用于污染物的传感器制造技术

一种热管理系统，该热管理系统包括：壳体，该壳体具有内部空间；发热部件，该发热部件设置在该内部空间内；工作流体，该工作流体设置在该内部空间内，使得该发热部件接触该工作流体的液相；和感测机构，该感测机构被配置为检测该工作流体中浓度为100ppm或更低的一种或多种有机污染物的存在。多种有机污染物的存在。多种有机污染物的存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于污染物的传感器


[0001]本公开涉及用于感测流体浸没热管理系统中的污染物的传感器和系统以及方法。
附图说明
[0002]图1为根据本专利技术的一些实施方案的两相浸没冷却系统的示意图。
[0003]图2为根据本公开的一些实施方案的感测机构的示意图。
[0004]图3为根据本公开的一些实施方案的感测机构的示意图。
具体实施方式
[0005]大型计算机服务器系统可在其操作期间执行显著的工作负载并生成大量的热。这些热的显著部分是通过操作这些服务器系统生成的。部分地由于生成大量的热，这些服务器通常安装在机架上，并且经由内部风扇和/或附接到机架背面或服务器生态系统内的其它地方的风扇来进行空气冷却。随着对越来越多的处理和存储资源进行访问的需求继续扩大，服务器系统的密度(即，放置在单个服务器上的处理能力和/或存储装置的量、放置在单个机架中的服务器的数目、和/或部署在单个服务器群(server farm)中的服务器和或机架的数目)继续增大。随着对增加这些服务器系统中的处理或存储密度的期望而产生的热挑战仍然是显著的障碍。常规冷却系统(例如，基于风扇的冷却系统)需要大量的功率，并且驱动此类系统所需的功率成本随着服务器密度的增加而指数地增加。因此，存在对用于冷却这些服务器的高效率、低功耗的系统的需求，同时考虑到所需要的增加的这些服务器系统的处理和/或存储密度。
[0006]两相浸没冷却是用于高性能服务器计算市场的新兴冷却技术，其依赖于在将液体(冷却流体)气化成气体的过程中吸收的热(即，气化的热)。本申请中所用的工作流体必须满足某些在应用中可行的要求。例如，操作期间的沸腾温度应当在例如30℃至75℃之间的范围内。一般来讲，该范围适应于将服务器部件维持在足够冷的温度，同时允许将热有效地耗散到最终散热器(例如，外部空气)。工作流体必须是惰性的，使得其与构造材料和电气部件相容。某些全氟化材料和部分氟化材料满足这些要求。
[0007]在典型的两相浸没冷却系统中，服务器浸入工作流体浴(具有沸腾温度T
b
)中，该工作流体浴被密封并保持在大气压或接近大气压下。整合到罐中的蒸气冷凝器由温度为T
w
的水冷却。在操作期间，在稳定回流建立之后，由沸腾的工作流体产生的工作流体蒸气在其冷凝回液态时形成离散的蒸气水平。该层上方为“顶部空间”，即不可冷凝气体(通常为空气)、水蒸气和工作流体蒸气的混合物，该工作流体蒸气处于介于T
w
和罐外环境空气温度T
amb
之间的某个温度下。这3个不同的相(液相、蒸气相和顶部空间相)占据罐内的体积。
[0008]在浸没冷却系统的正常操作期间，含氟化合物工作流体将从罐内的各种部件(诸如弹性体聚合物，诸如粘合剂、涂料、热化合物和PVC绝缘材料)提取例如烃污染物。这些污染物的溶解度不同。例如，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)(一种常见的PVC塑化剂)在全氟化碳(PFC)流体中以百万分率(ppm)的水平是可溶的，但在某些氢氟醚中是完全混溶的。高分子
量“焦油”具有低得多的溶解度。不管溶解度如何，在实际应用中，这些污染物通常仅以约100ppm或更低的非常低的浓度存在，该浓度甚至不能用复杂的分析仪器(诸如GM/MS和H
‑
NMR)定量。
[0009]即使在这些非常低的浓度下，系统的热性能也会受到显著影响。例如，考虑200瓦的微处理器每天可以煮沸大约100升的热管理流体。如果该流体仅含有10ppm的污染物DOP，则其含有1g至2g的DOP。当这100升流体沸腾时，一些非挥发性DOP通过蒸馏被留下，并且将沉淀到电子器件(例如，微处理器)的沸腾表面上并且涂覆该沸腾表面，从而阻碍热传递。如将在实施例中进一步详细所述，电子器件的性能(例如，微处理器的操作结合温度)在添加甚至非常低量的某些污染物(包括DOP)后立即降低。
[0010]因此，需要用于原位测量热管理流体中某些污染物的水平的系统或设备，以便可以在性能受到影响或硬件损坏之前采取预防措施(例如，更换过滤器)。
[0011]如本文所用，“氟
‑”
(例如，涉及基团或部分，诸如“氟代亚烷基”或“氟代烷基”或“氟烃”)或“氟化的”意指(i)部分地氟化，使得存在至少一个键合碳的氢原子，或者(ii)全氟化的。
[0012]如本文所用，“全氟
‑”
(例如，涉及基团或部分，诸如就“全氟亚烷基”或“全氟烷基”或“全氟烃”而言)或“全氟化的”意指完全地氟化，使得除非另外表明，否则任何键合碳的氢均被氟原子替换。
[0013]如本文所用，“卤化材料”意指至少部分地卤化(至多完全地卤化)使得存在至少一个键合碳的卤素原子的有机化合物。
[0014]如本文所用，“选择性移除”是指从包括两种或更多种流体组分的密封体积至少部分地移除(至多完全地移除)一种或多种特定流体组分(但少于所有流体组分)。
[0015]如本文所用，“流体”是指液相和/或蒸气相。
[0016]如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代，除非内容清楚指示其它含义。如本说明书和所附实施方案中所用的，除非所述内容明确地另有规定，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用。
[0017]如本文所用，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。
[0018]除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数字在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，每个数值参数应至少根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释。
[0019]一般来讲，本公开涉及浸没冷却系统，该浸没冷却系统允许对热管理流体中某些污染物的浓度进行连续、原位监测。
[0020]现在参见图1，在一些实施方案中，两相浸没冷却系统10可包括具有内部空间的壳体15。在该内部空间的下部体积15A内，可设置有具有上部流体表面20(即，该液相V
L
的最顶部水平面)的工作流体的液相V
L
。内部空间还可包括从液体表面20延伸到壳体15的上壁15C的上部体积15B。在该系统10的稳态操作期间，该上部体积15B可包括该工作液体的蒸气相
V
V
(由沸腾的工作流体生成并在其冷凝回液态时形成离散相)和设置在该蒸气相V
V
上方的包含不可冷凝气体(例如，空气)和工作流体蒸气混合物的顶部空间相V
H
。
[0021]在一些实施方案中，发热部件25可设置在该内部空间内，使得该发热部件至少部分地浸没(并且至多完全地浸没)在该工作流体的液相V...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热管理系统，所述热管理系统包括：壳体，所述壳体具有内部空间；发热部件，所述发热部件设置在所述内部空间内；工作流体，所述工作流体设置在所述内部空间内，使得所述发热部件接触所述工作流体的液相；以及感测机构，所述感测机构被配置为检测所述工作流体中浓度为100ppm或更低的一种或多种有机污染物的存在。2.根据权利要求1所述的热管理系统，其中所述感测机构被配置为局部地蒸馏所述工作流体，使得所述一种或多种有机污染物在所述感测机构附近浓缩。3.根据权利要求2所述的热管理系统，其中局部蒸馏使得所述有机污染物从所述工作流体沉淀到所述感测机构的部件上。4.根据权利要求1所述的热管理系统，其中所述感测机构包括电容传感器和能够操作地耦合到所述电容传感器的热源。5.根据权利要求4所述的热管理系统，其中所述电容传感器包括接触所述工作流体的一个或多个活性表面，使得所述污染物中的一种或多种污染物能够从所述工作流体沉淀到所述活性表面上。6.根据权利要求5所述的热管理系统，所述热管理系统还包括设置在所述活性表面中的至少一个活性表面上的表面处理剂，所述表面处理剂用于促进所述有机污染物中的一种或多种有机污染物在所述活性表面上的沉积、保留或积聚。7.根据权利要求4至6中的任一项所述的热管理系统，其中所述电容传感器被配置为平面传感器、圆柱形传感器、平行板传感器或叉指式电极传感器。8.根据权利要求1所述的热管理系统，其中所述感测机构包括响应部件，所述响应部件机械地耦合到感测器件，所述感测器件被配置为检测所述响应部件的机械响应的大小。9.根据权利要求8所述的热管理系统，其中所述响应部件对浓度低至100ppm或更低的所述有机污染物中的一种或多种有机污染物的存在表现出机械响应。10.根据权利要求8所述的热管理系统，其中所述响应部件包括亲油聚合物材料。11.根据权利要求10所述的热管理系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：