專利名稱：冷凝感測裝置、電子設(shè)備以及冷凝感測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下文中，公開的實施例涉及檢測由冷凝作用產(chǎn)生的水滴以感測冷凝的冷凝感測裝置。
背景技術(shù)：
當電子設(shè)備的部件的溫度下降到周圍環(huán)境的露點以下時，在電子設(shè)備的部件上發(fā)生冷凝。由冷凝作用產(chǎn)生的濕氣可以引起電子設(shè)備中金屬部件的銹蝕，電子設(shè)備的電路中電極之間的短路，以及冷凝導致的其它故障。
通常，對液冷電子設(shè)備所安裝的環(huán)境的溫度和濕度以及冷卻劑的溫度進行控制，從而避免冷凝。然而，如果空調(diào)不正常工作或冷卻劑輸出裝置經(jīng)歷異常溫度，則冷卻劑的溫度降低到電子設(shè)備處的露點以下，且在電子設(shè)備內(nèi)部發(fā)生冷凝。甚至在這種條件下，電子設(shè)備也可能被打開或保持工作。在這種情況下，當由電子設(shè)備中的冷凝產(chǎn)生的水的量超過特定限制時，會在電子設(shè)備的電子電路中的電極之間發(fā)生短路，且該短路可能引起電子電路的不正常工作、電路的燒毀或其它故障。為了防止冷凝引起的故障，提出了提供一種電子設(shè)備中的冷凝傳感器以感測冷凝。在該提議中，當冷凝傳感器感測到冷凝時，可以防止電子設(shè)備打開，或可以對電子設(shè)備內(nèi)部進行干燥。存在各種類型的冷凝傳感器。ー種已知的冷凝水傳感器通過感測由冷凝產(chǎn)生的水滴流出并流到感測部分來感測冷凝。這種類型的冷凝水傳感器通常包括由金屬或任何其它材料制成的趨向于發(fā)生冷凝的測量板，且在該測量板的部分中提供水滴傳感器(液體傳感器)。即，測量板具有通過冷凝產(chǎn)生的水滴流到水滴傳感器的結(jié)構(gòu)，水滴傳感器檢測流到其的水滴以感測冷凝。圖IA和圖IB描述上述冷凝水傳感器感測冷凝所基于的原理。測量板I例如是由金屬或趨向于發(fā)生冷凝的材料制成的板型構(gòu)件。通過冷凝產(chǎn)生的水滴在測量板I上生長，并沿著測量板I的表面流下。水滴傳感器2包括附到測量板I的下部的光導3、朝光導3發(fā)光的光源4，以及接收從光導3反射出的光并且檢測接收的光的強度的接收器5。光導3是棱形構(gòu)件，且具有反射來自光源4的光的傾斜表面3a以及進一步將該反射的光朝接收器5反射的另ー傾斜表面3b。具體地,從光源4發(fā)射的光被從傾斜表面3a反射出，進ー步從傾斜表面3b反射出，并入射在接收器5上。接收器5檢測入射到其上的光的強度，并輸出檢測結(jié)果。在測量板I上沒有發(fā)生冷凝或冷凝的量小時，在光導3的傾斜表面3a和測量板I的表面之間存在空氣隙，如圖IA中所示。因此，從光源4發(fā)射的光被從傾斜表面3a全反射出以進入接收器5，然后，接收器5接收強度基本等于從光源4發(fā)射的光的強度的光。另ー方面，當在測量板I上發(fā)生冷凝且水滴產(chǎn)生并流下時，流下的水滴積累在光導3的傾斜表面3a和測量板I的表面之間，如圖IB所示。當水滴附到光導3的傾斜表面3a吋，入射到傾斜表面3a上的光的部分穿透水滴，從而組織發(fā)生在傾斜表面3a處的全反射。于是，從傾斜表面3a反射出的光的強度降低，因此，進一歩從傾斜表面3b反射的且由接收器5接收的光的強度低于從光源4發(fā)射的光的強度。如上所述，檢測入射在接收器5上的光的強度的任何降低允許傳感器感測到水滴附到了傾斜表面3a，從而感測到冷凝。作為用于如上所述基于當水滴附著時光傳輸?shù)母淖儥z測水滴已經(jīng)附著的方法的實例，提出了用于檢測汽車的防風罩上的水滴的方法。然而，在日本特開專利公報10-311786號中公開的用于檢測水滴的方法是用于檢測附著到汽車的防風罩的水滴(諸如雨滴)的方法，而不是用于檢測由冷凝作用產(chǎn)生的水滴的方法。日本特開專利公報10-311786號
如圖IA和圖IB中所示，在用于檢測通過測量板I上的冷凝產(chǎn)生的水滴的方法中，只可以在通過冷凝而形成大的水滴之后檢測到冷凝。然而，在形成生長到足夠大的水滴以在其自身重力下流下之前，環(huán)境可能已經(jīng)達到通過冷凝產(chǎn)生大量小水滴的狀態(tài)。由冷凝產(chǎn)生的水滴開始流動并在特定的量由水滴傳感器檢測到通常會花費幾分鐘到幾十分鐘，盡管時間段取決于水滴傳感器安裝的環(huán)境的溫度和濕度。此外，在具有緊湊封裝的部件的電子設(shè)備中，只有有限區(qū)域可以用來收集由冷凝產(chǎn)生的水滴；在這種情況下，甚至在冷凝的初始階段中產(chǎn)生的所有收集的水滴可能不產(chǎn)生足夠的、水滴傳感器能夠進行檢測的水量。在這種情況下，要求保持收集由冷凝產(chǎn)生的水滴，而收集充足量的水會花較長時間。

發(fā)明內(nèi)容
可以想見當上述冷凝水傳感器感測到冷凝時，冷凝已經(jīng)在電子設(shè)備中發(fā)生。這些實施例的目的是提供ー種能夠更加快速地檢測冷凝的冷凝感測裝置。根據(jù)實施例的一方面，提供一種檢測由冷凝作用產(chǎn)生的水滴以感測冷凝的冷凝感測裝置。該冷凝感測裝置包括冷凝產(chǎn)生部分，其具有在其上發(fā)生冷凝的表面、形成在冷凝產(chǎn)生部分的所述表面上的凹入和凸出，以及水滴檢測部分，檢測在冷凝產(chǎn)生部分中發(fā)生的由冷凝產(chǎn)生的水滴。安裝冷凝感測裝置，使得冷凝產(chǎn)生部分的表面沿與水平方向相交的方向延伸，且凹入和凸出被布置在水滴檢測部分上方。實施例的另一方面，提供一種用于感測電子設(shè)備中的冷凝的冷凝感測方法。該方法包括使冷凝發(fā)生在冷凝產(chǎn)生部分的表面上，使由冷凝產(chǎn)生的水滴沿在冷凝產(chǎn)生部分的表面上形成的凹入和凸出移動，使得水滴被引入水滴檢測部分中，并通過使用水滴檢測部分來檢測水滴，并輸出冷凝檢測信號。


圖IA和圖IB描述檢測水滴所基于的原理；圖2示出根據(jù)第一實施例的電子設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)。圖3是圖2所示的冷凝感測裝置的前視圖；圖4是沿著圖3所示的線IV-IV所取的截面圖；圖5是示出凹入和凸出的另ー實例的截面圖；圖6是用于通過使用冷凝感測裝置感測冷凝的冷凝感測過程的流程圖7示出表示通過測量到達用于冷凝水收集器板的各種形狀的凹入和凸出的水滴傳感器的水量(到達傳感器的水的量)獲得的結(jié)果的曲線圖；圖8是具有曲線形凹入和凸出或溝槽的冷凝水收集器板的前視圖；圖9是根據(jù)第二實施例的冷凝水收集器板的前視圖；圖10是圖9中所示的冷凝水收集器板的側(cè)視圖；圖11是具有溝槽形凹入和在其上進ー步提供有小突起的凸出的冷凝水收集器板的前視圖；圖12是圖11中所示的冷凝水收集器板的側(cè)視圖；以及
圖13是具有沿冷凝水收集器板延伸的傾斜凹入和凸出或溝槽以及設(shè)置在凹入和凸出或溝槽上的突起的冷凝水收集器板的前視圖。
具體實施例方式下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。接下來將參考附圖描述各實施例。圖2示出根據(jù)第一實施例的電子設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)。圖2中所示電子設(shè)備是包括基于水的冷卻機構(gòu)的電子設(shè)備或服務器。圖2中所示的電子設(shè)備10包括水冷電子裝置12和將冷卻水提供給水冷電子裝置12的冷卻水提供器14。水冷電子裝置12例如與上述服務器相對應。在水冷電子裝置12中提供冷卻水經(jīng)由其循環(huán)的冷卻水路徑(未示出)，并將由冷卻水提供器14產(chǎn)生的低溫冷卻水(下文中稱為冷卻水)經(jīng)由冷卻水流入管道16提供到冷卻水路徑中。當冷卻水流經(jīng)冷卻水路徑時，水冷電子裝置12內(nèi)部的熱產(chǎn)生部分和其它部件被冷卻。在水冷電子裝置12中加熱成高溫水的冷卻水(下文中稱為加熱水)流經(jīng)冷卻水流出管道18返回到冷卻水提供器14，在冷卻水提供器14中，加熱水被再次冷卻成冷卻水，并提供到水冷電子裝置12。不對作為通過使用已知冷卻機制將加熱水冷卻成冷卻水的裝置的冷卻水提供器14進行詳細描述。水冷電子裝置12是服務器、計算機或者包括已知基于水的冷卻機制的電子設(shè)備，不對水冷電子裝置12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行詳細描述。在本實施例中，提供感測水冷電子裝置12中的冷凝的冷凝感測裝置20。冷凝感測裝置20被布置在經(jīng)由其提供來自冷卻水提供器14的冷卻水的冷卻水流入管道16和水冷電子裝置12之間。冷凝感測裝置20包括冷凝水收集器板22和提供在冷凝水收集器板22的下部的水滴傳感器(水滴檢測部分)24。冷凝水收集器板22是由不銹鋼、鋁或在其表面趨向發(fā)生冷凝的材料制成的板型構(gòu)件，且冷卻水經(jīng)其流動的冷卻水路徑22a(見圖3)被形成在冷凝水收集器板22中。冷卻水路徑22a的一端被連接到上述冷卻水流入管道16，且冷卻水路徑22a的另一端被連接到連接管道26。連接管道26被連接到水冷電子裝置12中的冷卻水路徑。從冷卻水提供器14經(jīng)由冷卻水流入管道16提供的冷卻水因而首先進入冷凝水連接器板22中的冷卻水路徑22a，并流入冷凝水收集器板22內(nèi)部，然后被經(jīng)由連接管道26提供到水冷電子裝置12中的冷卻水路徑。因此，用來自冷卻水提供器14的冷卻水冷卻冷凝水收集器板22，使得冷凝水收集器板22的溫度達到冷卻水的溫度。冷凝水收集器板22被布置在水冷電子裝置12的空氣進入開ロ附近，因此，冷凝水收集器板22周圍的環(huán)境(溫度、濕度)與水冷電子裝置12中的環(huán)境(溫度、濕度)相同或相似。在這種結(jié)構(gòu)中，當在水冷電子裝置12中發(fā)生冷凝時，冷凝水收集器板22的表面也發(fā)生冷凝。冷凝水收集器板22是允許發(fā)生冷凝的冷凝產(chǎn)生部分的示例。當在冷凝水收集器板22的表面上發(fā)生冷凝且繼續(xù)進行時，水滴產(chǎn)生。水滴隨著冷凝的繼續(xù)而生長，最終因為表面張カ不能保持大的水滴而沿著冷凝水收集器板22的表面流下。流下的水滴被引導到提供于冷凝水收集器板22的下部的水滴傳感器24，并在其上積累。當積累的水滴量達到預定值時水滴，并將表示感測到水滴的信號輸出。為了如上所述將通過冷凝產(chǎn)生的水滴引導到位于下部的水滴傳感器24，優(yōu)選這樣確定冷凝水收集器板22的朝向使得冷凝發(fā)生的表面豎直的延伸。然而，冷凝水收集器板22不需豎直的延伸，只要不水平延伸即可，水平延伸使得水滴不能流動。即，冷凝水收集器板22的表面可以沿與水平方向相交的方向延伸。圖3是冷凝水收集器板22的前視圖。凹入和凸出形成在冷凝水收集器板22的表面上。凹入和凸出(包括伸長的凹入或溝槽)從豎直定向的冷凝水收集器板22的上邊緣到下邊緣延伸。冷凝水收集器板22的表面上的冷凝水生長成的水滴沿該表面上的凹入和凸出流動到作為水滴檢測部分示例的水滴傳感器23，并積累在那里。圖4是沿圖3中的線IV-IV所取的截面圖，示出凹入和凸出的橫截面。在圖4中所示的例子中，凹入和凸出之間的高度差是d/2，其中，d表示凹入和凸出之間的距離(間隔)。形成從冷凝水收集器板22的表面上的上邊緣到下邊緣延伸的凹入和凸出使得表面面積增加，并且與表面是簡單的平面相比，促進了在表面上通過冷凝產(chǎn)生的水滴的生長，從而水滴更加快速地開始流動。此外，用凹入和凸出引導流動的水滴，并引向冷凝水收集器板22的下邊緣，從而水滴趨向快速地到達布置在下邊緣處的水滴傳感器24。因此，在冷凝水收集器板22的表面上形成凹入和凸出允許水滴傳感器24在冷凝發(fā)生之后快速地接收可檢測量的水，從而可以快速感測到冷凝。當凹入和凸出中每ー個凹入的寬度太小時，水滴被留在凹入中，不能沿凹入和凸出向下流動。因此優(yōu)選將每ー個凹入的寬度設(shè)置為大于每一流動的水滴的直徑。圖5是示出凹入和凸出的另ー個例子的截面圖，在該例子中，每ー個凹入具有溝槽形狀。在圖5所示的例子中，凹入和凸出之間的距離(間隔)被設(shè)置為d，且每ー個凹槽的深度(對應于凹入和凸出之間的高度差)被設(shè)置為相同的值d。可以通過増加凹入和凸出之間的高度差來増加表面面積。在圖5中所示的截面形狀中，每ー個凹入取為溝槽，相鄰凸出之間的間隔可以認為對應于凹入。即，可以在冷凝水收集器板22的表面上形成溝槽以提供凹入和凸出，或者形成凸出以提供凹入和凸出。凹入和凸出的截面形狀不限于在圖4和圖5中說明的形狀，可以是任何増加表面面積以促進冷凝和向下引導水滴的形狀。將參考圖6描述用于通過使用冷凝感測裝置感測冷凝的冷凝感測方法。圖6是冷 凝感測過程的流程圖。在冷凝感測過程開始之后，電子設(shè)備10的控制器首先從冷凝感測裝置20獲取信號(步驟SI)。電子設(shè)備10的控制器判斷來自冷凝感測裝置20的信號是否表示檢測到了水滴(步驟S2)。當步驟S2中的判斷結(jié)果示出來自冷凝感測裝置20的信號不表示已經(jīng)檢測到水滴時，控制返回到步驟SI，且控制器再次從冷凝感測裝置20獲取信號。
另ー方面，當步驟S2中的判斷結(jié)果示出來自冷凝感測裝置20的信號表示已經(jīng)檢測到水滴吋，控制進行到步驟S3。在步驟S3中，控制器關(guān)斷(關(guān)閉)電子設(shè)備10。此刻，顯示裝置可以通知操作者，或者可以發(fā)出警報以通知操作者發(fā)生了冷凝?？蛇x擇地，代替關(guān)閉電子設(shè)備10，可以對水冷電子設(shè)備12的內(nèi)部進行干燥，使得冷凝的量降低。根據(jù)上述冷凝感測方法，因為上述冷凝感測裝置20被用于感測冷凝，所以可以在冷凝發(fā)生之后快速地感測冷凝。即，通過使用在其上提供有凹入和凸出的冷凝水收集器板22來收集通過冷凝產(chǎn)生的水滴來快速地感測冷凝。于是，在水冷電子裝置12中的冷凝量(由冷凝產(chǎn)生的水量)達到引起問題的值之前，可以關(guān)閉水冷電子裝置12，或者采取任何其它合適的措施。從而可以可靠地防止由冷凝導致的故障。圖7示出表示通過計算到達用于上述冷凝水收集器板22的各種形狀的凹入和凸出的水滴傳感器24的水量(到達傳感器的水的量)獲得的結(jié)果的曲線圖。計算條件如下 安裝電子設(shè)備的環(huán)境當空調(diào)正常工作時，房間溫度是25°C，且濕度是50% (露點13. 9V )。當空調(diào)非正常工作時，房間溫度是28°C，且濕度是70% (露點22. (TC )。-冷卻水的溫度16°C-冷凝水收集器板的大小50mmX50mm-豎直延伸的凹入和凸出的形狀d= IOmm-緊挨開始流動之前的水層厚度0.2mm (水滴的大小一小0. 4mm)-水滴傳感器檢測水滴所要求的水量Iml圖7中連接標志“白菱形”的線表示由具有平表面的冷凝水收集器板22上的冷凝引起的水量増加。曲線圖示出冷凝水收集器板22的表面上的水量在冷凝發(fā)生后隨時間增カロ。圖7中連接標志“黑正方形”的線表示當冷凝水收集器板22的表面是平的時到達水滴傳感器24的水量。曲線圖示出水滴在冷凝發(fā)生后大約5分鐘開始到達水滴傳感器24。圖7中連接標志X的線表示當在圖4中示出的凹入和凸出被提供在冷凝水收集器板22表面上時到達水滴傳感器24的水量。曲線圖示出在冷凝發(fā)生之后大約5分鐘水滴開始到達水滴傳感器24，且與表面是平的情況相比，到達水滴傳感器24的水量更加快速地増加。圖7中連接標志*的線表示當在圖5中示出的凹入和凸出被提供在冷凝水收集器板22表面上時到達水滴傳感器24的水量。曲線圖示出在冷凝發(fā)生之后大約5分鐘水滴開始到達水滴傳感器24，且與提供圖4中所示的凹入和凸出的情況相比，到達水滴傳感器24的水量更加快速地増加。總而言之，在圖7所示的例子中，與表面是平的情況相比，在提供圖4或圖5中所示的凹入和凸出的情況中，到達水滴傳感器24的水量更快地増加。在圖4所示凹入和凸出的情況和圖5的情況之間進行比較，經(jīng)由圖5所示的凹入和凸出到達水滴傳感器24的水量比經(jīng)由圖4所示的凹入和凸出到達水滴傳感器24的水量更快地増加，因此，與在后者的情況中相比，在前者中可以更快地感測到冷凝。圖7中連接標志“白三角形”的線表示當凹入和凸出(或溝槽)中的每ー凹入具有減小的寬度時到達水滴傳感器24的水量。當凹入和凸出中每ー個凹入的寬度(溝槽的寬度)窄時，水滴附到每一凹入的兩個壁上，并發(fā)生毛細管作用。在這種情況下，水滴不趨向于通過重力流下。因此，水滴到達水滴傳感器24花費較長的時間，大約9分鐘。因此要求將凹入和凸出中每ー凹入的寬度設(shè)置為大于流下的水滴的直徑。
圖7中所示的計算結(jié)果還示出下面的點I)當冷凝水收集器板的溫度(16°C )降低到露點22. (TC之下吋，發(fā)生冷凝，并且通過冷凝產(chǎn)生的水量與冷凝發(fā)生之后的時間成比例的増加。2)該三種類型的表面(“平表面”、“圖4中的凹入和凸出”以及“圖5中的凹入和凸出”)上的水層具有相同的厚度，并在冷凝發(fā)生之后5分鐘增加到0. 2mm，且水滴開始流下。由于沿三種表面流動的水滴具有相同的表面密度，所以沿具有更大面積的表面流動的水滴導致更大量的水到達水滴傳感器。3)在“窄溝槽寬度”(溝槽寬度=0. 2mm)的情況下，由于毛細管作用水滴不流下，直到水滴的一部分附到并填充溝槽(9分鐘)，且水滴在9分鐘之后開始流動。從冷凝開始的時刻到水滴傳感器響應的時刻的總時間段ta是ta = tO+tl。在該表達式中，to表示從冷凝開始的時刻到水滴開始流動的時刻的時間段，tl表示從水滴開始流動的時刻到水滴傳感器響應的時刻的時間段。下面的表總結(jié)三種類型表面(“平表面”、“圖4中的凹入和凸出”和“圖5中的凹入和凸出”)的計算結(jié)果。注意到作為從冷凝開始時刻到水滴開始流動時刻的時間段的時間段t0是5分鐘。[表 I]
權(quán)利要求
1.ー種冷凝感測裝置，其檢測水滴以感測冷凝，所述冷凝感測裝置包括 具有凹入和凸出的表面；以及 水滴檢測器，其檢測由所述表面上的凹入中的任一凹入引導的水滴。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷凝感測裝置， 其中，提供所述冷凝感測裝置，使得所述表面沿與水平方向相交的方向延伸，且所述凹入和凸出被布置在所述水滴檢測器上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷凝感測裝置， 其中，形成在冷凝產(chǎn)生部分的所述表面上的所述凹入和凸出包括彼此平行地延伸的多個伸長的凹入或溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷凝感測裝置， 其中，形成在所述冷凝產(chǎn)生部分的所述表面上的所述凹入和凸出包括彎曲或傾斜的、并沿所述表面延伸的多個伸長的凹入或溝槽，且所述凹入或溝槽中的每ー個凹入或溝槽的一端面對水滴檢測部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷凝感測裝置，還包括 形成在所述冷凝產(chǎn)生部分的表面上的多個突起。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凝感測裝置，還包括 形成在所述冷凝產(chǎn)生部分的表面上的多個突起。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷凝感測裝置，還包括 形成在所述冷凝產(chǎn)生部分的表面上的多個突起。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷凝感測裝置， 其中，形成在所述冷凝產(chǎn)生部分的表面上的所述凹入和突起包括從所述表面突起的多個突起。
9.一種電子裝置，包括 水冷電子裝置，具有設(shè)置在其中的冷卻水管； 冷凝感測裝置，布置在所述水冷電子裝置的附近；以及 冷卻水提供器，經(jīng)由所述冷凝感測裝置將冷卻的水提供到所述水冷電子裝置， 其中，所述冷凝感測裝置包括 冷凝產(chǎn)生部分，其具有發(fā)生冷凝的表面； 凹入和凸出，形成在所述冷凝產(chǎn)生部分的表面上；以及 水滴檢測部分，檢測通過發(fā)生在所述冷凝產(chǎn)生部分中的冷凝產(chǎn)生的水滴， 其中，所述冷凝感測裝置被安裝為使得所述冷凝產(chǎn)生部分的表面沿與水平方向相交的方向延伸，且所述凹入和凸出被布置在所述水滴檢測部分上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子設(shè)備，還包括 控制器，基于來自所述冷凝感測裝置的冷凝檢測信號關(guān)斷所述水冷電子裝置。
11.ー種冷凝感測方法，用于感測電子設(shè)備中的冷凝，所述方法包括 使冷凝發(fā)生在冷凝產(chǎn)生部分的表面上； 使通過所述冷凝產(chǎn)生的水滴沿著形成在所述冷凝產(chǎn)生部分的表面上的凹入和凸出移動，使得水滴被引入到水滴檢測部分中；以及 通過使用所述水滴檢測部分檢測所述水滴，并輸出冷凝檢測信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冷凝感測方法，還包括基于所述冷凝檢測信號關(guān)斷所述電子設(shè)備。
全文摘要
提供一種冷凝感測裝置、電子設(shè)備以及冷凝感測方法。冷凝感測裝置檢測水滴以感測冷凝，其包括具有凹入和凸出的表面；以及水滴檢測器，其檢測由所述表面上的凹入中的任一凹入引導的水滴。
文檔編號G01N25/14GK102650603SQ201210039758
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者久保秀雄, 宗毅志 申請人:富士通株式會社