TWI687639B - 使用改進空氣淨化機構之耐洩漏液體冷卻系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種用於至少一熱單元之冷卻系統，其包含一水箱總成，該水箱總成包含：一集水室；一淨化室，其位於該集水室上方；及一儲液室，其位於該淨化室上方；一冷卻迴路，其包含一泵、一熱交換器及導管，該冷卻迴路經組態以循環一液體冷卻劑通過該至少一熱單元、該集水室、該泵、該熱交換器及該儲液室；一第一閥，其位於該水箱總成之外部且經組態使得當該第一閥打開時，(i)該液體冷卻劑可經由該第一閥自該淨化室流動至該集水室，及(ii)空氣可同時經由該第一閥自該集水室流動至該淨化室；及一第二閥，其位於該水箱總成之外部且經組態使得當該第二閥打開時，(i)該液體冷卻劑可經由該第二閥自該儲液室流動至該淨化室，及(ii)空氣可同時經由該第二閥自該淨化室流動至該儲液室。

Description

使用改進空氣淨化機構之耐洩漏液體冷卻系統 [相關申請案之交叉參考]

本申請案主張2015年6月26日申請之美國臨時申請案第62/185,250號之優先權，該案之全部內容特此以引用的方式併入。

本章節意欲提供申請專利範圍中列舉之本發明之一背景或上下文。本文之描述可包含可求知之概念，但未必係先前已設想或求知之概念。因此，除非本文中特別指出，否則本章節中所描述之內容並非本申請案中之描述及申請專利範圍之先前技術且不允許為包含在本章節中之先前技術。

本發明大體上係關於用於電組件之耐洩漏液體冷卻系統。

在先前技術中，在美國專利第4,698,728號(「'728專利」)及美國專利第5,048,599號(「'599專利」)中描述此等液體冷卻系統，該等專利為其等之與用於電組件之耐洩漏液體冷卻系統有關之所有教示特此以引用的方式併入。

在'728專利中，一液體冷卻劑在亞大氣壓力下經由某些導管導引通過電組件。由於導管內部之液體之壓力小於導管外部之大氣之壓力，因此若導管出現一洩漏，則空氣被吸入導管。因此，液體冷卻劑均不溢出。然而，在空氣進入導管之後，必須以某種方法來淨化來自導管之空氣。否則，若允許空氣保持挾帶於冷卻劑中，則冷卻劑依其 移動通過系統之速率將減小，其從而將降低系統冷卻能力。另外，系統中之空氣之累積可引起系統之一冷卻劑儲液器溢流。此外，空氣可困於冷卻系統之某些關鍵通道(諸如電組件周圍之一冷卻套中之通道)中，其從而將引起冷卻系統中之熱點。

在'728專利中，結合圖2a至圖2d繪示及描述空氣藉此自冷卻劑移除之一機構。然而，使用該機構，用以循環液體冷卻劑通過導管之一泵必須暫時關閉且接著重新打開以執行空氣淨化操作。該泵之操作中之此一中斷可暫時降低冷卻劑依其流動通過系統之速率，其從而降低電組件依其冷卻之速率。此外，將該泵自關閉切換至打開產生遍及冷卻迴路之壓力衝擊，且從而對冷卻迴路組件及其等之接頭施加應力。此外，將該泵自關閉切換至打開產生自冷卻系統之電源汲取之電力步進增加。因此，電源必須包含補償以確保有害暫態不會出現在至經冷卻之電組件之任何供應電壓中。

'599專利描述此問題之一解決方案。在本文所描述之系統中，一種用於電組件之耐洩漏液體冷卻系統包含一冷卻迴路，其含有：一泵；及導管，其等通過電組件循環一液體冷卻劑通過一淨化水箱之底室。此淨化水箱亦具有一頂室，其透過一通道連接至該底室；且該底室經設定大小使得液體冷卻劑依足夠低以使冷卻劑中之任何空氣氣泡上升及藉由浮力透過該通道移動至該頂室之一速率通過該底室。另外，該頂室具有含各自閥之一輸入端口及一輸出端口。藉由迫使液體冷卻劑經由該輸入端口自一儲液器進入該頂室而透過該輸出端口淨化來自該頂室之空氣。當此發生時，冷卻劑繼續透過冷卻劑迴路泵抽通過電組件。因此，遍及冷卻迴路之壓力保持恆定，且至電組件之供應電壓保持恆定。另外，依抑制冷卻劑自該頂室至該底室之流動同時迫使冷卻劑進入該頂室的一方式來收縮淨化水箱室之間的通道以快速淨化來自該頂室之空氣。

然而，在'599專利之系統中，存在位於淨化水箱及/或儲液器內部之閥及/或孔口。因此，儲液器及淨化水箱需要拆卸以允許閥及/或孔口之修復及/或更換。此外，若存在不同熱單元，則必須具有用於最佳性能之一不同孔口大小。

鑑於伴隨既有用於電組件之耐洩漏液體冷卻系統的上文所提及之問題，已開發本發明之某些實施例。

在一實施例中，一種用於至少一熱單元之冷卻系統包含一水箱總成，該水箱總成包含：一集水室；一淨化室，其位於該集水室上方；及一儲液室，其位於該淨化室上方；一冷卻迴路，其包含一泵、一熱交換器及導管，該冷卻迴路經組態以循環一液體冷卻劑通過該至少一熱單元、該集水室、該泵、該熱交換器及該儲液室；一第一閥，其位於該水箱總成之外部且經組態使得當該第一閥打開時，(i)該液體冷卻劑可經由該第一閥自該淨化室流動至該集水室，及(ii)空氣可同時經由該第一閥自該集水室流動至該淨化室；及一第二閥，其位於該水箱總成之外部且經組態使得當該第二閥打開時，(i)該液體冷卻劑可經由該第二閥自該儲液室流動至該淨化室，及(ii)空氣可同時經由該第二閥自該淨化室流動至該儲液室。

在一態樣中，該集水室及該淨化室由一第一壁分離，該淨化室及該儲液室由一第二壁分離，且該第一壁及該第二壁各自由一連續材料片製成，其中無閥或開口延伸穿過該第一壁及該第二壁。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該冷卻迴路進一步包括一過濾器，其位於該泵與該儲液室之間的該冷卻迴路中之一位置處。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，在該系統之正常操作期間，該第一閥打開且該第二閥閉合。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，當無電力供應至該第一閥及該第二閥時，該第一閥及該第二閥打開。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該至少一熱單元位於該儲液室之一正常液面上方。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，在該系統之正常操作期間，該集水室、該淨化室及該至少一熱單元處之該冷卻迴路之該部分處於負壓力下，而該儲液室處於大氣壓力或以上壓力下。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該系統經組態使得若在該冷卻迴路中出現一洩漏，則進入該集水室之空氣變慢且透過該第一閥上升至該淨化室，而該淨化室中之冷卻劑同時透過該第一閥傳遞至該集水室。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該冷卻系統進一步包括一感測器，該感測器與該儲液室相連通且經組態以提供一輸出信號，其指示該儲液室中之該冷卻劑何時已降至一預定液面。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該系統經組態使得當該輸出信號指示該淨化室中之該冷卻劑已降至一預定液面時，該第一閥閉合且該第二閥打開，使得冷卻劑自該儲液室透過該第二閥傳遞至該淨化室，而空氣同時自該淨化室透過該第二閥傳遞至該儲液室。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該冷卻系統進一步包括一S型氣泡氣塞，其位於該水箱總成之外部且經組態以允許該儲液室保持在大氣壓力下。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該S型氣泡氣塞經組態以密封該儲液室使其與外部環境隔絕，但允許該儲液室保持在大氣壓力下。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該S型氣泡氣塞含有包含一除生物劑之一流體。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，一固定脈衝寬度調變(PWM)用以控制該熱交換器之一冷卻風扇之一速度。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，提供至該至少一熱單元之冷卻劑之一溫度由一溫度感測器監測，且藉由改變該熱交換器之一冷卻風扇之一速度而基於所感測之溫度控制至一給定設定點。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，監測該至少一熱單元之一加熱器之一電力使用量，且藉由改變該熱交換器之一冷卻風扇之一速度而基於所監測之加熱器電力使用量來控制提供至該至少一熱單元之冷卻劑之一溫度。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該冷卻系統進一步包括至少一釋壓閥，該釋壓閥位於導入該至少一熱單元之至少一導管與自該至少一熱單元導出之至少一導管之間，其與該至少一熱單元平行，該釋壓閥經組態以當導入該至少一熱單元之該導管中之一壓力超過一預定臨限值時允許冷卻劑之一流動通過該釋壓閥。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該冷卻系統進一步包括一溫度感測器，其經組態以量測該儲液室中之冷卻劑之一溫度。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該冷卻系統進一步包括一差壓感測器，其位於導入該熱交換器之一導管與自該熱交換器導出之一導管之間。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該冷卻系統進一步包括一第三閥，其位於(i)位於該泵與該儲液室之間的一導管與(ii)該淨化室之間，其中該系統經組態使得當該輸出信號指示該儲 液室中之該冷卻劑已降至一預定液面時，該第三閥打開，使得冷卻劑由該泵泵抽至該淨化室。

在可與上述實施例及態樣之任一者組合之一態樣中，該淨化室一體地附接至該集水室，且該儲液室一體地附接至該淨化室。

在另一實施例中，一種半導體器件處置器包括至少一熱單元及上述實施例或態樣之任一者之冷卻系統，其中該至少一熱單元包括：一電加熱器，其具有用於與一電子器件接觸之一第一面及與該第一面相對之一第二面；及一散熱器，其耦合至該加熱器之該第二面使得該加熱器插置於該散熱器與該電子器件之間。

1‧‧‧耐洩漏液體冷卻系統

2‧‧‧耐洩漏液體冷卻系統

10a‧‧‧第一熱單元

10b‧‧‧第二熱單元

12a‧‧‧組件/導管

12b‧‧‧組件/導管

14‧‧‧組件/導管

16‧‧‧導管

17‧‧‧泵

18‧‧‧導管

19‧‧‧熱交換器

20‧‧‧導管

21‧‧‧感測器

22‧‧‧導管

23‧‧‧第二閥

24‧‧‧導管

42‧‧‧導管

43‧‧‧第一閥

44‧‧‧導管

50‧‧‧導管

51‧‧‧S型氣泡氣塞

52‧‧‧導管

60‧‧‧導管

61‧‧‧釋壓閥

62‧‧‧導管

70‧‧‧導管

71‧‧‧過濾器

80‧‧‧水箱總成

80a‧‧‧集水室

80b‧‧‧淨化室

80c‧‧‧儲液室/儲液器

80d‧‧‧第一壁

80e‧‧‧第二壁

90‧‧‧導管

91‧‧‧差壓感測器

92‧‧‧導管

100‧‧‧第一承油盤

110‧‧‧導管

120‧‧‧第二承油盤

140‧‧‧溫度感測器

150‧‧‧冷卻劑液面感測器

200‧‧‧導管

201‧‧‧第三閥

202‧‧‧導管

g‧‧‧重力

LC‧‧‧冷卻劑

LLC‧‧‧洩漏液體冷卻劑

藉由參考附圖來描述本發明之實施例，其中：圖1係根據本發明之一第一實施例之用於電組件之一耐洩漏液體冷卻系統之一示意性側視圖。

圖2係根據本發明之一第二實施例之包含一「渦輪淨化」特徵的用於電組件之一耐洩漏液體冷卻系統之一示意性側視圖。

在以下描述中，為解釋而非限制之目的，闡述細節及描述以提供對本發明之實施例之一透徹瞭解。然而，熟習技術者當明白可在背離此等細節及描述之其他實施例中實踐本發明。

第一實施例

圖1係根據本發明之一第一實施例之用於電組件之一耐洩漏液體冷卻系統1之一示意性側視圖。未按比例展示組件。在圖1及圖2中，黑頭箭頭指示液體冷卻劑LC之流動，而白頭箭頭指示空氣之流動。冷卻劑係(例如)水。

該第一實施例之系統1經組態以將冷卻劑提供至第一熱單元10a及第二熱單元10b。熱單元包含(例如)：一電加熱器，其具有用於與一 電子器件接觸之一第一面及與該第一面相對之一第二面；及一散熱器，其耦合至該加熱器之該第二面使得該加熱器插置於該散熱器與該電子器件之間。在(例如)美國專利第5,821,505號(「'505專利」)中描述此等熱單元，該專利為其與溫度控制系統有關之教示以引用的方式併入本文中。在系統1經組態以將冷卻劑提供至一熱單元處，冷卻劑提供至該散熱器。本文所描述之系統不限於經組態以將冷卻劑提供至包含一加熱器及一散熱器之熱單元的該等系統。確切而言，系統可經組態以將液體冷卻劑提供至經組態以冷卻任何發熱電組件(諸如高功率燈及電晶體)之任何類型之熱單元。例如，液體冷卻劑可僅經由包含固持電組件之一冷卻套的一冷卻劑迴路循環通過組件，在此情況中該熱單元係該冷卻套。

系統1包含一水箱總成80。水箱總成80包含一集水室80a、一淨化室80b及一儲液室80c。該水箱總成包含：一第一壁80d，其使集水室80a與淨化室80b分離；及一第二壁80e，其使淨化室80b與儲液室80c分離。水箱總成80較佳地係一單體式總成，其中集水室80a、淨化室80b及儲液室80c一體地及永久地彼此附接(例如，藉由焊接或化學鍵結)。較佳地，水箱總成80由一塑膠(諸如PVC)製成，且室彼此化學鍵結。第一壁80d及第二壁80e由其中無任何閥或開口之一連續材料片製成。因此，在系統1之操作期間，集水室80a絕不經由第一壁80d之任何部分與淨化室80b形成流體連通。同樣地，在系統1之操作期間，淨化室80b絕不經由第二壁80e之任何部分與儲液室80c形成流體連通。儲液室80c位於淨化室80b上方且淨化室80b位於集水室80a上方。

儲液器80c將冷卻劑LC保持在大氣壓力或以上壓力下。組件12a及12b係將冷卻劑自儲液室80c分別載送至熱單元10a及10b之導管。組件14係將冷卻劑自熱單元10a及10b載送至集水室80a之一導管。集水室80a自導管14接收冷卻劑且透過一導管16將冷卻劑發送至一泵17之 一輸入。來自泵17之一輸出之冷卻劑透過一導管70發送至一過濾器71之一輸入。冷卻劑自過濾器71透過一導管18傳遞至一熱交換器19之一輸入。在熱交換器19中冷卻之後，冷卻劑傳回至儲液室80c。包含集水室80a、泵17、過濾器71、熱交換器19、儲液室80c及熱單元之迴路稱為「冷卻迴路」。

該泵可係(例如)一離心泵，諸如可購自Barrett Engineered Pumps之UPS 26-150 SF。

該過濾器可係(例如)一在線過濾器，諸如可購自ITW Filtertek之模型0073610大型在線過濾器。

該熱交換器可係(例如)一液體/空氣熱交換器，其中一液體冷卻劑由受一風扇控制之空氣之一流動冷卻；或一液體/液體熱交換器，其中該熱交換器之內部冷卻劑流體由一外部源提供之冷卻流體(諸如一工廠中之一冷卻流體線)冷卻。熱交換器為使用冷凍來冷卻內部冷卻劑流體之一熱泵類型熱交換器亦係可行的。

一導管44自集水室80a導入一第一閥43。一導管42自第一閥43導入淨化室80b。在正常操作期間，第一閥43打開。因此，歸因於泵17之動作，集水室80a與淨化室80b相同且處於負壓力下。第一閥43位於水箱總成80之外部。因此，第一閥43可易於修復及/或更換，即使水箱總成80係一單體式總成，其中集水室80a、淨化室80b及儲液室80c較佳地一體地及永久地彼此附接。

一導管24自淨化室80b導入一第二閥23。一導管22自該第二閥23導入儲液室80c。在正常操作期間，第二閥23閉合。因此，歸因於泵17及一S型氣泡氣塞51之動作，儲液室80c處於大氣壓力或更高壓力下，其在下文更詳細描述。如同第一閥43，第二閥23位於水箱總成80之外部。

第一閥43及第二閥23係回應於來自感測器21之控制信號而打開 及閉合之機電控制閥或氣動閥。較佳地，閥43及23預設為處於打開位置，且熱單元10a、10b位於儲液室80c之液面上方。因此，歸因於將冷卻劑自熱單元10a、10b拉下之重力，當無電力供應至該系統時(泵17關閉及閥43、23打開)，導管12a、12b、14及熱單元10a、10b保持處於負壓力下。然而，如上文所討論，在系統1之正常操作期間，第一閥43打開且第二閥23閉合。

導管44、42、24、22及閥43、23經設定大小使得當閥43、23打開時，冷卻劑及空氣兩者均可同時通過導管44、42、24、22及閥43、23；冷卻劑在一第一方向上且空氣在一第二相對方向上。

一感測器21與淨化室80b相連通。感測器21經組態以判定淨化室80b中之冷卻劑何時已降至一預定液面(換言之，一預定體積之空氣何時已在淨化室80b中累積)。

在系統1之正常操作期間，無空氣氣泡挾帶於液體冷卻劑中。因此，當冷卻劑通過集水室80a時，無空氣上升至集水室80a之頂部，透過導管44、第一閥43及導管42及上升至淨化室80b。因此，淨化室80b中之空氣之量保持固定。

若在處於負壓力下之系統之一部分中(例如在導管12a、12b或熱單元10a、10b中)出現一洩漏，則空氣被吸入洩漏組件。如上文所討論，儲液室80c中之冷卻劑基本上處於大氣壓力下，且當冷卻劑透過組件10a、10b、12a、12b、14由泵17吸入時壓力自組件10a、10b、12a、12b、14中出現之參考點下降。因此，當出現一洩漏時，無冷卻劑自組件10a、10b、12a、12b、14溢出。

即使沒有一洩漏，空氣在冷卻迴路中累積亦係可行的。例如，歸因於集水室中之更低壓力，空氣可被吸收至儲液室80c中之冷卻劑且可在集水室80a中釋放。

當具有其挾帶空氣之冷卻劑通過集水室80a時，冷卻劑之速率變 慢。集水室80a經設定大小使得冷卻劑依足夠低以使冷卻劑中挾帶之任何空氣氣泡上升及藉由浮力在一第一方向上透過導管44、第一閥43及導管42移動至淨化室80b之一速率通過集水室80a，且冷卻劑在一第二相對方向上透過導管42、第一閥43及導管44自淨化室80b傳遞至集水室80a。

當空氣歸因於浮力而進入淨化室80b時，淨化室80b中之小量液體冷卻劑被迫使透過導管42、第一閥43及導管44進入集水室80a。液體之此流動引起兩個室80a及80b中之壓力保持相同。

若組件10a、10b、12a、12b、14中之洩漏繼續，則淨化室80b中之液體冷卻劑之液面將基本上降至由感測器21之一探針偵測之一預定液面。當此發生時，感測器經由(例如)導線將控制信號發送至第一閥43及第二閥23，其引起第一閥43閉合及引起第二閥23打開，其起始一空氣淨化。

歸因於重力g，當閥23打開時，液體冷卻劑在一第一方向上自儲液室80c透過閥23傳遞至淨化室80b。這引起淨化室80b中之壓力上升，其引起淨化室80b中之空氣在一第二相對方向上同時自淨化室80b流動至儲液室80c。儲液室80c中之過量空氣經由一導管50、一S型氣泡氣塞51及一導管52自儲液室80c流動至一周圍環境，使得儲液室回復至大氣壓力。S型氣泡氣塞51密封儲液室80c使其與外部環境隔絕以免除污染物及微生物，但允許儲液室保持在大氣壓力下。S型氣泡氣塞51位於水箱總成80之外部。因此，S型氣泡氣塞51可易於修復及/或更換，即使水箱總成80係一單體式總成，其中集水室80a、淨化室80b及儲液室80c一體地及永久地彼此附接。S型氣泡氣塞51視情況含有一流體(諸如油)，其包含一除生物劑且具有一低蒸氣壓力。

在起始空氣淨化之後，第一閥43保持閉合且第二閥23保持打開達一預定時間量，此後閥43及23回復至其等之正常操作狀態(即，第 一閥43打開，且第二閥23閉合)。該預定時間量可介於60秒與180秒之間，且較佳地介於90秒與150秒之間，且更佳地係大約120秒。

使用上文所描述之空氣氣泡移除操作，冷卻劑依一基本上穩定之速率及壓力移動通過流體迴路組件。因此，熱單元10a、10b依一恆定預定速率提供冷卻劑。此外，任何壓力暫態之缺乏減少流體迴路組件中之應力。此外，因為泵17並未關閉及打開，所以避免來自對泵17、熱單元10a、10b供電之電源(圖中未展示)之電力突波或電壓暫態。

可在各種模式中控制提供至熱單元10a、10b之冷卻劑之一溫度。在一第一模式中，用以控制熱交換器19之一冷卻風扇之一固定脈衝寬度調變(PWM)(100%意謂該風扇總是接通)。在一第二模式中，提供至熱單元10a、10b之冷卻劑之溫度由一溫度感測器監測，且藉由改變熱交換器風扇之速度(使用PWM)而基於所感測之溫度控制至一給定設定點。在一第三模式中，監測熱單元10a、10b之加熱器之一電力使用量，且藉由改變熱交換器風扇之速度(使用PWM)而基於加熱器電力來控制提供至熱單元10a、10b之冷卻劑之溫度。例如，可基於在熱單元10a、10b之間具有最低加熱器電力之一熱單元之電力來控制風扇速度。

系統1視情況包含一或多個釋壓閥61。一導管62自導管12b導入釋壓閥61，且一導管60自釋壓閥61導入導管14。釋壓閥61經組態以當導入至少一熱單元10a、10b之導管中之一壓力超過一預定臨限值時允許冷卻劑之一流動通過釋壓閥61。釋壓閥61經包含使得若導管12a、12b至熱單元10、10b切斷連接，則冷卻劑可自導管12a、12b直接流動至導管14，藉此釋放導管14中之壓力。

系統1進一步包含一溫度感測器140，其經組態以量測儲液室80c中之冷卻劑之一溫度。

系統1進一步包含一冷卻劑液面感測器150，其經組態以量測儲液室80c中之一冷卻劑液面以允許儲液室80c是否含有一適當量之冷卻劑之一判定。

系統1進一步包含：一第一承油盤100，其位於熱交換器19下方；及一第二承油盤120，其位於水箱總成80、泵17及過濾器71下方。一導管110自承油盤100導入承油盤120，且經組態以允許洩漏液體冷卻劑LLC自承油盤100流動至承油盤120。

系統1進一步包含一差壓感測器91，其位於熱交換器19之一入口與一出口之間，以允許量測通過熱交換器19之流量。一導管90自導管18導入差壓感測器91，且一導管92自差壓感測器91導入導管20。

第二實施例

圖2係根據本發明之一第二實施例之包含一「渦輪淨化」特徵的用於電組件之一耐洩漏液體冷卻系統2之一示意性側視圖。

除如下文明確陳述之外，該第二實施例相同於該第一實施例。適用時，圖2中用於該第二實施例之元件符號相同於圖1中相對於該第一實施例之元件符號。未按比例展示組件。

在該第二實施例中，系統2進一步包含：一導管200，其自導管18導入一第三閥201；及一導管202，其自第三閥201導入淨化室80b。在正常操作期間，第三閥201閉合。

如同第一閥43及第二閥23，閥201係回應於來自感測器21之控制信號而打開及閉合之一機電控制閥。較佳地，如同第一閥43及第二閥23，第三閥201預設為處於打開位置。

如上文相對於該第一實施例所描述，當淨化室80b中之液體冷卻劑之液面降至由感測器21之一探針偵測之一預定液面時，感測器經由(例如)導線將控制信號發送至第一閥43及第二閥23，其引起第一閥43閉合及引起第二閥23打開，其起始一空氣淨化。在該第二實施例中， 感測器額外地經由(例如)一導線將一控制信號發送至第三閥201，其引起該第三閥打開。因此，泵經由導管200、第三閥201及導管202迫使冷卻劑進入淨化室80b。這引起淨化室80b中之壓力上升，其引起淨化室80b中之空氣自淨化室80b流動至儲液室80c。這允許自淨化室80b至儲液室80c之空氣比可藉由如該第一實施例中將冷卻劑自儲液室80c提拉至淨化室80b之重力達成更快淨化。這在本文中稱為一「渦輪淨化」。如在該第一實施例中，儲液室80c中之過量空氣經由一導管50、一S型氣泡氣塞51及一導管52自儲液室80c流動至一周圍環境，使得儲液室回復至大氣壓力。

在起始空氣淨化之後，第一閥43保持閉合且第二閥23及第三閥201保持打開達一預定時間量，此後閥43、23及201回復至其等之正常操作狀態(即，第一閥43打開，且第二閥23及第三閥201閉合)。該預定時間量可介於3秒與20秒之間，較佳地介於3秒與10秒之間，及更佳地係大約5秒。

其他實施例

在其他實施例中，提供包含根據上文所描述之該第一實施例或該第二實施例之一耐洩漏液體冷卻系統的一半導體器件處置器。

在系統1或2中可提供一控制器以控制該系統之各種組件。例如，該控制器可打開及關閉泵17；控制閥42、23、201；自感測器21、140、150、91接收輸入及驅動熱交換器19之一風扇。該控制器亦可記錄淨化循環之頻率，其提供關於該系統中之洩漏之存在及/或程度之一指示。該控制器亦可記錄該系統中之任何錯誤條件。

在上文所描述之該第一實施例及該第二實施例中，閥43及23預設為處於打開位置，及熱單元10a、10b位於儲液室80c之液面上方。因此，歸因於將冷卻劑自熱單元10a、10b拉下之重力，當無電力供應至該系統時(泵17關閉及閥43、23打開)，導管12a、12b、14及熱單元 10a、10b保持處於負壓力下，即使儲液室80c處於大氣壓力下。作為一替代方案，儲液室80c中可維持一真空。在此實施例中，熱單元10a、10b可保持處於負壓力下，即使熱單元10a、10b不位於儲液室80c之液面上方。

已為繪示及描述而呈現實施例之前述描述。前述描述不意欲具窮舉性或使本發明之實施例限於所揭示之精確形式，且依據上述教示修改及變動係可行的或可自各種實施例之實踐獲取。本文所討論之實施例經選定及描述以解釋各種實施例及其實際應用之原理及本質以使熟習技術者能夠在各種實施例中利用本發明且具有適於所設想之特定用途之各種修改。本文所描述之實施例之特徵可在方法、裝置、模組、系統及電腦程式產品之所有可能組合中組合。

1‧‧‧耐洩漏液體冷卻系統

10a‧‧‧第一熱單元

10b‧‧‧第二熱單元

12a‧‧‧組件/導管

12b‧‧‧組件/導管

14‧‧‧組件/導管

16‧‧‧導管

17‧‧‧泵

18‧‧‧導管

19‧‧‧熱交換器

20‧‧‧導管

21‧‧‧感測器

22‧‧‧導管

23‧‧‧第二閥

24‧‧‧導管

42‧‧‧導管

43‧‧‧第一閥

44‧‧‧導管

50‧‧‧導管

51‧‧‧S型氣泡氣塞

52‧‧‧導管

60‧‧‧導管

61‧‧‧釋壓閥

62‧‧‧導管

70‧‧‧導管

71‧‧‧過濾器

80‧‧‧水箱總成

80a‧‧‧集水室

80b‧‧‧淨化室

80c‧‧‧儲液室/儲液器

80d‧‧‧第一壁

80e‧‧‧第二壁

90‧‧‧導管

91‧‧‧差壓感測器

100‧‧‧第一承油盤

110‧‧‧導管

120‧‧‧第二承油盤

140‧‧‧溫度感測器

150‧‧‧冷卻劑液面感測器

g‧‧‧重力

LC‧‧‧冷卻劑

LLC‧‧‧洩漏液體冷卻劑

Claims (22)

1. 一種用於至少一熱單元之冷卻系統，該冷卻系統包括：一水箱總成，該水箱總成包含：一集水室，一淨化室，其位於該集水室上方，及一儲液室，其位於該淨化室上方；一冷卻迴路，其包含一泵、一熱交換器及導管，該冷卻迴路經組態以循環一液體冷卻劑通過該至少一熱單元、該集水室、該泵、該熱交換器及該儲液室；一第一閥，其位於該水箱總成之外部且經組態使得當該第一閥打開時，(i)該液體冷卻劑可經由該第一閥自該淨化室流動至該集水室，及(ii)空氣可同時經由該第一閥自該集水室流動至該淨化室；及一第二閥，其位於該水箱總成之外部且經組態使得當該第二閥打開時，(i)該液體冷卻劑可經由該第二閥自該儲液室流動至該淨化室，及(ii)空氣可同時經由該第二閥自該淨化室流動至該儲液室，其中該集水室及該淨化室由一第一壁分離，且在該系統之操作期間，該集水室不經由該第一壁之任何部分與該淨化室形成流體連通。
2. 如請求項1之冷卻系統，其中該淨化室及該儲液室由一第二壁分離，且其中該第一壁及該第二壁各自由一連續材料片製成，其中無閥或開口延伸穿過該第一壁及該第二壁。
3. 如請求項1之冷卻系統，其中該冷卻迴路進一步包括一過濾器， 其位於該泵與該儲液室之間的該冷卻迴路中之一位置處。
4. 如請求項1之冷卻系統，其中在該系統之正常操作期間，該第一閥打開且該第二閥閉合。
5. 如請求項4之冷卻系統，其中當無電力供應至該第一閥及該第二閥時，該第一閥及該第二閥打開。
6. 如請求項5之冷卻系統，其中該至少一熱單元位於該儲液室之一正常液面上方。
7. 如請求項4之冷卻系統，其中在該系統之正常操作期間，該集水室、該淨化室及該至少一熱單元處之該冷卻迴路之一部分處於負壓力下，而該儲液室處於大氣壓力或以上壓力下。
8. 如請求項7之冷卻系統，其中該系統經組態使得若在該冷卻迴路中出現一洩漏，則進入該集水室之空氣變慢且透過該第一閥上升至該淨化室，而該淨化室中之冷卻劑同時透過該第一閥傳遞至該集水室。
9. 如請求項8之冷卻系統，其進一步包括一感測器，該感測器與該儲液室相連通且經組態以提供一輸出信號，其指示該儲液室中之該冷卻劑何時已降至一預定液面。
10. 如請求項9之冷卻系統，其中該系統經組態使得當該輸出信號指示該淨化室中之該冷卻劑已降至一預定液面時，該第一閥閉合且該第二閥打開，使得冷卻劑自該儲液室透過該第二閥傳遞至該淨化室，而空氣同時自該淨化室透過該第二閥傳遞至該儲液室。
11. 如請求項10之冷卻系統，其進一步包括一S型氣泡氣塞，該S型氣泡氣塞位於該水箱總成之外部且經組態以允許該儲液室保持在大氣壓力下。
12. 如請求項11之冷卻系統，其中該S型氣泡氣塞經組態以密封該儲 液室使其與外部環境隔絕，但允許該儲液室保持在大氣壓力下。
13. 如請求項11之冷卻系統，其中該S型氣泡氣塞含有包含一除生物劑之一流體。
14. 如請求項1之冷卻系統，其中一固定脈衝寬度調變(PWM)用以控制該熱交換器之一冷卻風扇之一速度。
15. 如請求項1之冷卻系統，其中提供至該至少一熱單元之冷卻劑之一溫度由一溫度感測器監測，且藉由改變該熱交換器之一冷卻風扇之一速度而基於所感測之溫度控制至一給定設定點。
16. 如請求項1之冷卻系統，其中監測該至少一熱單元之一加熱器之一電力使用量，且藉由改變該熱交換器之一冷卻風扇之一速度而基於所監測之加熱器電力使用量來控制提供至該至少一熱單元之冷卻劑之一溫度。
17. 如請求項1之冷卻系統，其進一步包括至少一釋壓閥，該釋壓閥位於導入該至少一熱單元之至少一導管與自該至少一熱單元導出之至少一導管之間，其與該至少一熱單元平行，該釋壓閥經組態以當導入該至少一熱單元之該導管中之一壓力超過一預定臨限值時允許冷卻劑之一流動通過該釋壓閥。
18. 如請求項1之冷卻系統，其進一步包括一溫度感測器，該溫度感測器經組態以量測該儲液室中之冷卻劑之一溫度。
19. 如請求項1之冷卻系統，其進一步包括一差壓感測器，該差壓感測器位於導入該熱交換器之一導管與自該熱交換器導出之一導管之間。
20. 如請求項10之冷卻系統，其進一步包括一第三閥，該第三閥位於(i)位於該泵與該儲液室之間的一導管與(ii)該淨化室之間，其中該系統經組態使得當該輸出信號指示該儲液室中之該冷卻劑 已降至一預定液面時，該第三閥打開，使得冷卻劑由該泵泵抽至該淨化室。
21. 一種半導體器件處置器，其包括至少一熱單元及如請求項1之冷卻系統，其中該至少一熱單元包括：一電加熱器，其具有用於與一電子器件接觸之一第一面及與該第一面相對之一第二面；及一散熱器，其耦合至該加熱器之該第二面使得該加熱器插置於該散熱器與該電子器件之間。
22. 如請求項1之冷卻系統，其中該淨化室一體地附接至該集水室，且該儲液室一體地附接至該淨化室。

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