CN118224793A - 冷却系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种冷却系统，包括一压缩机、一冷凝器、一蒸发器、一第一单向阀及一第二单向阀。压缩机包括一压缩机入口与一压缩机出口。冷凝器包括一冷凝器入口与一冷凝器出口，压缩机出口连通于冷凝器入口。蒸发器包括一蒸发器入口与一蒸发器出口，冷凝器出口连通于蒸发器入口，蒸发器出口连通于压缩机入口及冷凝器入口。第一单向阀设置于压缩机出口与冷凝器入口之间的一第一流路。第二单向阀设置于蒸发器出口与冷凝器入口之间的一第二流路。

Description

冷却系统及其操作方法

技术领域

本发明是有关于一种冷却系统，且特别是有关于一种安定性较佳的冷却系统。

背景技术

随着科技进步，电子装置的功率越来越高，散热需求也随之增加。若使用一般冷冻循环系统来散热，冷冻循环系统容易因为低温而产生结露等风险，且负载不稳定会让冷冻循环容易产生过多的液态冷媒，可能会使液态冷媒进入压缩机而导至压缩机损毁。

发明内容

本发明提供一种冷却系统，其具有较佳的安定性。

本发明的一种冷却系统，包括一压缩机、一冷凝器、一蒸发器、一第一单向阀及一第二单向阀。压缩机包括一压缩机入口与一压缩机出口。冷凝器包括一冷凝器入口与一冷凝器出口，压缩机出口连通于冷凝器入口。蒸发器包括一蒸发器入口与一蒸发器出口，冷凝器出口连通于蒸发器入口，蒸发器出口连通于压缩机入口及冷凝器入口。第一单向阀设置于压缩机出口与冷凝器入口之间的一第一流路。第二单向阀设置于蒸发器出口与冷凝器入口之间的一第二流路。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统更包括一冷媒储槽及设置于冷媒储槽内的一液高传感器，冷媒储槽设置于蒸发器出口与第二流路之间以及蒸发器出口与压缩机入口之间。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统更包括一冷媒储槽及设置于冷媒储槽内的一液高传感器，冷媒储槽设置于冷凝器内。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统更包括一冷媒储槽及设置于冷媒储槽内的一液高传感器，冷媒储槽设置于冷凝器出口与蒸发器之间。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统更包括一膨胀阀，设置于冷凝器与蒸发器之间，膨胀阀包括一膨胀阀入口与一膨胀阀出口，膨胀阀入口连接于冷凝器出口，膨胀阀出口连接于蒸发器入口。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统更包括一阀件，设置于冷凝器出口与蒸发器入口之间，且并联于膨胀阀。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统更包括：一浸没式冷却槽、连通于浸没式冷却槽的两输送管路及连通于两输送管路的一输送动力源，两输送管路连通于蒸发器。

本发明的一种冷却系统的操作方法，包括提供上述的冷却系统；以及可选择地进行一第一循环或一第二循环，其中当选择进行第一循环时，压缩机启动，冷媒自蒸发器依序经过压缩机、第一流路、冷凝器而回到蒸发器，当选择进行第二循环时，压缩机关闭，冷媒自蒸发器依序经过第二流路、冷凝器而回到蒸发器。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统更包括一冷媒储槽，在选择进行第一循环或第二循环之前，冷却系统的操作方法还包括：测量冷媒储槽内的一液态冷媒高度；依据液态冷媒高度调整压缩机的启动或关闭，其中当液态冷媒高度小于一预设值时，进行第一循环，当液态冷媒高度大于或等于预设值时，进行第二循环。

在本发明的一实施例中，上述的冷媒储槽设置于蒸发器出口与第二流路之间以及蒸发器出口与压缩机入口之间。

在本发明的一实施例中，上述的冷媒储槽设置于冷凝器内。

在本发明的一实施例中，上述的冷媒储槽设置于冷凝器与蒸发器之间。

在本发明的一实施例中，上述的冷却系统更包括一膨胀阀及一阀件，膨胀阀设置于冷凝器与蒸发器之间，膨胀阀包括一膨胀阀入口与一膨胀阀出口，膨胀阀入口连接于冷凝器出口，膨胀阀出口连接于蒸发器入口，阀件设置于冷凝器出口与蒸发器入口之间，且并联于膨胀阀，冷却系统的操作方法还包括：测量冷凝器出口的一冷媒温度；以及依据冷媒温度调整阀件的开关，其中当冷媒温度小于一预设值时，开启阀件，以使离开冷凝器的冷媒经由阀件流至蒸发器，当冷媒温度大于或等于预设值时，关闭阀件，以使离开冷凝器的冷媒经由膨胀阀流至蒸发器。

基于上述，本发明的冷却系统的第一单向阀设置于压缩机出口与冷凝器入口之间的第一流路，且第二单向阀设置于蒸发器出口与冷凝器入口之间的第二流路。冷却系统可选择进行第一循环或第二循环。当选择进行第一循环时，压缩机启动，第二单向阀关闭，冷媒自蒸发器依序经过、压缩机、第一流路、冷凝器而回到蒸发器。当选择进行第二循环时，压缩机关闭，第一单向阀关闭，冷媒自蒸发器依序经过第二流路、冷凝器而回到蒸发器。当液态冷媒过多时，采用第二循环，而可避免液态冷媒进入压缩机而导致压缩机损毁，而使冷却系统具有较佳的安定性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种冷却系统的示意图。

图2是图1的冷却系统进行第一循环的示意图。

图3是图1的冷却系统进行第二循环的示意图。

图4是图1的冷却系统在循环时流经膨胀阀的示意图。

图5是图1的冷却系统在循环时流经阀件的示意图。

图6是依照本发明的另一实施例的一种冷却系统的示意图。

图7是依照本发明的另一实施例的一种冷却系统的示意图。

其中，附图标记：

100、100a、100b：冷却系统

110：压缩机

112：压缩机入口

114：压缩机出口

120：冷凝器

122：冷凝器入口

124：冷凝器出口

125：风扇

130：蒸发器

132：蒸发器入口

134：蒸发器出口

140：第一单向阀

145：第二单向阀

150：冷媒储槽

152：液高传感器

160：膨胀阀

162：膨胀阀入口

164：膨胀阀出口

170：阀件

180：浸没式冷却槽

182、184：输送管路

186：输送动力源

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1是依照本发明的一实施例的一种冷却系统的示意图。图2是图1的冷却系统进行第一循环的示意图。请参阅图1与图2，本实施例的冷却系统100可用来对服务器等电子装置散热，但冷却系统100的应用不以此为限制。本实施例的冷却系统100可进行第一循环(图2)或第二循环(图3)。下面先说明冷却系统100的元件及第一循环。

本实施例的冷却系统100包括一压缩机110、一冷凝器120、一蒸发器130、一第一单向阀140及一第二单向阀145。压缩机110包括一压缩机入口112与一压缩机出口114。冷凝器120包括一冷凝器入口122与一冷凝器出口124，压缩机出口114连通于冷凝器入口122。第一单向阀140设置于压缩机出口114与冷凝器入口122之间的一第一流路。第二单向阀145设置于蒸发器出口134与冷凝器入口122之间的一第二流路。如图2所示，在第一循环中，第一单向阀140开启，第二单向阀145关闭。

压缩机110用以把低压气态冷媒变成高压过热蒸气之后流到冷凝器120。一风扇125设置在冷凝器120旁，以对冷凝器120散热。冷凝器120会将高压过热蒸气冷媒的热能传递给周围介质(水或空气)带走。高压过热蒸气冷媒在冷凝器120中重新凝结成高压常温的液体冷媒。

此外，蒸发器130包括一蒸发器入口132与一蒸发器出口134。冷凝器出口124连通于蒸发器入口132。更具体地说，本实施例的冷却系统100更包括一膨胀阀160，设置于冷凝器120与蒸发器130之间。膨胀阀160包括一膨胀阀入口162与一膨胀阀出口164，膨胀阀入口162连接于冷凝器出口124，膨胀阀出口164连接于蒸发器入口132。此外，蒸发器出口134连通于压缩机入口112及冷凝器入口122。

高压常温的液态冷媒在流经膨胀阀160时节流降压，变爲低温低压湿蒸气冷媒(大部分是液态冷媒，小部分是蒸汽冷媒)之后进入蒸发器130，在蒸发器130内汽化吸热，而达到制冷降温的目的。也就是说，当选择进行第一循环时，压缩机110启动，第一单向阀140开启，第二单向阀145关闭，冷媒自蒸发器130依序经过压缩机110、第一流路、冷凝器120而回到蒸发器130。

此外，冷却系统100更包括一浸没式冷却槽180、连通于浸没式冷却槽180的两输送管路182、184及连通于两输送管路182、184的一输送动力源186(例如是泵)，两输送管路182、184连通于蒸发器130。服务器等需要散热的电子装置可浸没在浸没式冷却槽180内，以使浸没式冷却槽180内的液体(例如是冷却油)对服务器降温。冷却油从被输送动力源186抽吸而从输送管路182进入蒸发器130以与冷媒进行热交换，而使得热的冷却油变成冷的冷却油，再从输送管路184回到浸没式冷却槽180。

此外，冷却系统100更包括一冷媒储槽150及设置于冷媒储槽150内的一液高传感器152，冷媒储槽150设置于蒸发器出口134与第二流路(第二单向阀145)之间以及蒸发器出口134与压缩机入口112之间。液高传感器152可用来感测冷媒储槽150内的液态冷媒的高度，以选择冷却系统100要进行第一循环或第二循环。

也就是说，冷却系统100是依据液态冷媒的高度来控制压缩机110、第一单向阀140与第二单向阀145的启动或关闭。具体地说，当液态冷媒高度小于一预设值时，代表冷却系统100的循环内的液态冷媒适量，压缩机110不会吸入液态冷媒。此时，压缩机110启动、第一单向阀140开启与第二单向阀145关闭，以进行第一循环。

当液态冷媒高度大于或等于预设值时，代表冷却系统100循环内的液态冷媒过多，压缩机110可能会吸入液态冷媒，产生液体冷媒压缩，而造成损坏。

为了避免上述情况，本实施例的冷却系统100还可选择进行第二循环。图3是图1的冷却系统进行第二循环的示意图。请参阅图3，在第二循环中，压缩机110停止运作，第一单向阀140关闭，第二单向阀145开启。

在图3中，在于压缩机110未运作下，冷却系统100可以通过蒸发器130与冷凝器120本身的温差而产生的压差来达到循环的目的。冷媒自蒸发器130依序经过第二流路、冷凝器120而回到蒸发器130。

具体地说，由于蒸发器出口134处的压力(高压气态冷媒的压力)比冷凝器入口122处的压力来得大，压缩机110未运作时，冷媒会通过第二单向阀145直接流往冷凝器入口122，且第一单向阀140可避免冷媒回流到压缩机110。在此状况下，由于压缩机110不运作，冷媒储槽150内的液态冷媒不会流向压缩机110，而不会损坏压缩机110。

也就是说，当液高传感器152感测到冷媒储槽150内的液态冷媒的高度太大(代表液态冷媒过多)时，控制器(未绘示)停止压缩机110运转，此时由于蒸发器130仍持续吸热，因此冷媒仍会持续蒸发，并且通过第二单向阀145流向冷凝器120，而使冷却系统100持续提供应有的散热能力。等到解热能力不足后才需要再次启动压缩机110来主动输送冷媒。

图4是图1的冷却系统在循环时流经膨胀阀的示意图。请参阅图4，本实施例的冷却系统100更包括一阀件170，设置于冷凝器出口124与蒸发器入口132之间，且并联于膨胀阀160。阀件170例如是一电磁阀，但不限于此。

冷却系统100可依据冷凝器出口124处的冷媒温度调整阀件170的开关。当冷凝器出口124处的冷媒温度大于或等于预设值时，代表冷媒温度太高，阀件170关闭，以使离开冷凝器120的冷媒经由膨胀阀160流至蒸发器130。因此，冷媒可被膨胀阀160降压降温，而产生足够低温的冷媒进入蒸发器130。

图5是图1的冷却系统在循环时流经阀件的示意图。请参阅图5，当冷媒温度小于一预设值时，代表冷媒温度已经足够低，不需要再被膨胀阀160降压降温，阀件170开启，以使离开冷凝器120的冷媒经由阀件170流至蒸发器130。冷媒经过阀件170的过程属于没有降温的输送过程，可避免压降而产生低温冷凝。

图6是依照本发明的另一实施例的一种冷却系统的示意图。请参阅图6，图6的冷却系统100a与图1的冷却系统100的主要差异是，在本实施例中，冷媒储槽150设置于冷凝器120内。图7是依照本发明的另一实施例的一种冷却系统的示意图。请参阅图7，图7的冷却系统100b与图1的冷却系统100的主要差异是，在本实施例中，冷媒储槽150设置于冷凝器出口124与蒸发器130之间。

同样地，在图6与图7中，当液高传感器152感测到冷媒储槽150内的液态冷媒的高度太小(代表液态冷媒过少)时，压缩机110运作，第二单向阀145关闭。当液高传感器152感测到冷媒储槽150内的液态冷媒的高度太大(代表液态冷媒过多)时，控制器(未绘示)停止压缩机110运转，第一单向阀140关闭，以使冷却系统100具有较佳的安定性。

综上所述，本发明的冷却系统的第一单向阀设置于压缩机出口与冷凝器入口之间的第一流路，且第二单向阀设置于蒸发器出口与冷凝器入口之间的第二流路。冷却系统可选择进行第一循环或第二循环。当选择进行第一循环时，压缩机启动，第二单向阀关闭，冷媒自蒸发器依序经过压缩机、第一流路、冷凝器而回到蒸发器。当选择进行第二循环时，压缩机关闭，第一单向阀关闭，冷媒自蒸发器依序经过第二流路、冷凝器而回到蒸发器。当液态冷媒过多时，采用第二循环，而可避免液态冷媒进入压缩机而导致压缩机损毁，而使冷却系统具有较佳的安定性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种冷却系统，其特征在于，包括：

一压缩机，包括一压缩机入口与一压缩机出口；

一冷凝器，包括一冷凝器入口与一冷凝器出口，该压缩机出口连通于该冷凝器入口；

一蒸发器，包括一蒸发器入口与一蒸发器出口，该冷凝器出口连通于该蒸发器入口，该蒸发器出口连通于该压缩机入口及该冷凝器入口；

一第一单向阀，设置于该压缩机出口与该冷凝器入口之间的一第一流路；以及

一第二单向阀，设置于该蒸发器出口与该冷凝器入口之间的一第二流路。

2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，更包括：一冷媒储槽及设置于该冷媒储槽内的一液高传感器，该冷媒储槽设置于该蒸发器出口与该第二流路之间以及该蒸发器出口与该压缩机入口之间。

3.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，更包括：一冷媒储槽及设置于该冷媒储槽内的一液高传感器，该冷媒储槽设置于该冷凝器内。

4.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，更包括：一冷媒储槽及设置于该冷媒储槽内的一液高传感器，该冷媒储槽设置于该冷凝器出口与该蒸发器之间。

5.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，更包括：一膨胀阀，设置于该冷凝器与该蒸发器之间，该膨胀阀包括一膨胀阀入口与一膨胀阀出口，该膨胀阀入口连接于该冷凝器出口，该膨胀阀出口连接于该蒸发器入口。

6.如权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，更包括：一阀件，设置于该冷凝器出口与该蒸发器入口之间，且并联于该膨胀阀。

7.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，更包括：一浸没式冷却槽、连通于该浸没式冷却槽的两输送管路及连通于该两输送管路的一输送动力源，该两输送管路连通于该蒸发器。

8.一种冷却系统的操作方法，其特征在于，包括：

提供一如权利要求1所述的冷却系统；以及

可选择地进行一第一循环或一第二循环，其中当选择进行该第一循环时，该压缩机启动，冷媒自该蒸发器依序经过该压缩机、该第一流路、该冷凝器而回到该蒸发器，当选择进行该第二循环时，该压缩机关闭，冷媒自该蒸发器依序经过该第二流路、该冷凝器而回到该蒸发器。

9.如权利要求8所述的冷却系统的操作方法，其特征在于，其中该冷却系统更包括一冷媒储槽，在选择进行该第一循环或该第二循环之前，该冷却系统的操作方法还包括：

测量该冷媒储槽内的一液态冷媒高度；

依据该液态冷媒高度调整该压缩机的启动或关闭，其中当该液态冷媒高度小于一预设值时，进行该第一循环，当该液态冷媒高度大于或等于该预设值时，进行该第二循环。

10.如权利要求9所述的冷却系统的操作方法，其特征在于，其中该冷媒储槽设置于该蒸发器出口与该第二流路之间以及该蒸发器出口与该压缩机入口之间。

11.如权利要求9所述的冷却系统的操作方法，其特征在于，其中该冷媒储槽设置于该冷凝器内。

12.如权利要求9所述的冷却系统的操作方法，其特征在于，其中该冷媒储槽设置于该冷凝器与该蒸发器之间。

13.如权利要求8所述的冷却系统的操作方法，其特征在于，其中该冷却系统更包括一膨胀阀及一阀件，该膨胀阀设置于该冷凝器与该蒸发器之间，该膨胀阀包括一膨胀阀入口与一膨胀阀出口，该膨胀阀入口连接于该冷凝器出口，该膨胀阀出口连接于该蒸发器入口，该阀件设置于该冷凝器出口与该蒸发器入口之间，且并联于该膨胀阀，该冷却系统的操作方法还包括：

测量该冷凝器出口的一冷媒温度；以及

依据该冷媒温度调整该阀件的开关，其中当该冷媒温度小于一预设值时，开启该阀件，以使离开该冷凝器的冷媒经由该阀件流至该蒸发器，当该冷媒温度大于或等于该预设值时，关闭该阀件，以使离开该冷凝器的冷媒经由该膨胀阀流至该蒸发器。