浸没冷却介电工作流体的制作方法

专利检索2025-02-07  31


本发明涉及可用作用于浸没冷却的介电工作流体的特定全氟烯烃。


背景技术:

1、公众对化石燃料的开采、运输和使用所造成的环境影响的认识不断提高,正在促使人们以法规和减少大气中co2当量输出的形式来推动新的环境可持续性。对于热管理领域现有的和新的应用两者而言,具有低全球变暖潜能值(gwp)和odp的新工作流体将需要遵守这些新法规。

2、这些新提出的工作流体的应用机会存在于冷却功率电子器件(电视机、手机、监视器、无人机等)、电池热管理(汽车和固定设备)、电子动力系、igbt、计算机服务器系统、5g网络、显示器中。工作流体为输送热量而提供介质或在被动蒸发冷却(诸如热管)时提供介质。关于这些流体的相容使用要考虑的关键因素包括介电常数、耗散因子或损耗角正切、体积电阻率和介电强度以及不易燃。这些因素提供了一种包络,其中与带电系统直接接触的流体必须以非导电流体存在。分子还应具有使其不易燃、gwp低并且大气寿命短(即双键)的结构特性。下面,我们确定了全氟烯烃(pfo)的几种分子及其化学结构,这些分子及其化学结构满足所有这些要求并且满足所确定的该市场的需求。

3、可采用该解决方案的应用包括对以下部件的冷却:电子装置——数据中心服务器、绝缘栅双极晶体管(igbt)装置、电信基础结构、军用电子器件、电视机(tv)、手机、监视器、无人机、汽车电池、电动车辆(ev)的动力系统、功率电子器件、航空电子装置、功率装置和显示器。在一些应用(诸如电池)中,这些工作流体可临时充当加热流体,例如在寒冷天气启动期间。本发明的技术目的是提供用于热管理的新型专用流体,其具有接近环境温度和略高的沸腾温度范围,其中这些产品是环境友好的(gwp和odp低)、不易燃、不导电并且具有足够的热传递性质。


技术实现思路

1、在一个实施方案中,提供了一种浸没冷却单元,该浸没冷却单元包括浸没池,该浸没池限定内腔。电子或电气部件定位在该内腔中。介电工作流体部分地填充内腔并且至少部分地浸没电子部件。冷凝盘管定位在介电工作流体上方的腔内。在另一个实施方案中,冷凝盘管被放置在腔的外部,并且介电流体通过与冷凝器的管道连接从腔中循环出来,然后通过泵,循环到任选的液体接收器,之后返回到腔以完成该环路。介电工作流体包含以下至少一者:全氟庚-2-烯(pfo-161-14myy)、全氟庚-3-烯(pfo-161-14mcyy)、全氟戊-2-烯(pfo-141-10myy或全氟己-2-烯(pfo-151-12mcy)。

2、在另一个实施方案中,提供了一种用于冷却电子部件的方法。该方法包括:将电气部件至少部分地浸没在工作流体中;以及使用工作流体传递来自电气部件的热量;其中该工作流体包含以下至少一者:全氟庚-2-烯(pfo-161-14myy)、全氟庚-3-烯(pfo-161-14mcyy)、全氟戊-2-烯(pfo-141-10myy或全氟己-2-烯(pfo-151-12mcy)。

3、在另一个实施方案中,提供了一种用包含以下至少一者的工作流体来替换高gwp工作流体的方法:全氟庚-2-烯(pfo-161-14myy)、全氟庚-3-烯(pfo-161-14mcyy)、全氟戊-2-烯(pfo-141-10myy或全氟己-2-烯(pfo-151-12mcy)。

4、结合以举例的方式示出本发明原理的附图,通过以下更详细的描述,本发明的其他特征和优点将显而易见。



技术特征:

1.一种浸没冷却单元,所述浸没冷却单元包括:

2.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中所述介电工作流体不浸没所述冷凝盘管。

3.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中工作温度范围介于25℃与100℃之间。

4.根据权利要求3所述的浸没冷却单元,其中所述工作温度范围介于40℃与90℃之间。

5.根据权利要求3所述的浸没冷却单元,其中所述工作温度范围介于60℃与80℃之间。

6.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中所述介电工作流体的电阻率为至少1×1010ω-cm。

7.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中所述介电工作流体的所述电阻率为至少1×1012ω-cm。

8.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中所述介电工作流体的所述电阻率为至少1×1014ω-cm。

9.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中所述介电工作流体的所述电阻率为至少1×1015ω-cm。

10.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中所述介电工作流体具有小于100的全球变暖潜能值(gwp)。

11.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中所述介电工作流体另外包含直链烃、直链卤代烃、环状烃、环状卤代烃、氢氟烯烃、氢氟烃、碳酸酯、酮或卤代酮、七氟环戊烷、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟戊烷、3-乙氧基丙酸乙酯、醚、卤代醚。

12.根据权利要求11所述的浸没冷却单元,其中所述直链烃包括戊烷、己烷、庚烷或辛烷。

13.根据权利要求11所述的浸没冷却单元,其中所述环状烃包括环戊烷、环己烷、环庚烷、甲基环丁烷或甲基环戊烷。

14.根据权利要求11所述的浸没冷却单元,其中所述醚包括二乙醚、二异丙基醚、c4f9och3(cas163702-07-6)、c4f9och2ch3(cas 163702-05-4);i-c4f9och2ch3(cas163702-06-5)、(cf3)2cfcf(och3)cf2cf3(73de,cas132182-92-4)、c3f7och3(cas 375-03-1)、(cf3)2cfcf(och2ch3)cf2cf2cf3(hfe 7500,cas297730-93-9)、1,1,1,2,3,3-六氟-4-(1,1,2,3,3,3-六氟丙氧基)戊烷(hfe 7600,cas 870778-34-0)、呋喃、2,3,3,4,4-五氟四氢-5-甲氧基-2,5-双[1,2,2,2-四氟-1-(三氟甲基)乙基]-(hfe7700,cas 812-05-4]、甲基全氟庚烯醚(vertrel sf-10)。

15.根据权利要求11所述的浸没冷却单元,其中所述酮或碳酸酯包括1,1,1,2,4,4,5,5,5-九氟-(2-三氟甲基)-3-戊酮或碳酸二甲酯(cas 616-38-6)。

16.根据权利要求1所述的浸没冷却单元,其中所述电子部件是以下中的一者:微处理器、用于制造半导体器件的晶圆、功率控制半导体、配电开关设备、电力变压器、电路板、多芯片模块、封装和未封装的半导体器件、激光器、燃料电池和电化学电池。

17.一种用于冷却电气部件的方法,所述方法包括:

18.根据权利要求17所述的方法,其中所述热量传递通过将所述工作流体从待冷却的所述电气部件泵送到远程散热器而发生。

19.根据权利要求18所述的方法,其中所述热量传递通过以下方式而发生:使与待冷却的所述电气部件接触的所述工作流体气化,并且通过与散热器接触来使所述工作流体蒸气冷凝。

20.一种替换浸没冷却系统中的高gwp介电流体的方法,所述方法包括:

21.根据权利要求20所述的方法,其中所述替换流体的电气部件至流体热阻低于或等于所述全氟化工作流体。

22.根据权利要求20所述的方法,其中所述替换流体的所述电气部件至流体热阻比所述全氟化工作流体的所述电气部件至流体热阻大不超过20%。

23.根据权利要求20所述的方法,其中所述替换流体的所述电气部件至流体热阻比所述全氟化工作流体的所述电气部件至流体热阻大不超过10%。


技术总结
一种浸没冷却单元,该浸没冷却单元包括浸没池,该浸没池限定内腔。电子部件定位在内腔中。介电工作流体部分地填充内腔并且至少部分地浸没电子部件。冷凝盘管定位在介电工作流体上方。介电工作流体包含以下至少一者:全氟庚‑2‑烯(PFO‑161‑14myy)、全氟庚‑3‑烯(PFO‑161‑14mcyy)。

技术研发人员:J·R·尤哈斯,D·R·布兰德特,L·D·西蒙尼,J·P·斯特曼,V·A·佩特罗夫,G·波特克
受保护的技术使用者:科慕埃弗西有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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