TWI822339B

TWI822339B - 液位控制設備

Info

Publication number: TWI822339B
Application number: TW111135289A
Authority: TW
Inventors: 童凱煬; 陳虹汝
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2022-09-19
Filing date: 2022-09-19
Publication date: 2023-11-11
Also published as: TW202414742A

Abstract

一種液位控制設備，其包含有複數個主槽體、一儲液槽、一幫浦以及一連通歧管。該複數個主槽體之其中一主槽體具有一輸送口以及一第一液位偵測器。該儲液槽具有一流體接口以及一第二液位偵測器。該幫浦具有一出口與一入口。該連通歧管包含一補液管以及一排液管。該補液管具有一第一補液區段與一第二補液區段。該第一補液區段連結該流體接口和該入口，該第二補液區段連結該出口和該輸送口。該排液管具有一第一排液區段與一第二排液區段。該第一排液區段分別連結該輸送口和該入口，該第二排液區段連結該出口和該流體接口。

Description

液位控制設備

本發明係提供一種液位控制設備，尤指一種具有液位高度可控性的液位控制設備。

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。

本發明係提供一種具有液位高度可控性的液位控制設備，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種液位控制設備，其包含有複數個主槽體、一儲液槽、一幫浦以及一連通歧管。該複數個主槽體之其中一主槽體具有一輸送口以及一第一液位偵測器。該輸送口設置在該其中一主槽體之一底部，該第一液位偵測器設置在該其中一主槽體之一頂部。該儲液槽具有一流體接口以及一第二液位偵測器。該幫浦具有一出口與一入口。該連通歧管設置在該其中一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。該補液管具有一第一補液區段與一第二補液區段。該第一補液區段之兩端分別連結該流體接口和該入口，該第二補液區段之兩端分別連結該出口和該輸送口。該排液管具有一第一排液區段與一第二排液區段。該第一排液區段之兩端分別連結該輸送口和該入口，該第二排液區段之兩端分別連結該出口和該流體接口。

本發明之申請專利範圍另揭露該液位控制設備另包含有一主槽體補液控制器以及一主槽體排液控制器。該主槽體補液控制器設置在該第二補液區段，用來控制該其中一主槽體與該補液管之間的流通。該主槽體排液控制器設置在該第一排液區段，用來控制該其中一主槽體與該排液管之間的流通。該液位控制設備另包含有一儲液槽補液控制器以及一儲液槽排液控制器。該儲液槽補液控制器設置在該第一補液區段，用來控制該儲液槽與該補液管之間的流通。該儲液槽排液控制器設置在該第二排液區段，用來控制該儲液槽與該排液管之間的流通。

本發明之液位控制設備只在儲液槽設計單一個流體接口，可避免冷卻液體排出與流入時彼此影響干擾，可有效降低流場複雜度來提高幫浦的性能，還可進一步避免空氣進入幫浦而造成幫浦的損毀。此外，本發明的幫浦可同時對每一個主槽體提供排液與補液的功能，若需要加裝備用幫浦，只需針對原有幫浦修改為串聯或並聯幫浦，相較於習知技術的雙幫浦設計可減少所需幫浦數量，有效降低液位控制設備的硬體成本。

10:液位控制設備

12:主槽體

14:儲液槽

16:幫浦

18:連通歧管

20:輸送口

22:第一液位偵測器

24:流體接口

26:第二液位偵測器

28:出口

30:入口

32:補液管

34:排液管

36:第一補液區段

38:第二補液區段

40:第一排液區段

42:第二排液區段

44:第一液位計

46:第二液位計

48:第一液位計

50:第二液位計

52:主槽體補液控制器

54:主槽體排液控制器

56:儲液槽補液控制器

58:儲液槽排液控制器

60:運算處理器

S100、S102、S104、S106、S108、S110、S111、S112、S114、S116、S118、S120、S122、S124、S126、S128、S130、S132、S134、S136、S138、S140、S141、S142、S144、S146、S148、S150、S152、S154、S156、S158、S160、S162、S164、S166、S168、S170:步驟

第1圖為本發明實施例之液位控制設備之外觀示意圖。

第2圖為本發明實施例之液位控制設備之部分元件示意圖。

第3圖與第4圖為本發明實施例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液位控制設備10之外觀示意圖，第2圖為本發明實施例之液位控制設備10之部分元件示意圖。液位控制設備10可包含主槽體12、儲液槽14、幫浦16以及連通歧管18。主槽體12內可容置冷卻液體，用來浸泡發熱裝置。主槽體12之數量可為一個或多個，實際數量不限於圖示態樣，端依設計需求而定。主槽體12可具有一輸送口20以及第一液位偵測器22。輸送口20可形成在鄰近主槽體12之底部的位置。第一液位偵測器22則設置在鄰近主槽體12之頂部的位置。

儲液槽14可容置冷卻液體，視需求補充冷卻液體給主槽體12，或是接收主槽體12排出的冷卻液體。儲液槽14可具有流體接口24以及第二液位偵測器26。幫浦16可位於主槽體12與儲液槽14之間，具有出口28與入口30。幫浦16係利用連通歧管18連結主槽體12與儲液槽14。連通歧管18可包含補液管32以及排液管34。補液管32可進一步分成第一補液區段36與第二補液區段38。第一補液區段36之兩端可分別連結流體接口24和入口30。第二補液區段38之兩端則分別連結出口28和輸送口20。再者，排液管34可進一步分成第一排液區段40與第二排液區段42。第一排液區段40之兩端可分別連結輸送口20和入口30，第二排液區段42之兩端則分別連結出口28和流體接口24。

此實施例中，第一液位偵測器22可包含第一液位計44和第二液位計46，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44相對於主槽體12之底部的距離大於第二液位計46相對於主槽體12之底部的距離。第一液位計44可用來偵測主槽體12內的液位上限。第二液位計46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44和/或第二液位計46的位置；由於輸送口20位於主槽體12的底部，故第一液位計44與第二液位計46的可變動位置不會受到輸送口20之影響。

在其它的可能變化態樣中，第一液位偵測器22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22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48和第二液位計50，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48相對於儲液槽14之底部的距離大於第二液位計50相對於儲液槽14之底部的距離。第一液位計48可用來偵測儲液槽14內的液位上限。第二液位計50則用來偵測儲液槽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22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22設計成連續型液位計。

液位控制設備10可進一步包含主槽體補液控制器52、主槽體排液控制器54、儲液槽補液控制器56、儲液槽排液控制器58以及運算處理器60。主槽體補液控制器52可設置在第二補液區段38，用來控制主槽體12與補液管32之間的流通。主槽體排液控制器54可設置在第一排液區段40，用來控制主槽體12與排液管34之間的流通。儲液槽補液控制器56可設置在第一補液區段36，用來控制儲液槽14與補液管32之間的流通。儲液槽排液控制器58可設置在第二排液區段42，用來控制儲液槽14與排液管34之間的流通。

運算處理器60可電連接主槽體補液控制器52、主槽體排液控制器54、儲液槽補液控制器56以及儲液槽排液控制器58。運算處理器60可能是獨立的外部處理器，以有線或無線方式連接於液位控制設備10內部的電子元件。或者，運算處理器60還可能是液位控制設備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。運算處理器係分析第一液位偵測器22與第二液位偵測器26之偵測結果，輸出相應的控制指令到主槽體補液控制器52、主槽體排液控制器54、儲液槽補液控制器56和儲液槽排液控制器58以驅動幫浦16。

主槽體12可利用Y型配管等接管方式連通於幫浦16，例如Y型配管的同側兩端分別連接第二補液區段38與第一排液區段40，Y型配管的另一側的一端則連接主槽體12的輸送口20。儲液槽14也可利用Y型配管等接管方式連通於幫浦16，例如Y型配管的同側兩端分別連接第一補液區段36與第二排液區段42，Y型配管的另一側的一端則連接儲液槽14的流體接口24。主槽體12的第一液位偵測器22遠高於輸送口20，意即主槽體12的液位上限與液位下限皆高於輸送口20。再者，儲液槽14的液位下限需高於流體接口24，可避免幫浦16吸入空氣而通過補液管32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。

請參閱第3圖與第4圖，第3圖與第4圖為本發明實施例之液位控制設備10之操作流程圖。首先執行步驟S100，關閉幫浦16、主槽體補液控制器52、主槽體排液控制器54、儲液槽補液控制器56與儲液槽排液控制器58，並且設定參數V3、參數V4以及參數P為零。參數V3係代表當下使用儲液槽補液控制器56進行液位控制的主槽體12的數量。參數V4另代表當下使用儲液槽排液控制器58進行液位控制的主槽體12的數量。參數P則代表當下使用幫浦16進行液位控制的主槽體12的數量。

接著，執行步驟S102，監控主槽體12的第一下限值。若第一液位偵測器22發出第一下限警報，執行步驟S104以監控儲液槽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S106，關閉系統並發出主槽體12與儲液槽14的液位偏低警告。若第二液位偵測器26沒有發出第二下限警報，執行步驟S108，進行補液流程且判讀儲液槽補液控制器56與幫浦16的狀態。若沒有主槽體12進行液位控制，執行步驟S110以開啟幫浦16、主槽體補液控制器52與儲液槽補液控制器56，並且調整參數V3和參數P的數值。若幫浦16開啟，執行步驟S112以判斷其它主槽體12是否進行液位控制。如有其它主槽體12進行排液流程，執行步驟S114以開啟主槽體補液控制器52與儲液槽補液控制器56，並且增加參數V3和參數P的數值。如有其它主槽體12進行補液流程，執行步驟S116以開啟主槽體補液控制器52，並且增加參數V3和參數P的數值。

開始補液流程後，會間隔一段固定時段再執行步驟S118以確認主槽體12的液位。若第一液位偵測器22沒有發出第一下限警報，執行步驟S120以結束補液流程並判讀參數P。若參數P表示只有一個主槽體12在進行液位控制，執行步驟S122以關閉幫浦16、主槽體補液控制器52與儲液槽補液控制器56，並設定參數P與參數V3為零。若參數P表示不只一個主槽體12在進行液位控制，則執行步驟S124以判斷儲液槽補液控制器56的當下模式。如儲液槽補液控制器56處於啟動模式時，表示多個主槽體12在進行液位控制、但只有一個主槽體12進行補液流程，故執行步驟126以關閉主槽體補液控制器52與儲液槽補液控制器56，並減少參數P的數值、且設定參數V3為零。如儲液槽補液控制器56非處於啟動模式時，表示有其它主槽體12在進行補液流程，故執行步驟128以關閉主槽體補液控制器52，並且減少參數P與參數V3的數值。

若第一液位偵測器22仍發出第一下限警報，執行步驟S130以確認儲液槽14的液位。如第二液位偵測器26沒有發出第二下限警報，跳轉到步驟S118。如第二液位偵測器26發出第二下限警報，執行步驟S132以結束補液流程，並且比較參數P與參數V3。如參數P相等於參數V3，表示只有補液流程在進行，故執行步驟S134以關閉所有主槽體12的主槽體補液控制器52、幫浦16以及儲液槽補液控制器56，並且設定參數P與參數V3為零。如參數P不相等於參數V3，表示有其它主槽體12在進行排液流程，故行步驟S136以關閉儲液槽補液控制器56與所有主槽體12的主槽體補液控制器52，並且設定參數P相等於參數V4。

在步驟S102之後，若第一液位偵測器22沒有發出第一下限警報，執行步驟S138以偵測主槽體12的液位上限。若第一液位偵測器22沒有發出第一上限警報，跳轉到步驟S102。若第一液位偵測器22發出第一上限警報，執行步驟S140以偵測儲液槽14的液位上限。若第二液位偵測器26發出第二上限警報，執行步驟S141以發出主槽體12與儲液槽14的液位偏高警告。若第二液位偵測器26沒有發出第二上限警報，執行步驟S142以開啟排液流程，並且判讀參數P。如參數P等於零，表示當前沒有主槽體12進行液位控制，故執行步驟S144以開啟幫浦16、主槽體排液控制器54與儲液槽排液控制器58，並且調整參數P與參數V4的數值。如幫浦16開啟，執行步驟S146以判定其它主槽體12是否進行液位控制。若其它主槽體12進行補液流程，執行步驟S148以開啟主槽體排液控制器54與儲液槽排液控制器58，並且增加參數P的數值。若其它主槽體12進行排液流程，執行步驟S150以開啟主槽體排液控制器54，並且增加參數P與參數V4的數值。

開始排液流程後，會間隔一段固定時段再執行步驟S152以確認主槽體12的液位。若第一液位偵測器22沒有發出第一上限警報，執行步驟S154以結束排液流程，並且分析參數P與參數V4。若參數P表示只有一個主槽體12在進行液位控制，執行步驟S156以關閉幫浦16、主槽體排液控制器54與儲液槽排液控制器58，並且設定參數P與參數V4的數值為零。若參數P表示不只一個主槽體12在進行液位控制，則執行步驟S158以判斷儲液槽排液控制器58的當下模式。如儲液槽排液控制器58處於啟動模式時，表示有其它主槽體12在進行補液流程，而只有單個主槽體12在進行排液流程，執行步驟S160以關閉主槽體排液控制器54與儲液槽排液控制器58，並調整參數P且設定參數V4的數值為零。如儲液槽排液控制器58處於非啟動模式時，表示有其它主槽體12在進行排液流程，執行步驟S162以關閉主槽體排液控制器54，並且調整參數P與參數V4的數值。

若第一液位偵測器22發出第一上限警報，執行步驟S164以確認儲液槽14的液位。如第二液位偵測器26沒有發出第二上限警報，跳轉到步驟S152。如第二液位偵測器26發出第二上限警報，執行步驟S166以結束排液流程，發出主槽體12與儲液槽14的液位偏高警告，並且比較參數P與參數V4。如參數P相等於參數V4，表示沒有主槽體12在進行補液流程，故執行步驟S168以關閉幫浦16、儲液槽排液控制器58、與所有主槽體12的主槽體排液控制器54，並設定參數P與參數V4的數值為零。如參數P不相等於參數V4，表示有其它主槽體12在進行補液流程，執行步驟S170以關閉儲液槽排液控制器58、與所有主槽體12的主槽體排液控制器54，並設定參數P相等於參數V3，且設定參數V4的數值為零。直到主槽體12的液位介於液位上限與液位下限之間，此狀態正常而結束此輪的液位控制。

綜上所述，本發明的液位控制設備只在儲液槽設計單一個流體接口，可避免冷卻液體排出與流入時彼此影響干擾，可有效降低流場複雜度來提高幫浦的性能，還可進一步避免空氣進入幫浦而造成幫浦的損毀。此外，本發明的幫浦可同時對每一個主槽體提供排液與補液的功能，若需要加裝備用幫浦，只需針對原有幫浦修改為串聯或並聯幫浦，相較於習知技術的雙幫浦設計可減少所需幫浦數量，有效降低液位控制設備的硬體成本。在本發明的可能實施例中，本發明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。