***的方块示意图；图5为本发明的第二实施例的液冷散热***实施态样的方块示意图。该本实施例的结构及链接关系及其功效大致与前述第一实施例的结构及链接关系及其功效相同，在此将不重新赘述，其两者差异在于：该感测单元15设有至少一压力传感器152，该压力传感器152设置在该工作液体(如第一、二工作液体51、52)通过之处以测量液冷散热***1内的管路193中的压力，该压力传感器152用以感测该第一入液口11(或第二入液口13)和该第一出液口12(或第二出液口14)和该多条第一流体管线191(或第二流体管线192)三者至少一而获得一压力感测信号，而在本实施例的压力传感器152是以2个压力传感器152分别设置在邻近该第二入液口13对应的第二流体管线192处以及设置于邻近该第二出液口14对应的第二流体管线192处，藉以测量由第二入液口13进入的低温第二工作液体52的压力值和测量由第二出液口14排出的高温第二工作液体52的压力值，并传送至该控制单元16，令控制单元16将接收到前述压力值传送给外部界面30(如监控***)上显示出来，让用户可调整或控制液冷散热***1内的运作。

另外，该液冷散热***1更包含一补水单元20，该控制单元16电性连接该补水单元20，该补水单元20与对应该多条第一流体管线191其中一第一流体管线191上相接，且该补水单元20用以提供补充冷却液(即第一工作液体51)。当该储液器104内设置的至少一水位传感器154感测到该储液器104内部的水位低于设定的水量时，该水位传感器154会传送一水位感测信号给该控制单元16，该控制单元16会控制该补水单元20上的一控水阀(图中未示)打开，由该补水单元20进行补水(如补充冷却液)，直到该水位传感器154侦测到储液器104内部的水位已补充达到设定的水量时，该控制单元16才会控制该补水单元20上的控水阀关闭而停止补水，藉以达到自动补水的效果。在一实施例，该补水单元20可设置在该液冷散热***1内适当位置，以适时对该液冷散热***1补充第一工作液体51，例如该补水单元20设置在相邻该储液器104的位置处，并通过管路(图中未示)连接该储液器104，用以直接对该储液器104内进行补水。

Claims (13)

1.一种具水质监控的液冷散热***，其特征在于，包括：

一第一入液口；

一第一出液口；

一热交换单元，设有一连通该第一入液口的热交换器及一连通该第一出液口及该热交换器的第一泵浦，该第一泵浦用以驱动该热交换器内热交换后的一第一工作液体；

一感测单元，设有至少一酸碱值传感器，该酸碱值传感器设于该第一工作液体通过处，用以感测该第一工作液体的一酸碱值，并产生对应该酸碱值的一感测信号；及

一控制单元，连接该感测单元与该第一泵浦，该控制单元根据该感测信号与一预设酸碱值范围进行比对，以产生一比对结果，并传送至一外部界面，

其中，该热交换单元设有一容纳该第一工作液体的储液器，该储液器分别连接该热交换器与该第一泵浦，该第一出液口、该第一入液口分别与对应该第一泵浦及该热交换器之间通过多条第一流体管线连接且连通，并该酸碱值传感器设于该储液器或该多条第一流体管线中任一第一流体管线内。

2.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，该热交换单元设有一第二泵浦，该第二泵浦与该第一泵浦并联连接或串联连接。

3.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，更包含一电源供应单元，该电源供应单元电性连接该控制单元、该感测单元及该第一泵浦，用以提供使用电源。

4.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，更包含一流量控制单元及一补水单元，该控制单元分别连接该流量控制单元及该补水单元，该流量控制单元用以控制流动于该多条第一流体管线内的该第一工作液体的流量，该补水单元与对应该多条第一流体管线其中一第一流体管线相接，用以提供补充该第一工作液体。

5.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，该感测单元设有至少一压力传感器，该压力传感器用以感测该第一入液口和该第一出液口和该多条第一流体管线三者至少一而获得一压力感测信号。

6.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，当该控制单元根据该感测信号的一酸碱值与该预设酸碱值范围中的一第一预设酸碱值进行比对时，若比对出该感测信号的该酸碱值大于该第一预设酸碱值，以产生该比对结果为一安全状态，当该控制单元根据该感测信号的该酸碱值与该预设酸碱值范围中的该第一预设酸碱值及一第二预设酸碱值进行比对，若比对出该感测信号的该酸碱值小于该第一预设酸碱值且大于该第二预设酸碱值，以产生该比对结果为一第一警戒状态。

7.如权利要求6所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，当该控制单元根据该感测信号的该酸碱值与该预设酸碱值范围中的该第二预设酸碱值与一第三预设酸碱值进行比对时，若比对出该感测信号的该酸碱值小于该第二预设酸碱值且大于该第三预设酸碱值，以产生该比对结果为一第二警戒状态，当该控制单元根据该感测信号的该酸碱值与该预设酸碱值范围中的该第三预设酸碱值进行比对，若比对出该感测信号的该酸碱值小于该第三预设酸碱值，以产生该比对结果为一停机状态。

8.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，该外部界面为一监控***、一显示器、一发光元件组、一智能行动装置或一扬声器。

9.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，该外部界面是通过以无线传输或有线传输方式连接该控制单元。

10.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，该控制单元为一可编程控制器或一数字信号控制器或一数字信号处理器或一微控制器。

11.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，该热交换器为一板式热交换器。

12.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，包含一第二入液口及一第二出液口，该热交换器通过多条第二流体管线分别与对应该第二出液口、该第二入液口连接且连通，该第二出液口、该第二入液口通过该多条第二流体管线连接至一外部供水设备，该外部供水设备用以提供一第二工作液体。

13.如权利要求1所述的具水质监控的液冷散热***，其特征在于，该热交换器对应该第一入液口的一侧对接一风扇组，该风扇组连接该控制单元。

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