专利名称：冷凝感测装置、电子设备以及冷凝感测方法
技术领域：
下文中，公开的实施例涉及检测由冷凝作用产生的水滴以感测冷凝的冷凝感测装置。
背景技术：
当电子设备的部件的温度下降到周围环境的露点以下时，在电子设备的部件上发生冷凝。由冷凝作用产生的湿气可以引起电子设备中金属部件的锈蚀，电子设备的电路中电极之间的短路，以及冷凝导致的其它故障。
通常，对液冷电子设备所安装的环境的温度和湿度以及冷却剂的温度进行控制，从而避免冷凝。然而，如果空调不正常工作或冷却剂输出装置经历异常温度，则冷却剂的温度降低到电子设备处的露点以下，且在电子设备内部发生冷凝。甚至在这种条件下，电子设备也可能被打开或保持工作。在这种情况下，当由电子设备中的冷凝产生的水的量超过特定限制时，会在电子设备的电子电路中的电极之间发生短路，且该短路可能引起电子电路的不正常工作、电路的烧毁或其它故障。为了防止冷凝引起的故障，提出了提供一种电子设备中的冷凝传感器以感测冷凝。在该提议中，当冷凝传感器感测到冷凝时，可以防止电子设备打开，或可以对电子设备内部进行干燥。存在各种类型的冷凝传感器。ー种已知的冷凝水传感器通过感测由冷凝产生的水滴流出并流到感测部分来感测冷凝。这种类型的冷凝水传感器通常包括由金属或任何其它材料制成的趋向于发生冷凝的測量板，且在该測量板的部分中提供水滴传感器(液体传感器)。即，測量板具有通过冷凝产生的水滴流到水滴传感器的结构，水滴传感器检测流到其的水滴以感测冷凝。图IA和图IB描述上述冷凝水传感器感测冷凝所基于的原理。測量板I例如是由金属或趋向于发生冷凝的材料制成的板型构件。通过冷凝产生的水滴在測量板I上生长，并沿着測量板I的表面流下。水滴传感器2包括附到测量板I的下部的光导3、朝光导3发光的光源4，以及接收从光导3反射出的光并且检测接收的光的强度的接收器5。光导3是棱形构件，且具有反射来自光源4的光的倾斜表面3a以及进一步将该反射的光朝接收器5反射的另ー倾斜表面3b。具体地,从光源4发射的光被从倾斜表面3a反射出，进ー步从倾斜表面3b反射出，并入射在接收器5上。接收器5检测入射到其上的光的強度，并输出检测結果。在測量板I上没有发生冷凝或冷凝的量小时，在光导3的倾斜表面3a和測量板I的表面之间存在空气隙，如图IA中所示。因此，从光源4发射的光被从倾斜表面3a全反射出以进入接收器5，然后，接收器5接收强度基本等于从光源4发射的光的強度的光。另ー方面，当在測量板I上发生冷凝且水滴产生并流下时，流下的水滴积累在光导3的倾斜表面3a和測量板I的表面之间，如图IB所示。当水滴附到光导3的倾斜表面3a吋，入射到倾斜表面3a上的光的部分穿透水滴，从而组织发生在倾斜表面3a处的全反射。于是，从倾斜表面3a反射出的光的強度降低，因此，进一歩从倾斜表面3b反射的且由接收器5接收的光的強度低于从光源4发射的光的強度。如上所述，检测入射在接收器5上的光的強度的任何降低允许传感器感测到水滴附到了倾斜表面3a，从而感测到冷凝。作为用于如上所述基于当水滴附着时光传输的改变检测水滴已经附着的方法的实例，提出了用于检测汽车的防风罩上的水滴的方法。然而，在日本特开专利公报10-311786号中公开的用于检测水滴的方法是用于检测附着到汽车的防风罩的水滴(诸如雨滴)的方法，而不是用于检测由冷凝作用产生的水滴的方法。日本特开专利公报10-311786号
如图IA和图IB中所示，在用于检测通过测量板I上的冷凝产生的水滴的方法中，只可以在通过冷凝而形成大的水滴之后检测到冷凝。然而，在形成生长到足够大的水滴以在其自身重力下流下之前，环境可能已经达到通过冷凝产生大量小水滴的状态。由冷凝产生的水滴开始流动并在特定的量由水滴传感器检测到通常会花费几分钟到几十分钟，尽管时间段取决于水滴传感器安装的环境的温度和湿度。此外，在具有紧凑封装的部件的电子设备中，只有有限区域可以用来收集由冷凝产生的水滴；在这种情况下，甚至在冷凝的初始阶段中产生的所有收集的水滴可能不产生足够的、水滴传感器能够进行检测的水量。在这种情况下，要求保持收集由冷凝产生的水滴，而收集充足量的水会花较长时间。

发明内容
可以想见当上述冷凝水传感器感测到冷凝时，冷凝已经在电子设备中发生。这些实施例的目的是提供ー种能够更加快速地检测冷凝的冷凝感测装置。根据实施例的一方面，提供一种检测由冷凝作用产生的水滴以感测冷凝的冷凝感测装置。该冷凝感测装置包括冷凝产生部分，其具有在其上发生冷凝的表面、形成在冷凝产生部分的所述表面上的凹入和凸出，以及水滴检测部分，检测在冷凝产生部分中发生的由冷凝产生的水滴。安装冷凝感测装置，使得冷凝产生部分的表面沿与水平方向相交的方向延伸，且凹入和凸出被布置在水滴检测部分上方。实施例的另一方面，提供一种用于感测电子设备中的冷凝的冷凝感测方法。该方法包括使冷凝发生在冷凝产生部分的表面上，使由冷凝产生的水滴沿在冷凝产生部分的表面上形成的凹入和凸出移动，使得水滴被引入水滴检测部分中，并通过使用水滴检测部分来检测水滴，并输出冷凝检测信号。


图IA和图IB描述检测水滴所基于的原理；图2示出根据第一实施例的电子设备的示意结构。图3是图2所示的冷凝感测装置的前视图；图4是沿着图3所示的线IV-IV所取的截面图；图5是示出凹入和凸出的另ー实例的截面图；图6是用于通过使用冷凝感测装置感测冷凝的冷凝感测过程的流程图7示出表示通过测量到达用于冷凝水收集器板的各种形状的凹入和凸出的水滴传感器的水量(到达传感器的水的量)获得的结果的曲线图；图8是具有曲线形凹入和凸出或沟槽的冷凝水收集器板的前视图；图9是根据第二实施例的冷凝水收集器板的前视图；图10是图9中所示的冷凝水收集器板的侧视图；图11是具有沟槽形凹入和在其上进ー步提供有小突起的凸出的冷凝水收集器板的前视图；图12是图11中所示的冷凝水收集器板的侧视图；以及
图13是具有沿冷凝水收集器板延伸的倾斜凹入和凸出或沟槽以及设置在凹入和凸出或沟槽上的突起的冷凝水收集器板的前视图。
具体实施例方式下文中，将參考附图描述本发明的实施例。接下来将參考附图描述各实施例。图2示出根据第一实施例的电子设备的示意结构。图2中所示电子设备是包括基于水的冷却机构的电子设备或服务器。图2中所示的电子设备10包括水冷电子装置12和将冷却水提供给水冷电子装置12的冷却水提供器14。水冷电子装置12例如与上述服务器相对应。在水冷电子装置12中提供冷却水经由其循环的冷却水路径(未示出)，并将由冷却水提供器14产生的低温冷却水(下文中称为冷却水)经由冷却水流入管道16提供到冷却水路径中。当冷却水流经冷却水路径时，水冷电子装置12内部的热产生部分和其它部件被冷却。在水冷电子装置12中加热成高温水的冷却水(下文中称为加热水)流经冷却水流出管道18返回到冷却水提供器14，在冷却水提供器14中，加热水被再次冷却成冷却水，并提供到水冷电子装置12。不对作为通过使用已知冷却机制将加热水冷却成冷却水的装置的冷却水提供器14进行详细描述。水冷电子装置12是服务器、计算机或者包括已知基于水的冷却机制的电子设备，不对水冷电子装置12的内部结构进行详细描述。在本实施例中，提供感测水冷电子装置12中的冷凝的冷凝感测装置20。冷凝感测装置20被布置在经由其提供来自冷却水提供器14的冷却水的冷却水流入管道16和水冷电子装置12之间。冷凝感测装置20包括冷凝水收集器板22和提供在冷凝水收集器板22的下部的水滴传感器(水滴检测部分)24。冷凝水收集器板22是由不锈钢、铝或在其表面趋向发生冷凝的材料制成的板型构件，且冷却水经其流动的冷却水路径22a(见图3)被形成在冷凝水收集器板22中。冷却水路径22a的一端被连接到上述冷却水流入管道16，且冷却水路径22a的另一端被连接到连接管道26。连接管道26被连接到水冷电子装置12中的冷却水路径。从冷却水提供器14经由冷却水流入管道16提供的冷却水因而首先进入冷凝水连接器板22中的冷却水路径22a，并流入冷凝水收集器板22内部，然后被经由连接管道26提供到水冷电子装置12中的冷却水路径。因此，用来自冷却水提供器14的冷却水冷却冷凝水收集器板22，使得冷凝水收集器板22的温度达到冷却水的温度。冷凝水收集器板22被布置在水冷电子装置12的空气进入开ロ附近，因此，冷凝水收集器板22周围的环境(温度、湿度)与水冷电子装置12中的环境(温度、湿度)相同或相似。在这种结构中，当在水冷电子装置12中发生冷凝时，冷凝水收集器板22的表面也发生冷凝。冷凝水收集器板22是允许发生冷凝的冷凝产生部分的示例。当在冷凝水收集器板22的表面上发生冷凝且继续进行时，水滴产生。水滴随着冷凝的继续而生长，最終因为表面张カ不能保持大的水滴而沿着冷凝水收集器板22的表面流下。流下的水滴被引导到提供于冷凝水收集器板22的下部的水滴传感器24，并在其上积累。当积累的水滴量达到预定值时水滴，并将表示感测到水滴的信号输出。为了如上所述将通过冷凝产生的水滴引导到位于下部的水滴传感器24，优选这样确定冷凝水收集器板22的朝向使得冷凝发生的表面竖直的延伸。然而，冷凝水收集器板22不需竖直的延伸，只要不水平延伸即可，水平延伸使得水滴不能流动。即，冷凝水收集器板22的表面可以沿与水平方向相交的方向延伸。图3是冷凝水收集器板22的前视图。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(包括伸长的凹入或沟槽)从竖直定向的冷凝水收集器板22的上边缘到下边缘延伸。冷凝水收集器板22的表面上的冷凝水生长成的水滴沿该表面上的凹入和凸出流动到作为水滴检测部分示例的水滴传感器23，并积累在那里。图4是沿图3中的线IV-IV所取的截面图，示出凹入和凸出的横截面。在图4中所示的例子中，凹入和凸出之间的高度差是d/2，其中，d表示凹入和凸出之间的距离(间隔)。形成从冷凝水收集器板22的表面上的上边缘到下边缘延伸的凹入和凸出使得表面面积增加，并且与表面是简单的平面相比，促进了在表面上通过冷凝产生的水滴的生长，从而水滴更加快速地开始流动。此外，用凹入和凸出引导流动的水滴，并引向冷凝水收集器板22的下边缘，从而水滴趋向快速地到达布置在下边缘处的水滴传感器24。因此，在冷凝水收集器板22的表面上形成凹入和凸出允许水滴传感器24在冷凝发生之后快速地接收可检测量的水，从而可以快速感测到冷凝。当凹入和凸出中每ー个凹入的宽度太小时，水滴被留在凹入中，不能沿凹入和凸出向下流动。因此优选将每ー个凹入的宽度设置为大于每一流动的水滴的直径。图5是示出凹入和凸出的另ー个例子的截面图，在该例子中，每ー个凹入具有沟槽形状。在图5所示的例子中，凹入和凸出之间的距离(间隔)被设置为d，且每ー个凹槽的深度(对应于凹入和凸出之间的高度差)被设置为相同的值d。可以通过増加凹入和凸出之间的高度差来増加表面面积。在图5中所示的截面形状中，每ー个凹入取为沟槽，相邻凸出之间的间隔可以认为对应于凹入。即，可以在冷凝水收集器板22的表面上形成沟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状不限于在图4和图5中说明的形状，可以是任何増加表面面积以促进冷凝和向下引导水滴的形状。将參考图6描述用于通过使用冷凝感测装置感测冷凝的冷凝感测方法。图6是冷 凝感测过程的流程图。在冷凝感测过程开始之后，电子设备10的控制器首先从冷凝感测装置20获取信号(步骤SI)。电子设备10的控制器判断来自冷凝感测装置20的信号是否表示检测到了水滴(步骤S2)。当步骤S2中的判断结果示出来自冷凝感测装置20的信号不表示已经检测到水滴时，控制返回到步骤SI，且控制器再次从冷凝感测装置20获取信号。
另ー方面，当步骤S2中的判断结果示出来自冷凝感测装置20的信号表示已经检测到水滴吋，控制进行到步骤S3。在步骤S3中，控制器关断(关闭)电子设备10。此刻，显示装置可以通知操作者，或者可以发出警报以通知操作者发生了冷凝。可选择地，代替关闭电子设备10，可以对水冷电子设备12的内部进行干燥，使得冷凝的量降低。根据上述冷凝感测方法，因为上述冷凝感测装置20被用于感测冷凝，所以可以在冷凝发生之后快速地感测冷凝。即，通过使用在其上提供有凹入和凸出的冷凝水收集器板22来收集通过冷凝产生的水滴来快速地感测冷凝。于是，在水冷电子装置12中的冷凝量(由冷凝产生的水量)达到引起问题的值之前，可以关闭水冷电子装置12，或者采取任何其它合适的措施。从而可以可靠地防止由冷凝导致的故障。图7示出表示通过计算到达用于上述冷凝水收集器板22的各种形状的凹入和凸出的水滴传感器24的水量(到达传感器的水的量)获得的结果的曲线图。计算条件如下 安装电子设备的环境当空调正常工作时，房间温度是25°C，且湿度是50% (露点13. 9V )。当空调非正常工作时，房间温度是28°C，且湿度是70% (露点22. (TC )。-冷却水的温度16°C-冷凝水收集器板的大小50mmX50mm-竖直延伸的凹入和凸出的形状d= IOmm-紧挨开始流动之前的水层厚度0.2mm (水滴的大小一小0. 4mm)-水滴传感器检测水滴所要求的水量Iml图7中连接标志“白菱形”的线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。曲线图示出冷凝水收集器板22的表面上的水量在冷凝发生后随时间增カロ。图7中连接标志“黑正方形”的线表示当冷凝水收集器板22的表面是平的时到达水滴传感器24的水量。曲线图示出水滴在冷凝发生后大约5分钟开始到达水滴传感器24。图7中连接标志X的线表示当在图4中示出的凹入和凸出被提供在冷凝水收集器板22表面上时到达水滴传感器24的水量。曲线图示出在冷凝发生之后大约5分钟水滴开始到达水滴传感器24，且与表面是平的情况相比，到达水滴传感器24的水量更加快速地増加。图7中连接标志*的线表示当在图5中示出的凹入和凸出被提供在冷凝水收集器板22表面上时到达水滴传感器24的水量。曲线图示出在冷凝发生之后大约5分钟水滴开始到达水滴传感器24，且与提供图4中所示的凹入和凸出的情况相比，到达水滴传感器24的水量更加快速地増加。总而言之，在图7所示的例子中，与表面是平的情况相比，在提供图4或图5中所示的凹入和凸出的情况中，到达水滴传感器24的水量更快地増加。在图4所示凹入和凸出的情况和图5的情况之间进行比较，经由图5所示的凹入和凸出到达水滴传感器24的水量比经由图4所示的凹入和凸出到达水滴传感器24的水量更快地増加，因此，与在后者的情况中相比，在前者中可以更快地感测到冷凝。图7中连接标志“白三角形”的线表示当凹入和凸出(或沟槽)中的每ー凹入具有减小的宽度时到达水滴传感器24的水量。当凹入和凸出中每ー个凹入的宽度(沟槽的宽度)窄时，水滴附到每一凹入的两个壁上，并发生毛细管作用。在这种情况下，水滴不趋向于通过重力流下。因此，水滴到达水滴传感器24花费较长的时间，大约9分钟。因此要求将凹入和凸出中每ー凹入的宽度设置为大于流下的水滴的直径。
图7中所示的计算结果还示出下面的点I)当冷凝水收集器板的温度(16°C )降低到露点22. (TC之下吋，发生冷凝，并且通过冷凝产生的水量与冷凝发生之后的时间成比例的増加。2)该三种类型的表面(“平表面”、“图4中的凹入和凸出”以及“图5中的凹入和凸出”)上的水层具有相同的厚度，并在冷凝发生之后5分钟增加到0. 2mm，且水滴开始流下。由于沿三种表面流动的水滴具有相同的表面密度，所以沿具有更大面积的表面流动的水滴导致更大量的水到达水滴传感器。3)在“窄沟槽宽度”(沟槽宽度=0. 2mm)的情况下，由于毛细管作用水滴不流下，直到水滴的一部分附到并填充沟槽(9分钟)，且水滴在9分钟之后开始流动。从冷凝开始的时刻到水滴传感器响应的时刻的总时间段ta是ta = tO+tl。在该表达式中，to表示从冷凝开始的时刻到水滴开始流动的时刻的时间段，tl表示从水滴开始流动的时刻到水滴传感器响应的时刻的时间段。下面的表总结三种类型表面(“平表面”、“图4中的凹入和凸出”和“图5中的凹入和凸出”)的计算結果。注意到作为从冷凝开始时刻到水滴开始流动时刻的时间段的时间段t0是5分钟。[表 I]
权利要求
1.ー种冷凝感测装置，其检测水滴以感测冷凝，所述冷凝感测装置包括 具有凹入和凸出的表面；以及 水滴检测器，其检测由所述表面上的凹入中的任一凹入引导的水滴。
2.根据权利要求I所述的冷凝感测装置， 其中，提供所述冷凝感测装置，使得所述表面沿与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检测器上方。
3.根据权利要求I所述的冷凝感测装置， 其中，形成在冷凝产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个伸长的凹入或沟槽。
4.根据权利要求I所述的冷凝感测装置， 其中，形成在所述冷凝产生部分的所述表面上的所述凹入和凸出包括弯曲或倾斜的、并沿所述表面延伸的多个伸长的凹入或沟槽，且所述凹入或沟槽中的每ー个凹入或沟槽的一端面对水滴检测部分。
5.根据权利要求I所述的冷凝感测装置，还包括 形成在所述冷凝产生部分的表面上的多个突起。
6.根据权利要求2所述的冷凝感测装置，还包括 形成在所述冷凝产生部分的表面上的多个突起。
7.根据权利要求3所述的冷凝感测装置，还包括 形成在所述冷凝产生部分的表面上的多个突起。
8.根据权利要求I所述的冷凝感测装置， 其中，形成在所述冷凝产生部分的表面上的所述凹入和突起包括从所述表面突起的多个突起。
9.一种电子装置，包括 水冷电子装置，具有设置在其中的冷却水管； 冷凝感测装置，布置在所述水冷电子装置的附近；以及 冷却水提供器，经由所述冷凝感测装置将冷却的水提供到所述水冷电子装置， 其中，所述冷凝感测装置包括 冷凝产生部分，其具有发生冷凝的表面； 凹入和凸出，形成在所述冷凝产生部分的表面上；以及 水滴检测部分，检测通过发生在所述冷凝产生部分中的冷凝产生的水滴， 其中，所述冷凝感测装置被安装为使得所述冷凝产生部分的表面沿与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检测部分上方。
10.根据权利要求9所述的电子设备，还包括 控制器，基于来自所述冷凝感测装置的冷凝检测信号关断所述水冷电子装置。
11.ー种冷凝感测方法，用于感测电子设备中的冷凝，所述方法包括 使冷凝发生在冷凝产生部分的表面上； 使通过所述冷凝产生的水滴沿着形成在所述冷凝产生部分的表面上的凹入和凸出移动，使得水滴被引入到水滴检测部分中；以及 通过使用所述水滴检测部分检测所述水滴，并输出冷凝检测信号。
12.根据权利要求11所述的冷凝感测方法，还包括基于所述冷凝检测信号关断所述电子设备。
全文摘要
提供一种冷凝感测装置、电子设备以及冷凝感测方法。冷凝感测装置检测水滴以感测冷凝，其包括具有凹入和凸出的表面；以及水滴检测器，其检测由所述表面上的凹入中的任一凹入引导的水滴。
文档编号G01N25/14GK102650603SQ201210039758
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月20日 优先权日2011年2月23日
发明者久保秀雄, 宗毅志 申请人:富士通株式会社