用于電子裝置冷卻的液體冷卻介質(zhì)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請案的參考
[0002] 本申請要求2013年1月24日提交的美國臨時申請第61/756, 020號的權(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)施為容納多個服務(wù)器的物理單元。服務(wù)器一般堆疊于 機(jī)架中，其中也安放各種計算裝置，如硬盤驅(qū)動器陣列、網(wǎng)絡(luò)路由器、數(shù)據(jù)獲取設(shè)備以及電 源。為了傳遞一致并且可靠的性能，EDC的主要目標(biāo)為機(jī)架的各種發(fā)熱組件的適當(dāng)溫度控 制。傳統(tǒng)地，已通過使用如風(fēng)扇的空氣循環(huán)裝置的強(qiáng)制空氣對流來冷卻機(jī)架，所述裝置經(jīng)選 擇性地放置以使氣流達(dá)到最大。EDC內(nèi)的空氣通常循環(huán)通過用于在空氣進(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 使進(jìn)入服務(wù)器的空氣機(jī)架層級冷卻。
[0005] 2005年美國EDC占所有用電量的約1.2%，并且預(yù)期2011年會是兩倍。此外，據(jù) 估計，全球EDC群體將是世界第6大能量消耗團(tuán)體。超過三分之一的EDC耗電專用于冷卻。 除冷卻成本對總EDC預(yù)算的高度影響和減少溫室氣體排放的趨勢以外，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)展中有重大投資。因此，盡管已在電子硬件裝置冷卻領(lǐng)域中取得進(jìn)步，但仍希望有所改 進(jìn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] -個實(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于所述液體冷卻介質(zhì)中，
[0010] 其中所述液體冷卻介質(zhì)包含脂肪酸碳鏈長度在6到12個碳原子范圍內(nèi)的飽和介 質(zhì)鏈甘油三酯。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及一種包含至少部分浸沒于液體冷卻介質(zhì)中的電子硬件 裝置的設(shè)備，其中液體冷卻介質(zhì)具有某一定特性組合。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)可包含平均脂肪酸碳鏈長度在6到12個碳原子范圍內(nèi)的飽和中鏈甘油三酯。
[0012] 液體冷卻介質(zhì)
[0013] 術(shù)語"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冷卻劑。如所屬領(lǐng)域中已知，液體冷卻介質(zhì)一般具有低粘度， 為無毒、化學(xué)惰性的，并且不會促進(jìn)采用液體冷卻介質(zhì)的設(shè)備腐蝕。另外，液體冷卻介質(zhì)一 般可以具有相對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 爾文（"J/g/K"）的 1.67J/g/K)。
[0014] 如上文所指出，液體冷卻介質(zhì)可具有至少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)可具有高達(dá)300°C、高達(dá)280°C或高達(dá)270°C的閃點(diǎn)。本文提 供的閃點(diǎn)是根據(jù)ASTM國際（"ASTM"）方法D92使用克利夫蘭開杯（Cleveland open cup) 設(shè)備測定的。在此方法中，將約70毫升（"mL"）的測試樣本填充到測試杯中。標(biāo)本的溫度 起初快速并且接著緩慢并且以接近閃點(diǎn)的恒定速率增加。測試火焰以指定時間間隔穿過所 述杯。閃點(diǎn)對應(yīng)于施用測試火焰導(dǎo)致測試樣本的蒸氣引燃的最低液體溫度。對于燃點(diǎn)測定 (下文論述），繼續(xù)測試直到測試火焰導(dǎo)致引燃并且維持燃燒最少5秒。
[0015] 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IOcSt的粘度。本文提供的粘度是根據(jù)用于40°C的溫度下的動態(tài)粘度的ASTM D445測試方法測定的。在此方法中，在受控溫度下測量固定體積的流體在重力下流經(jīng)校準(zhǔn) 粘度計的毛細(xì)管的時間。動態(tài)粘度定義為粘度計的測量的流動時間和校準(zhǔn)常數(shù)的乘積。
[0016] 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，在一或多個具體實(shí)例中，液體冷卻介質(zhì)可具有至少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)可具有高達(dá)300°C、高達(dá)280°C、或高達(dá)270°C的閃點(diǎn)，同時具有至少5cSt、至少7cSt 或至少IOcSt的粘度。
[0017] 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)。在所述實(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)。燃點(diǎn)是根據(jù)如上文所述的ASTM D92在本文中測定的。
[0018] 在各種實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可以具有0. 12到0. 14瓦特/米開爾文("W/m*K"） 范圍內(nèi)的熱導(dǎo)率。熱導(dǎo)率是根據(jù)下文測試方法部分中提供的程序在40°C下測定的。
[0019] 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，"甘油三酯"為甘油和三個脂肪酸的三酯，并且甘油三酯通常見于天然來源，如動物脂 肪和植物油中。術(shù)語"中鏈"表示脂肪酸碳鏈長度在6個碳原子到12個碳原子（包括羰基 碳）范圍內(nèi)的甘油三酯。因此，舉例來說，適合用于本文中的MCT可為甘油和選自由以下 組成的群組的脂肪酸的三酯：己酸（C6)、辛酸（C8)、癸酸（ClO)以及月桂酸（C12)。在各種 實(shí)施例中，MCT為飽和的（亦即不含有碳-碳雙鍵），但痕量的不飽和化合物（例如小于10 百萬分率）為可接受的。在一實(shí)施例中，適用的MCT可具有8到10個碳原子范圍內(nèi)的平均 脂肪酸碳鏈長度。另外，MCT在單獨(dú)使用或作為多組分液體冷卻介質(zhì)中的組分時可以包含 按整個液體冷卻介質(zhì)重量計小于1重量％ ( "wt%"）、小于0. 5wt%或小于0.0 lwt%的游 離脂肪酸。
[0020] 在各種實(shí)施例中，MCT包含C8甘油三酯和ClO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MCT重量計可在所有MCT的10到90wt %、20到85wt %、40到 80wt %或50到60wt %范圍內(nèi)。另外，ClO甘油三酯的占比按整個MCT重量計可在所有MCT 的10到90wt%、15到80wt%、30到70wt%或40到50wt%范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，MCT可 為包含56wt% C8甘油三酯和44wt% ClO甘油三酯的C8和ClO甘油三酯的摻合物。
[0021] 在各種實(shí)施例中，MCT包含C6、C8、ClO以及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MCT重量計可在所有MCT的0. 5到IOwt %或1到5wt %范 圍內(nèi)。另外，C8甘油三酯的占比按整個MCT重量計可在所有MCT的50到80wt%或60到 70wt%范圍內(nèi)。另外，ClO甘油三酯的占比按整個MCT重量計可在所有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MCT重量計可在所有 MCT的0· 5到IOwt %或1到5wt %范圍內(nèi)。
[0022] 合適的市售MCT的實(shí)例包括購自美國伊利諾伊州諾思菲爾德斯泰潘公司（St印an Company, Northfield, IL, USA)的 NEOBEEtm生產(chǎn)線的 MCT(例如 NEOBEE ? 1053 和 NEOBEEtmM-20)〇
[0023] 在各種實(shí)施例中，液體冷卻介質(zhì)可包含上述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"表示來源于非植物源，如石油的主要是一般在C15到 C40范圍內(nèi)的烷烴的混合物。礦物油一般具有約140°C到185°C范圍內(nèi)的低閃點(diǎn)。因此，單 獨(dú)的礦物油用