用于電子裝置冷卻的液體冷卻介質(zhì)的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的參考
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年1月24日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/756, 019號(hào)的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及用于浸沒(méi)冷卻電子硬件裝置，如數(shù)據(jù)中心的液體冷卻介 質(zhì)。本發(fā)明的其它方面涉及具有閃點(diǎn)和粘度的平衡的液體冷卻介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0004] 企業(yè)數(shù)據(jù)中心（"EDC"）設(shè)施為容納多個(gè)服務(wù)器的物理單元。服務(wù)器一股堆疊于 機(jī)架中，其中也安放各種計(jì)算裝置，如硬盤驅(qū)動(dòng)器陣列、網(wǎng)絡(luò)路由器、數(shù)據(jù)獲取設(shè)備和電源。 為了傳遞一致和可靠的性能，EDC的主要目標(biāo)為機(jī)架的各種發(fā)熱組件的足夠溫度控制。傳 統(tǒng)地，已通過(guò)使用如風(fēng)扇的空氣循環(huán)裝置的強(qiáng)制空氣對(duì)流冷卻機(jī)架，所述裝置經(jīng)選擇性地 放置以使氣流最大化。EDC內(nèi)的空氣通常循環(huán)通過(guò)用于在空氣進(jìn)入機(jī)架之前冷卻空氣的熱 交換器（蒸氣循環(huán)制冷或冷凍水盤管）。在一些EDC中，熱交換器安放于機(jī)架處以提供進(jìn)入 服務(wù)器的空氣的機(jī)架層級(jí)冷卻。
[0005] 在2005年，EDC在美國(guó)占所有耗電的約1. 2%，并且預(yù)期到2011年翻倍。此外估 計(jì)如果將全球的EDC群體合并，那么將是世界第6大耗能群體。超過(guò)三分之一的EDC耗電 專用于冷卻。除冷卻成本對(duì)總EDC預(yù)算的高度影響和減少溫室氣體排放的趨勢(shì)以外，能效 優(yōu)化已隨著冷卻器冷卻能力接近最大利用率而變得至關(guān)重要。另外，EDC的進(jìn)一步擴(kuò)展將 需要在冷卻能力擴(kuò)展中的重大投資。因此，盡管已在電子硬件裝置冷卻領(lǐng)域中取得進(jìn)步，但 仍希望改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -個(gè)實(shí)施例為一種包含以下的設(shè)備：
[0007] (a)電子硬件裝置；和
[0008] (b)液體冷卻介質(zhì)，
[0009] 其中所述電子硬件裝置至少部分浸沒(méi)于所述液體冷卻介質(zhì)中，
[0010] 其中所述液體冷卻介質(zhì)具有如根據(jù)ASTM D92測(cè)定的至少190°C的閃點(diǎn)，
[0011] 其中所述液體冷卻介質(zhì)具有如根據(jù)ASTM D445測(cè)定的40°C下的27厘沲（"cSt"） 或更小的粘度。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及一種包含至少部分浸沒(méi)于液體冷卻介質(zhì)中的電子硬件 裝置的設(shè)備，其中液體冷卻介質(zhì)具有一定的特性組合。在各種實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以 具有至少190°c的閃點(diǎn)，同時(shí)具有27厘沲（"cSt"）或更小的粘度。在某些實(shí)施例中，液體 冷卻介質(zhì)可以包含具有介于6到12個(gè)碳原子范圍內(nèi)的平均脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度的飽和中鏈甘 油三酯。
[0013] 液體冷卻介質(zhì)
[0014] 術(shù)語(yǔ)"液體冷卻介質(zhì)"表示在室溫和標(biāo)準(zhǔn)壓力下為液體的組合物，其適用作用于如 服務(wù)器的電子硬件裝置的浸沒(méi)冷卻劑。如所屬領(lǐng)域中已知，液體冷卻介質(zhì)一股具有低粘度， 為無(wú)毒、化學(xué)惰性的，并且不在采用液體冷卻介質(zhì)的設(shè)備中促進(jìn)腐蝕。另外，液體冷卻介質(zhì) 一股可以具有相對(duì)于如空氣的其它冷卻介質(zhì)較高的熱容量（例如相比于1. 01焦耳/克/ 開(kāi)爾文（"J/g/K"）的 1. 67J/g/K)。
[0015] 如上文所指出，液體冷卻介質(zhì)可以具有至少190°c的閃點(diǎn)。在各種實(shí)施例中，液體 冷卻介質(zhì)可以具有至少192°C、至少195°C、至少200°C或至少205°C的閃點(diǎn)。此外，在此類 實(shí)施例中的任一者中，液體冷卻介質(zhì)可以具有至多300°C、至多280°C或至多270°C的閃點(diǎn)。 本文提供的閃點(diǎn)是根據(jù)ASTM國(guó)際（"ASTM"）方法D92使用克利夫蘭開(kāi)杯（Cleveland open cup)設(shè)備測(cè)定的。在此方法中，將約70毫升（"mL"）的測(cè)試樣本填充到測(cè)試杯中。樣本 的溫度起初快速并且隨后緩慢并且以接近閃點(diǎn)的恒定速率增加。測(cè)試火焰以指定時(shí)間間隔 穿過(guò)所述杯。閃點(diǎn)對(duì)應(yīng)于施用測(cè)試火焰導(dǎo)致測(cè)試樣本的蒸氣引燃的最低液體溫度。對(duì)于燃 點(diǎn)測(cè)定（下文論述），繼續(xù)測(cè)試直到測(cè)試火焰導(dǎo)致引燃并且維持燃燒最少5秒。
[0016] 如上文所指出，液體冷卻介質(zhì)可以具有27cSt或更小的粘度。在各種實(shí)施例中，液 體冷卻介質(zhì)可以具有小于27cSt、小于25cSt、小于23cSt、小于20cSt、小于18cSt或小于 15cSt的粘度。此外，在此類實(shí)施例中的任一者中，液體冷卻介質(zhì)可以具有至少5cSt、至少 7cSt或至少10cSt的粘度。本文提供的粘度是根據(jù)用于40°C的溫度下的動(dòng)態(tài)粘度的ASTM D445測(cè)試方法測(cè)定的。在此方法中，在受控溫度下測(cè)量固定體積的流體在重力下流經(jīng)校準(zhǔn) 粘度計(jì)的毛細(xì)管的時(shí)間。動(dòng)態(tài)粘度定義為粘度計(jì)的測(cè)量的流動(dòng)時(shí)間和校準(zhǔn)常數(shù)的產(chǎn)物。
[0017] 如上文所指出，在各種實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以具有某些閃點(diǎn)和粘度的組合。 因此，在一或多個(gè)實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以具有至少190°c、至少192°C、至少195°C、至 少200°C或至少205°C的閃點(diǎn)，同時(shí)也具有27cSt或更小，或小于27cSt、小于25cSt、小于 23cSt、小于20cSt、小于18cSt或小于15cSt的粘度。在此類實(shí)施例中的任一者中，液體冷 卻介質(zhì)可以具有至多300°C、至多280°C或至多270°C的閃點(diǎn)，同時(shí)具有至少5cSt、至少7cSt 或至少10cSt的粘度。
[0018] 在各種實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以具有至少210°C、至少215°C或至少220°C的 燃點(diǎn)。在此類實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以具有至多320°C、至多310°C、至多300°C或至多 290°C的燃點(diǎn)。在本文中，燃點(diǎn)是根據(jù)如上文所述的ASTM D92測(cè)定的。
[0019] 在各種實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以具有介于0.12到0.14瓦特/米開(kāi)爾文（"W/ m*K"）范圍內(nèi)的熱導(dǎo)率。熱導(dǎo)率是根據(jù)下文測(cè)試方法部分中提供的程序在40°C下測(cè)定的。
[0020] 任何具有上述特性的液體冷卻介質(zhì)可以用于本文所描述的各種實(shí)施例中。如上文 所指出，在某些實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以包含中鏈甘油三酯（"MCT")。如所屬領(lǐng)域中已 知，"甘油三脂"為甘油和三個(gè)脂肪酸的三酯，并且甘油三酯通常發(fā)現(xiàn)于天然來(lái)源，如動(dòng)物脂 肪和植物油中。術(shù)語(yǔ)"中鏈"表示具有介于6個(gè)碳原子到12個(gè)碳原子（包括羰基碳）范圍 內(nèi)的脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度的甘油三酯。因此，舉例來(lái)說(shuō)，適合用于本文中的MCT可以是甘油和選 自由以下組成的群組的脂肪酸的三酯：己酸（C6)、辛酸（C8)、癸酸（C10)和月桂酸（C12)。 在各種實(shí)施例中，MCT為飽和（即不含碳-碳雙鍵）的，但痕量不飽和化合物（例如小于10 百萬(wàn)分率）為可接受的。在一個(gè)實(shí)施例中，適用的MCT可以具有在8到10個(gè)碳原子范圍內(nèi) 的平均脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度。另外，MCT在單獨(dú)使用或作為多組分液體冷卻介質(zhì)中的組分時(shí)可以 包含按整個(gè)液體冷卻介質(zhì)重量計(jì)小于1重量％ ( "wt% "）、小于0. 5wt%或小于0.0 lwt% 的游離脂肪酸。
[0021] 在各種實(shí)施例中，MCT包含C8甘油三酯和C10甘油三酯的混合物。在此類實(shí)施例 中，C8甘油三酯的占比按整個(gè)MCT重量計(jì)可以在所有MCT的10到90wt %、20到85wt %、40 到80wt %或50到60wt %范圍內(nèi)。另外，CIO甘油三酯的占比按整個(gè)MCT重量計(jì)可以在所 有MCT的10到90wt%、15到80wt%、30到70wt%或40到50wt%范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例 中，MCT可以是包含56wt% C8甘油三酯和44wt% C10甘油三酯的C8和C10甘油三酯的摻 合物。
[0022] 在各種實(shí)施例中，MCT包含C6、C8、C10和C12甘油三酯的混合物。在此類實(shí)施例 中，C6甘油三酯的占比按整個(gè)MCT重量計(jì)可以在所有MCT的0. 5到10wt%或1到5wt% 范圍內(nèi)。另外，C8甘油三酯的占比按整個(gè)MCT重量計(jì)可以在所有MCT的50到80wt %或60 到70wt %范圍內(nèi)。另外，C10甘油三酯的占比按整個(gè)MCT重量計(jì)可以在所有MCT的20到 40wt %或25到35wt %范圍內(nèi)。在此類實(shí)施例中，C12甘油三酯的占比按整個(gè)MCT重量計(jì)可 以在所有MCT的0? 5到10wt %或1到5wt %范圍內(nèi)。
[0023] 合適的可商購(gòu)的MCT的實(shí)例包括獲自美國(guó)伊利諾伊州諾思菲爾德斯泰潘公司 (St印anCompany，Northfield，IL，USA)的 NE0BEE?生產(chǎn)線的 MCT(例如 NEOBEE?l〇53和 NE0BEE?M-20) 〇
[0024] 在各種實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以包含上述MCT中的任何一或多者和至少一種 礦物油的混合物。如本文所用，"礦物油"表示來(lái)源于非植物源，如石油的