CN114206464B - 对用于浸入式冷却的电介质流体进行回收的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对用于电子装置的浸入式冷却的电介质流体进行回收的方法和系统，方法包括对电介质流体进行过滤，以除去第一组固体污染物；在一个或多个蒸馏罐中对经过滤的电介质流体进行蒸馏，以生成汽化的电介质流体；将汽化的电介质流体从低挥发性污染物分离，使得汽化的电介质流体作为冷凝物引入环流罐；通过将冷凝物从环流罐泵送经过一个或多个过滤器来使冷凝物环流；使环流的冷凝物经过过滤器进行过滤，以除去第二组污染物；以及使经过滤的冷凝物回到环流罐。

Description

对用于浸入式冷却的电介质流体进行回收的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月9日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FORRECOVERING DIELECTRIC FLUIDS USED FOR IMMERSION COOLING”的美国非临时专利申请No.16/379,136的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明整体上涉及用于回收电介质流体的系统和方法，更具体地，涉及利用多重过滤和蒸馏阶段对用于浸入式冷却的电介质流体进行回收的系统和方法。
背景技术
电介质流体(例如，制冷剂、干洗溶剂、和其他基于非水的溶液)经常被用来清洁高科技仪器和装置，这些高科技仪器和装置包括例如敏感性电子产品和/或电气设备。出于说明而非限制的目的，传统的清洁方法可以包括浸没、冲洗、喷涂、汽化等。不利的是，在清洁操作中重复利用的过程中，电介质流体可能会被例如颗粒、杂质、固体物质、液体物质及类似物污染。
示例性的杂质/污染物源可包括印刷电路板(PCB)助熔剂、增塑剂、水等。助熔剂(例如，树脂和松香)可能最初出现在PCB上，但可以通过电介质流体从PCB上洗掉。典型的助熔剂的沸点可以在大约100℃至大约130℃之间变化。增塑剂包括添加剂，用以改善例如通常在某些电缆涂层中的塑料的柔软度。与助熔剂一样，电介质流体会将增塑剂洗掉，增塑剂随后在电介质流体中保持悬浮或溶解状态。由于电子设备的反复加热和冷却，环境空气中的水汽会凝结，并且随后溶解到电介质流体中。
由于这样的污染，电介质流体作为清洁剂的效能可能会变低。具体而言，电介质流体的重复利用可能会影响流体的电阻率，流体的电阻率是测量流体对电力传输的阻力，这可能对电子产品和/或电气设备造成危害。
电介质流体作为清洁剂的最近的实现方式涉及电子设备的浸入式冷却，特别是电子产品或其他电气元件的单相或两相液体冷却。当在浸入式冷却中反复利用时，电介质流体的电阻率、光学透射率、和其他特性可能受到不利影响。因此，为了确保工作电介质流体保持或接近其纯的形式或纯的状态，电介质流体应当保持极其清洁并且基本上没有液体和/或固体污染物，使得电介质流体的电阻率、光学透射率、和其他特性保持在允许的界限内。
一些电介质流体的高成本提示对例如用于浸入式冷却的电介质流体进行回收、循环再用和重复利用是有优点的。但是，任何回收和重复利用都需要从电介质流体中除去或分离出大量的固体和液体污染物。出于说明而非限制的目的，示例性污染物可以包括细粒度至粗粒度的固体颗粒、不溶解于电介质流体的液体污染物、部分地溶解于电介质流体的液体污染物、和完全溶解于电介质流体的液体污染物。不利的是，溶解和部分地溶解的液体污染物可能形成共沸物，而由于共沸混合物中的液体的沸点是共同的或近似的，这会使其(例如，通过蒸馏)从电介质流体中除去和分离出更加困难。
相关的现有技术提供了用于过滤和/或加热含有不期望的污染物的流体的示例性系统和方法。但是，这些系统和方法中的一些系统和方法通常不能有效地过滤和除去溶解的和/或易混溶的流体。
发明内容
因此，期望的是，提供一种用于对受污染的电介质流体进行循环再用的系统和方法，所述受污染的电介质流体例如是用于电子产品和/或电气设备的浸入式冷却，以回收和净化电介质流体，使其回到纯的或接近纯的状态或者纯的或接近纯的形式。更具体地，在一种应用中，可以期望的是，提供这样一种系统和方法，其被配置为能够对受污染的电介质流体进行循环再用，且无需使与清洁和循环再用系统流体连通的浸入式冷却系统的运行中断。
第一方面，本发明涉及一种对用于一个或多个电子装置的浸入式冷却的电介质流体进行回收的方法。在一些实施方式中，该方法包括对电介质流体进行过滤，以除去第一组固体污染物(例如，中粒度至粗粒度的固体污染物)；在一个或多个蒸馏罐中对经过滤的电介质流体进行蒸馏，以生成汽化的电介质流体；使汽化的电介质流体从低挥发性污染物分离，从而将汽化的电介质流体作为冷凝物引入环流罐中；通过将冷凝物从环流罐泵送经过一个或多个过滤器来使冷凝物环流；使环流的冷凝物经过滤器过滤，以除去第二组污染物(例如，细粒度的固体污染物、极细粒度的固体污染物、油、水、溶解的液体污染物、部分地溶解的液体污染物、未溶解的液体污染物、及它们的组合物)；以及使经过滤的冷凝物回到环流罐。在一种实施方式中，对电介质流体进行过滤以除去第一组固体污染物可以包括将电介质流体引入机械过滤过程，在一些形式中，机械过滤过程可以由或基本上由过滤器孔径从最大孔径至最小孔径按顺序渐减地布置的多个机械颗粒过滤器组成。可选地，除了通过机械过滤过程对受污染的电介质流体进行过滤之外，受污染的电介质流体也可以通过带干燥剂的过滤器、通过混合碳过滤器、及它们的组合进行过滤。
在一些实施方式中，使汽化的电介质流体从低挥发性污染物分离可以包括使汽化的电介质流体在蒸馏罐中凝结以生成冷凝物，将冷凝物收集在环流罐中，以及将低挥发性污染物收集在蒸馏罐的底部。在一种形式中，冷凝包括在蒸馏罐内提供一个或多个流体冷却的冷凝盘管，汽化的电介质流体凝结在所述一个或多个流体冷却的冷凝盘管上，收集冷凝物包括将冷凝物从流体冷却的冷凝盘管的外表面通过重力供给到环流罐。在一些形式中，所述一个或多个蒸馏罐可以包括流体连通的第一蒸馏罐和/或第二蒸馏罐或更多的蒸馏罐，分离出汽化的电介质流体的冷凝物包括将第一蒸馏罐中的电介质流体加热至第一校准温度以使电介质流体汽化，将汽化的电介质流体的冷凝物收集在第二蒸馏罐中，以及将收集在第二蒸馏罐中的冷凝物加热至第二校准温度(例如，低于第一校准温度)以使所收集的冷凝物汽化。
在一些应用中，对环流的冷凝物进行过滤可以包括使环流的冷凝物通过或迫使环流的冷凝物通过带干燥剂的一个或多个过滤器，通过一个或多个混合碳过滤器，和/或通过一个或多个机械颗粒过滤器，所述一个或多个机械颗粒过滤器可以由或基本上由过滤器孔径从最大孔径至最小孔径按顺序渐减地布置的多个机械颗粒过滤器组成。
在一些形式中，该方法也可以包括以下中的一项或多项：如果蒸馏罐中的压力超过容许压力，则中断蒸馏，如果蒸馏罐中的经过滤的电介质流体的水平低于容许的最小流体水平，则中断蒸馏，以及/或者当对冷凝物中的期望的电阻率和/或期望的光学透射率和/或期望的红外透射率进行测量时，使冷凝物中断环流经过环流罐。在其他形式中，该方法也可以包括直接从浸入式冷却系统回收电介质流体以及/或者使经过滤的冷凝物直接回到浸入式冷却系统。
第二方面，本发明涉及一种对用于电子装置的浸入式冷却的电介质流体进行回收的系统。在一些实施方式中，该系统可以包括：第一过滤器装置，其用于对电介质流体进行过滤，以除去第一组固体污染物(例如，中粒度至粗粒度的固体污染物)；一个或多个蒸馏罐，其用于对经过滤的电介质流体进行蒸馏，以生成汽化的电介质流体；冷凝装置，其位于每个蒸馏罐内，用于使汽化的电介质流体的冷凝物从低挥发性污染物分离；环流罐，其用于使汽化的电介质流体的冷凝物环流，环流罐可选地包括一个或多个泵送系统；以及一个或多个第二过滤器装置，其用于对环流的冷凝物进行过滤，以除去第二组污染物(例如，细粒度的固体污染物、极细粒度的固体污染物、油、水、溶解的液体污染物、部分地溶解的液体污染物、未溶解的液体污染物、以及它们的组合)。在一些应用中，第一过滤器装置和/或第二过滤器装置可以包括一个或多个机械过滤器，所述一个或多个机械过滤器可以包括过滤器孔径从最大孔径至最小孔径按顺序渐减地布置的多个机械颗粒过滤器。在一些形式中，第一和/或第二过滤器装置也可以包括带干燥剂的一个或多个过滤器和/或一个或多个混合碳过滤器。
在一些应用中，一个或多个蒸馏罐可以包括流体连通的第一蒸馏罐和第二蒸馏罐，使得在冷凝之后，来自第一蒸馏罐的汽化的电介质流体能够被引入第二蒸馏罐中。在一些实施方式中，冷凝装置可以包括具有外表面的一个或多个流体冷却的冷凝盘管，汽化的电介质流体可以在所述外表面上凝结。
可选地，系统可以包括：中断装置，其被配置为能够在蒸馏罐中的压力超过容许压力时中断蒸馏，中断装置，其被配置为能够在蒸馏罐中的经过滤的电介质流体的水平低于容许的最小流体水平时中断蒸馏，感测装置，其用于感测环流的冷凝物中的电阻率，感测装置，其用于感测环流的冷凝物中的光学透射率，和/或中断装置，其用于当对冷凝物中的期望的电阻率和/或期望的光学透射率进行测量时，使冷凝物中断环流通过环流罐。在一些形式中，该系统也可以包括用于直接从浸入式冷却系统回收电介质流体的管道，和/或用于使经过滤的环流的冷凝物直接回到浸入式冷却系统的管道。
附图说明
在附图中，不同视图中的相似的附图标记通常指示相同的零部件。并且，附图不一定是按照比例绘制的，而是重点一般放在说明本发明的原理上。在下面的说明中，对本发明的各种实施方式进行了描述。
图1是根据本发明的一些实施方式的用于回收电介质流体的示例性方法的流程图；
图2是根据本发明的一些实施方式的用于回收电介质流体的第一系统的示意图；
图3是根据本发明的其他实施方式的用于回收电介质流体的第二系统的示意图；以及
图4是根据本发明的另外的实施方式的用于从浸入式冷却系统回收电介质流体的系统的框图。
具体实施方式
参照图1和图2，分别示出了第一实施方式的方法和用于执行该实施方式的方法的示例性系统。在第一步骤中，可以将受污染的或部分地受污染的电介质流体101引入用于回收受污染的电介质流体101的多级过滤和蒸馏系统200(步骤1)。出于说明而非限制的目的，电介质流体可以是工程流体，诸如由明尼苏达州的圣保罗的3MTM制造的NOVECTM7100。纯的或基本纯的NOVECTM7100具有大约61℃的沸点，远低于水的沸点，水是一种已知的杂质/污染物。相比之下，NOVECTM 7300的沸点为约98℃，非常接近于水的100℃沸点。由于它们的沸点近似，本领域普通技术人员能够理解含有NOVECTM7300和水的液体混合物比含有NOVECTM7100和水的液体混合物更可能形成恒沸物。
电介质流体的污染物可能包括固体污染物(例如，残留物、碎屑、杂质、粗粒度的污染物、中粒度的污染物、细粒度的污染物、极细粒度的污染物、和它们的组合)和/或液体污染物(例如，油、水、溶解的液体污染物、部分地溶解的液体污染物、未溶解的液体污染物、和它们的组合)。
在一些实施方式中，受污染的流体101可以被引入其中的多级过滤和蒸馏系统200的第一级102可以包括第一机械颗粒过滤器201(步骤2)。第一机械颗粒过滤器201和第一级102被构造和布置为使电介质流体从较大的(例如，粗粒度至中粒度的)固体和不溶解的污染物分离(步骤2)。在一些形式中，第一机械颗粒过滤器201可以包括按顺序布置的多个机械过滤器，使得具有通常以微米测量的最大孔径的过滤器元件处于离第一级102的入口108最近的位置，且具有最小孔径的过滤器元件处于离所述多个第一机械过滤器201的出口109最近的位置，其中，任何居间的过滤器的孔径从靠近入口108的最大孔径渐减至靠近出口109的最小孔径。在操作中，在所述多个第一机械过滤器201内，具有较大的孔径的过滤器元件被配置为能够捕获并保留粗粒度的固体污染物，使中粒度的固体污染物和细粒度至极细粒度的固体污染物朝向具有较小的孔径的过滤器元件并朝向出口109向下游传递。具有较小的孔径的过滤器被配置为能够捕获并保留中粒度的固体污染物，使细粒度至极细粒度的固体污染物朝向出口109向下游传递。如有必要，可及时拆卸和更换过滤器，以防止或尽量减少堵塞。
在下一步骤中，经处理的(即，经过滤的)电介质流体106离开(例如，流过或泵送离开)第一级102(例如，经由第一机械颗粒过滤器201的出口109)，并例如经由第一蒸馏罐203的入口110被引入第二级103(步骤3)，以便进行蒸馏。在蒸馏之前或者在蒸馏过程的同时，可以从液体混合物除去比待回收的电介质流体轻或密度小的液体杂质/污染物。更特别地，比待回收的电介质流体轻或密度小的液体杂质/污染物在蒸馏罐203中倾向于浮到液体混合物的上部，位于密度较大的电介质流体和密度较大的液体污染物之上，在此处可以例如使用液体勺或虹吸管手动地将它们除去。例如，与约1.5g/cm3的典型的NOVECTM 7100密度相比，由松香构成的液体助溶剂杂质的密度通常为约1.07g/cm3。比待回收的电介质流体重或密度大的液体杂质/污染物将沉积到蒸馏罐203的底部。在一些形式中，为了除去密度较大的液体杂质/污染物，一旦已处理的(即，已过滤的)电介质流体106大部分已汽化并且密度较大的液体杂质/污染物已沉积到蒸馏罐203的底部，那么底部部分可以被例如泵离到便携式容器中，使得杂质/污染物被从蒸馏罐203除去。如果污染程度允许的话，被除去的底部部分可以被单独地回收。如果被除去的底部部分被过度污染，那么其可以作为不可循环再用的废物处理。
第二级103中的蒸馏被构造和布置为将主要的液体杂质/污染物的大部分从待回收的电介质流体的大部分分离出来。在蒸馏过程中(步骤3)，与沸点更接近待回收的电介质流体的沸点的液体杂质/污染物相比，沸点明显高于待回收的电介质流体的沸点的液体杂质/污染物更容易且更完全地从经处理的(即，经过滤的)电介质流体106分离。相应地，第二级103蒸馏(步骤3)的一个目的是使待回收的电介质流体在较低的温度下汽化，使得经处理的(即，经过滤的)电介质流体106中的沸点较高的液体杂质/污染物保持在溶液中。
例如，回想沸点分别为约61℃和约98℃的NOVECTM 7100和NOVECTM 7300，在蒸馏过程中(步骤3)(例如，沸腾温度为约65℃)，水(沸点为100℃)和沸点明显高于61℃的其他液体杂质/污染物与从NOVECTM 7300分离(例如，沸腾温度为约105℃)相比，将更容易且更完全地从NOVECTM 7100分离。简言之，当NOVECTM 7100被用作电介质流体时，一旦经处理的(即，经过滤的)电介质流体106被加热至约65℃，则待回收的电介质流体汽化，将水和沸点超过65℃的其他液体杂质/污染物留在溶液中，以随后除去。
在一些实施方式中，第二级103可以包括单个蒸馏罐203(图2)，而在其他实施方式中，第二级103’可以包括多个蒸馏罐203、303(图3)。有利的是，使用多个蒸馏罐203、303的第二级103’蒸馏将经处理的(即，经过滤的)电介质流体106从具有变化的沸点或较大范围的沸点和变化的浓度的液体杂质/污染物逐步分离出来。
在相关的部分中，蒸馏罐203可以包括位于蒸馏罐203的底表面处或附近的加热元件204和位于蒸馏罐203的顶表面处或附近的冷凝装置202。例如加热盘管的加热元件204可以适于将容纳在蒸馏罐203中的经处理的(即，经过滤的)电介质流体106加热到校准温度(例如，稍高于电介质流体处于其纯的或接近纯的状态或形式的沸腾温度的温度)。在一些应用中，可以对加热元件/盘管204的温度进行控制，使得只保持沸腾以达到最大的蒸馏效果。否则，如果加热元件204的温度不被控制，则经处理的(即，经过滤的)电介质流体106的沸腾温度相较于待回收的电介质流体(NOVECTM 7100)的沸点变得过高，允许更多的杂质/污染物随着待回收的电介质流体(NOVECTM 7100)汽化。
在一些形式中，冷凝装置202可以包括一个或多个流体冷却的冷凝盘管，冷却流体(例如，水、油、冷却剂、氟利昂、氨等等)可以流动或被泵送通过所述一个或多个流体冷却的冷凝盘管。在操作中，一旦加热元件204将经处理的(即，经过滤的)电介质流体106加热到校准的沸腾温度，那么蒸馏罐203中的电介质流体以及沸点比待回收的电介质流体的沸点低的任何液体杂质/污染物汽化。沸点超过校准的沸腾温度的其他液体杂质/污染物将以液体状态保持在蒸馏罐203中。
汽化的电介质流体上升至蒸馏罐203的顶部，在该处，其接触冷凝装置202的外表面。流动或被泵送通过冷凝装置202的冷却剂致使热蒸气与冷凝装置202(例如，盘管)的外表面接触，以在盘管上形成电介质流体的液滴。有利地，冷凝装置202可以倾斜(pitched)或以其他方式配置为将经处理的(冷凝物)电介质流体107通过重力供给至第三级104(例如，经由蒸馏罐203中的出口111)。因此，第二(蒸馏)级103(步骤3)将经由出口111离开蒸馏罐203的经处理的(冷凝物)电介质流体107从以液体或悬浮状态保持在蒸馏罐203的底部处的低挥发性流体和污染物分离出来。
在一些实施方式中，传感器可以被结合到蒸馏罐203中并且分别操作地耦合至报警系统和/或自动关闭系统，以当即将发生可能的危险状况时向操作者发出可能的危险状况的报警和/或自动关闭加热器元件204。例如，如果冷凝流体不流动通过冷凝装置202，但同时加热元件204继续使蒸馏罐203中的经处理的(即，经过滤的)电介质流体106汽化，则可能导致超压。由于冷凝流体不流动通过冷凝装置202，那么没有冷凝。因此，蒸气的密度将继续增大，因为根本无法从蒸馏罐203除去被加热的蒸气。
压力感测装置125可以位于蒸馏罐203内，用于感测罐203内的压力。由压力感测装置125产生的信号和在蒸馏罐203内测量的压力的表示可以被传送至本地或远程处理装置130。处理装置130可以包括软件、算法、驱动程序等，或者可以以其他方式编程以启动报警，例如，光学报警、听觉报警、触觉报警等，以当所接收的信号超过用于蒸馏罐203的最大容许压力时，向人员发出可能的危险状况的报警和/或产生信号以使蒸馏罐203立即或延迟关闭。
在另一例子中，液体水平感测装置135可以位于蒸馏罐203内，用于感测容纳在蒸馏罐203内的经处理的(经过滤的)电介质流体106的液体部分的水平。由液体水平感测装置135产生的信号和蒸馏罐203内的液体部分的高程的表示可以被传送至处理装置130。处理装置130可以包括软件、算法、驱动程序等，或者可以以其他方式编程以启动报警，例如，光学报警、听觉报警、触觉报警等，以当所接收的信号降至用于蒸馏罐203的最小容许液体水平以下时，向人员发出可能的危险状况的报警和/或产生信号以使蒸馏罐203立即或延迟关闭。
在下一步骤中，经处理的(冷凝物)电介质流体107离开(例如，通过重力供给流过)第二级103(例如，经由蒸馏罐203的出口111)，并被引入第三级104(例如，经由环流罐205的入口114)(步骤4)，用于环流过滤(步骤5)。在一些实施方式中，第三级104可以包括在封闭系统中流体地联接至彼此的环流罐205、多个过滤器206、207、208、和泵系统211。反复地环流和过滤、或环流式过滤第三级104中的经处理的(冷凝物)电介质流体107(步骤5)还对待回收的电介质流体进行净化。事实上，环流式过滤通过过滤器206中的干燥剂增强杂质/污染物的化学吸收，增加被吸收的杂质/污染物的量和速率。
在本发明的一些形式中，环流罐205用作用于保持并混合进入的经处理的(冷凝物)电介质流体107以及经进一步过滤的电介质流体210的分级容器，所述经进一步过滤的电介质流体210已经受附加的过滤以除去例如细粒度和极细粒度的固体污染物；可混溶的、溶解的、和部分地溶解的液体污染物(例如，恒沸物、沸点与被回收的电介质流体的沸点相似的液体杂质、和类似物)；和未溶解的液体污染物(例如，油、水等)。在一些形式中，一个或多个感测装置可以位于环流罐205中，以产生可以用以确定容纳在环流罐205中的液体是否需要进一步过滤(步骤5)或是否足够纯以回到浸入式冷却系统(步骤6)的信号。例如，在一些实施方式中，一个或多个传感器140、145可以被结合到环流罐205中并且操作地耦合到处理装置130，处理装置130可以包括软件、算法、驱动程序等，或者可以以其他方式编程以控制环流罐205中的液体是否经由流体地联接至多个第二过滤器206、207、208的第一出口115离开罐205，或者经由通到浸入式冷却系统的第二出口121离开罐205。
例如，在一些应用中，电阻感测装置140可以位于环流罐205中。电阻是对流体传导电流倾向的测量，这是不期望的。事实上，为了防止或尽量减少电介质流体传输的电流损害浸入式冷却系统中被冷却的浸没的电子设备，期望的是在电介质流体中保持高电阻。相应地，在一些实施方式中，当由电阻感测装置140感测或测量的电阻小于容许或期望的最小电阻时，处理装置130可以编程以产生信号来打开第一出口115和关闭第二出口121，使得环流罐205中的流体可以经受在多个第二过滤器206、207、208内的进一步过滤。但是，当由电阻感测装置140感测或测量的电阻等于或超过容许或期望的最小电阻时，处理装置130可以编程(如果环流罐205中的液体的光学透射率也是可接受的)以产生信号来关闭第一出口115和打开第二出口121，使得清洁的电介质流体105可以回到浸入式冷却系统。
在一些形式中，电阻感测装置140可以适于感测环流罐205中的液体的电阻，产生并传送与所测量的电阻相应的信号至处理装置130。示例性的电阻感测装置140可以包括数字式绝缘/连续性测试仪，诸如由日本东京的Kyoritsu制造的Model 3007A。
在一些应用中，除了电阻感测装置140之外或者作为电阻感测装置140的替代，光学透射率测量装置145也可以位于环流罐205中。透射率是液体透光能力的测量，其又提供使环流罐205中的流体显得浑浊或不透明的颗粒物质和/或其他固体或液体杂质/污染物的存在或不存在的指标。在一些实施方式中，大于约2000MΩ的目标最小透射率是期望的；但是，可接受的透射率最小值取决于被回收的电介质流体的类型和特性。
在一些实施方式中，当由光学透射率测量装置145测量或感测的光学透射率小于容许或期望的最小光学透射率时，处理装置130可以编程以产生信号来打开第一出口115和关闭第二出口121，使得环流罐205中的流体经受在多个第二过滤器206、207、208内的进一步过滤。但是，如果由光学透射率测量装置145测量或感测的光学透射率等于或超过容许或期望的最小光学透射率，处理装置130可以编程(如果环流罐205中的流体的电阻也是可接受的)以产生信号来关闭第一出口115和打开第二出口121，使得清洁的电介质流体105回到浸入式冷却系统。示例性的光学透射率测量装置145可以包括与流明计相结合的光源。
在一些实施方式中，除此之外或者作为另一替代，基于红外光谱的感测装置可能被用以确定环流的冷凝物的特性。红外光谱利用分子吸收作为其结构的特征的频率的事实。这些吸收以谐振频率出现，即，被吸收的辐射的频率匹配振动频率。能量可能受分子势能面的形状、原子的质量、和/或相关联的振动耦合的影响。已知的是，红外辐射与物质的相互作用指标取决于所检测的物质的化学组成。因此，环流的冷凝物所含有的污染物越多，红外光谱与纯的电介质流体的区别越大。
如上所述，电阻感测装置140可以适于感测环流罐205中的液体的电阻、产生与所测量的电阻相应的信号并将其传送至处理装置130，而光学透射率测量装置145可以适于感测光穿过环流罐205中的液体的透射率，产生与所测量的透射率相应的信号并将其传送至处理装置130。当所感测或所测量的电阻和/或光学透射率无法满足它们各自的容许的最大和最小极限时，处理装置130可以编程以产生信号来打开第一出口115和关闭第二出口121，使得环流罐205中的流体经受在多个第二过滤器206、207、208内的环流和附加过滤。在一些实施方式中，环流的冷凝物209可以通过由或基本由带干燥剂206的一个或多个过滤器(步骤5A)、一个或多个混合碳过滤器207(步骤5B)、和一个或多个机械颗粒过滤器208(步骤5C)组成的序列顺序进行过滤。一旦环流的冷凝物209已通过多个第二过滤器206、207、208，经进一步过滤的冷凝物210可以例如通过使用泵系统211泵送而回到环流罐205，用于电阻和光学透射率测试。
经处理的(冷凝物)电介质流体107随着其进入第三级104、环流的冷凝物209中、和/或经进一步过滤的冷凝物210中存在的水会不利地影响混合物的电阻。因此，反复地环流和过滤经处理的(冷凝物)电介质流体107、环流的冷凝物209、和/或带干燥剂的经进一步过滤的冷凝物210使得混合物能够达到目标的电阻值。在一些应用中，在蒸馏过程中未除去的或者通过加热的环境空气的冷凝再次引入经处理的(冷凝物)电介质流体107的任何水可以例如通过在带干燥剂206的一个或多个过滤器(步骤5A)中对环流的冷凝物209进行过滤而从环流的冷凝物209分离出来。例如，环流的冷凝物209可以分别经由入口116和出口117a进入和离开带干燥剂206的过滤器，出口117a流体地联接至一个或多个混合碳过滤器207的入口117b。
在一些形式中，化学吸收(步骤5A)，例如，使用含有干燥剂的过滤器206，可以主要用以除去在蒸馏过程中未除去的或者经由被加热的环境空气的冷凝再次引入经处理的(冷凝物)电介质流体107的任何剩余的水。如果待回收的电介质流体例如是NOVECTM 7100，那么共沸混合物的可能性较小，相应地，由于NOVECTM 7100(61℃)与水(100℃)的沸点之间的明显差异，在蒸馏之后使用含有干燥剂的过滤器206进行化学吸收以除去水(步骤5A)的需要就不那么成问题了。另一方面，如果待回收的电介质流体是NOVECTM 7300，那么共沸混合物的可能性较大，相应地，由于NOVECTM 7300(98℃)与水(100℃)的沸点近似，在蒸馏之后使用含有干燥剂的过滤器206进行化学吸收以除去水的需要(步骤5A)是一个更大的问题。本领域技术人员能够理解，干燥剂过滤器的吸收率与干燥剂的暴露的表面面积和杂质/污染物与干燥剂接触的时间成比例；因此，使环流的冷凝物209反复地环流提供了多次将水从环流的冷凝物209分离出的机会。出于说明而非限制的目的，为了这个目的的示例性过滤器包括密封的，例如，钢制的含有干燥剂的管。
在混合碳过滤器207和机械颗粒过滤器208中，固体的未溶解的污染物、细粒度和极细粒度的固体污染物、以及足够轻而能在蒸气中输送的重金属颗粒，可以从环流的冷凝物209分离出来(步骤5B和步骤5C)。出于说明而非限制的目的，为了这个目的的示例性过滤器包括活性碳过滤器、离子交换聚合物过滤器、陶瓷过滤器、以及它们的组合。在一些实施方式中，环流的冷凝物209可以分别经由入口117b和出口118a进入和离开混合碳过滤器207，出口118a流体联接至一个或多个机械颗粒过滤器208的入口118b。在一些形式中，机械颗粒过滤器208可以包括顺序地布置的多个机械过滤器，使得具有最大孔径的过滤器元件位于最靠近机械颗粒过滤器208的入口118b处，具有最小孔径的过滤器元件位于最靠近机械颗粒过滤器208的出口121处，任何居间的过滤器的孔径从入口118b处的最大孔径渐减至出口121处的最小孔径。在操作中，具有较大孔径的过滤器被配置为捕获和保留细粒度的固体污染物，使极细粒度的固体污染物通过。具有较小孔径的过滤器被配置为捕获和保留这些极细粒度的固体污染物。
经进一步过滤的冷凝物210例如经由流体地联接至环流罐205的出口121离开机械颗粒过滤器208以及多个过滤器206、207、208。在一些形式中，泵装置211可以位于多个过滤器206、207、208的出口121与环流罐205的入口120之间，以将环流的冷凝物209和经进一步过滤的冷凝物210泵送通过第三极104。替代地，泵装置211可以位于环流罐205的出口115与多个过滤器206、207、208的入口116之间。
环流的冷凝物209和经进一步过滤的冷凝物210必要时可以多次在第三级104(步骤5)中循环通过环流罐205和多个过滤器206、207、208，以使电介质流体回复到满足电阻和光学透射率要求的纯的或接近纯的形式或状态。
返回图1和图3，描绘了对用于浸入式冷却电子装置的电介质流体进行回收的示例性系统200’的第二实施方式。在一些实施方式中，实施例的系统200’可以包括如之前描述的第一级102’、第二级103’、和第三级104，但是，对第一级102’和第二级103’做出了修改。例如，在一种修改中，第一级102’可以包括多个过滤器201、306、307，而不仅仅是如之前描述的与第一实施例的系统200相关的机械颗粒过滤器201。与修改的第一级102’的过滤系统相比较，(未修改的)第一级102的过滤系统较小，组装起来也更便宜；但是，它可能需要例如更长的维护和停机时间来维护、更换过滤器等。如果有可能会有大量的粗粒度至中粒度的固体污染物，(未修改的)第一级102也将是更好的选择。在另一修改中，第二级103’可以包括以序列配置配置的多个蒸馏罐203、303。有利地，多个蒸馏步骤和罐203、303能够更有效地除去较高沸点的液体杂质/污染物。
在一些实施方式中，当修改的第一级102’包括多个过滤器201、306、307时，过滤器可以与机械颗粒过滤器201按序列布置，以除去如之前描述的位于最靠近流体地联接至浸入式冷却罐的入口108的位置的碎屑和粗粒度至中粒度的固体污染物(步骤2A)。机械颗粒过滤器201的下游可以是带干燥剂的一个或多个过滤器306，以除去水(步骤2B)。带干燥剂的过滤器306的下游可以是一个或多个混合碳过滤器307(步骤2C)，以除去例如固体的未溶解的污染物、细粒度和极细粒度的固体污染物、和重金属颗粒。混合碳过滤器307的出口123可以与第二级103’流体连通。在第一级102’中提供多个过滤器201、306、307的优点包括例如降低混合物的沸点，由此潜在地减少对混合物进行蒸馏所需的时间和能量，并且附加的预过滤(蒸馏前)可以使系统200’在需要维护之前运行更长时间。
在一些应用中，一旦受污染的电介质流体101已通过机械颗粒过滤器201进行过滤(步骤2A)，那么可以例如通过在带干燥剂的一个或多个的过滤器306(步骤2B)中对经处理的(经机械过滤的)电介质流体进行过滤来将例如水的液体杂质/污染物从经处理的(经机械过滤的)电介质流体分离出来。有利地，在蒸馏前除去水可以降低混合物的沸点，因此，完成蒸馏所需的能量和时间当然取决于被回收的电介质流体的沸点。在操作中，经处理的(经机械过滤的)电介质流体可以分别经由入口109b和出口122a进入和离开带干燥剂的过滤器306，入口109b可以流体地联接至机械颗粒过滤器201的出口109a，出口122a可以流体地联接至一个或多个混合碳过滤器307的入口122b。
在混合碳过滤器307中，固体的未溶解的污染物、细粒度和极细粒度的固体污染物、以及重金属颗粒可以从经处理的(经干燥的)电介质流体分离出来(步骤2C)。在操作中，经处理的(经干燥的)电介质流体可以分别经由入口122b和出口123进入和离开混合碳过滤器307，其中出口123可以流体地联接至第二极103’的入口110。
在第二种修改中，第二级103’可以包括多个蒸馏罐203、303，并且因此具有多个蒸馏过程。有利地，多个蒸馏罐203、303和多个蒸馏过程允许更有效地将待回收的电介质流体从具有比待回收的电介质流体的沸点高的沸点的液体杂质/污染物分离出来。例如，NOVECTM7100的沸点是61℃，水的沸点是100℃，各种助溶剂的沸点的范围在100℃和130℃之间，而其他杂质/污染物(例如，增塑剂、油等)甚至可能具有更高的沸点。因此，将这些杂质的一些部分与第一蒸馏罐203中的NOVECTM 7100电介质流体相结合的经处理的(经过滤的且经干燥的)电介质流体可具有大约65℃的混合物沸腾温度。如果该混合物被加热至66℃的温度，那么第二蒸馏罐303中收集的冷凝物305将具有较高比例的NOVECTM 7100电介质流体和较低比例的水和其他液体杂质/污染物，并且因此可具有62℃的沸点，而不是65℃。如果在第二蒸馏罐303中冷凝物305混合物被加热到63℃的温度，那么流至第三级104的经处理的(经蒸馏的)电介质流体107将具有甚至更高比例的NOVECTM 7100电介质流体和较低比例的水和其他杂质/污染物。
虽然图3示出了两个蒸馏罐203、303，本领域普通技术人员能够理解，第二级103’可以包括多于两个蒸馏罐203、303和多于两个蒸馏过程。在包括两个所描述的蒸馏罐203、303的实施方式中，由以第一校准温度加热从混合碳过滤器307流动(或泵送)的经处理的(经过滤的和经干燥的)电介质流体106的第一蒸馏过程(步骤3A)产生的第一冷凝物305可以经受以第二校准温度加热第一冷凝物305的第二蒸馏过程(步骤3B)。通常，第一校准温度高于第二校准温度，并且为了将电介质流体从具有大于待回收的电介质流体的沸点的沸点的液体杂质/污染物分离出来，第一校准温度和第二校准温度两者均超过待回收的电介质流体的沸点。
在相关的部分中，每个蒸馏罐203、303可以包括位于蒸馏罐203、303的相应的底表面处或附近的加热元件204、304(例如，加热盘管)和位于蒸馏罐203、303的相应的顶表面处或附近的冷凝装置202、302。在一些形式中，冷凝装置202、302可以包括一个或多个流体冷却的冷凝盘管，具有相对高的比热容的冷却流体(例如，水、油、冷却剂、氟利昂、氨等)可以流动或被泵送通过一个或多个流体冷却的冷凝盘管。在操作中，一旦每个加热元件204、304已将容纳在蒸馏罐203、303中的液体加热到适当的校准温度，电介质流体汽化。汽化的电介质流体上升至蒸馏罐203、303的顶部，在该处汽化的电介质流体接触冷凝装置202、302的外表面。流动通过或被泵送通过冷凝装置202、302的冷却剂导致热蒸气与冷凝装置202、302(例如，盘管)的外表面接触，以在盘管上形成液滴。有利地，第一冷凝装置202可以倾斜或以其他方式配置为将经处理的(冷凝物)电介质流体305的液滴通过重力供给至第二蒸馏罐303(例如，经由入口112)，在该处，经处理的(冷凝物)电介质流体305被加热至较低的第二校准温度。因此，第二级103’的第一蒸馏过程将经由出口111离开第一蒸馏罐203的经处理的(冷凝物)电介质流体305从在第一蒸馏罐203的底部处以液体或悬浮状态保持的低挥发性流体和污染物分离出来。
在一些应用中，第二冷凝装置302也可以倾斜或以其他方式配置为将经处理的(冷凝物)电介质流体107通过重力供给至第三级104(例如，经由第二蒸馏罐303中的出口113)。因此，第二级103’将经由出口113离开第二蒸馏罐303的经处理的(冷凝物)电介质流体107从在第一蒸馏罐203和第二蒸馏罐303的底部处以液体或悬浮状态保持的低挥发性流体和污染物分离出来。
在一些实施方式中，传感器也可以被结合到第二蒸馏罐303中并且分别操作地耦合到报警系统和/或自动关闭系统，以在即将发生可能的危险状况时向操作员发出可能的危险状况的报警和/或自动关闭加热器元件304。例如，如果冷凝流体未流过冷凝装置302，但同时加热元件304继续使第二蒸馏罐303中的冷凝物305汽化，那么可能造成超压。由于冷凝流体未流过冷凝装置302，那么就未冷凝。因此，蒸气的密度将继续增大，因为根本无法从第二蒸馏罐303除去被加热的蒸气。
为了感测第二蒸馏罐303内的压力，压力感测装置125可以位于第二蒸馏罐303内。由压力感测装置125产生的信号和在第二蒸馏罐303内所测量的压力的表示可以被传送至本地或远程处理装置130。处理装置130可以包括软件、算法、驱动程序等，或者可以以其他方式编程以启动报警，例如，光学报警、声学报警、触觉报警等，以向人员发出可能的危险状况的报警并且/或者产生信号以当所接收的信号超过用于第二蒸馏罐303的最大容许压力时使第二蒸馏罐303立即或延迟关闭。
在另一例子中，为了感测容纳在第二蒸馏罐303内的冷凝物305的液体部分的水平，液体水平感测装置135可以位于第二蒸馏罐303内。由液体水平感测装置135产生的信号和第二蒸馏罐303内的液体部分的高程的表示可以被传送至处理装置130。处理装置130可以包括软件、算法、驱动程序等，或者可以以其他方式编程以启动报警，例如，光学报警、声学报警、触觉报警等，以向人员发出可能的危险状况的报警并且/或者产生信号以当所接收的信号降至第二蒸馏罐303的最小容许液体水平以下时使第二蒸馏罐303立即或延迟关闭。
在下一步骤中，经处理的(冷凝物)电介质流体107离开(例如，通过重力供给流动离开)第二级103’(例如，经由第二蒸馏罐303的出口113)，并且被引入第三级104(例如，经由入口114到环流罐205)(步骤4)，如前所述。在一些实施方式中，第三级104可以包括环流罐205、多个过滤器206、207、208、和泵系统211，它们在封闭系统中流体地联接至彼此，如前所述。通过在第三级104中使经处理的(冷凝物)电介质流体107重复地环流通过过滤器206、207、208，由过滤器206中的干燥剂对杂质/污染物的化学吸收和吸收速率增大。
上面所述的任一实施例的系统200、200’可以是单独的系统，或者有利地，如图4中所描绘的，可以被集成到浸入式冷却系统401中或者由浸入式冷却系统401所包括，使得第一级102、102’的入口108和第三级104的出口121与浸入式冷却系统401流体连通。优选地，当有恒定的流量进出系统200、200’时，将任一系统200、200’集成到浸入式冷却系统401中或者由浸入式冷却系统401所包括是可行的、经济的和实用的。例如，只要离开第三级104的被回收的电介质流体105的输出率等于(或超过)进入第一级102的受污染的电介质流体101的输入率，那么任一系统200、200’就可以有效地被集成到浸入式冷却系统401中或者由浸入式冷却系统401所包括。但是，如果离开第三级104的被回收的电介质流体105的输出率大大超过或略高于进入第一级102的受污染的电介质流体101的输入率，那么将系统200、200’联接到浸入式冷却系统401中可能是不经济的。与此相反，如果离开第三级104的被回收的电介质流体105的输出率小于进入第一级102的受污染的电介质流体101的输入率，那么系统200、200’可能无法有效地集成到浸入式冷却系统401中或者由浸入式冷却系统401所包括。
替代地，在一些应用中，浸入式冷却系统401可以包括缓冲罐，以储存过量的受污染的电介质流体，使得如果浸入式冷却系统401的缓冲罐的液体水平超过特定的预定义阈值，那么受污染的电介质流体101仅仅可以通过泵系统402流入第一级102、102’。在一些替代的应用中，第三级104可以包括缓冲罐以储存清洁的电介质流体，使得如果第三级104的缓冲罐的液体水平超过特定的预定义阈值，那么经清洁的电介质流体105仅仅可以通过泵系统403流入浸入式冷却系统。
在一些应用中，一个或多个泵系统402、403可以被结合在实施例的系统200、200’和浸入式冷却系统401之间的管道中。例如，如图4中所示，第一泵系统402可以安装在浸入式冷却系统401和第一级102、102’的入口108之间，以将受污染的电介质流体101输送(即，泵送)到第一级102、102’，同时第二泵系统403可以安装在浸入式冷却系统401和第三级104的出口121之间，以将经回收的电介质流体105输送(即，泵送)到浸入式冷却系统401。
有利地，本发明的多级过滤和蒸馏可以实现与工厂新鲜的电介质流体相当的纯度水平，例如，处于其纯的形式或纯的状态，在经回收的电介质流体105被释放以回到浸入式冷却系统401之前在环流罐205中进行的电阻和光学透射率测量就是证明。
本发明可以以其他特定形式实施，而不背离其精神或基本特征。因此，前述实施方式应考虑在所有方面的说明性，而不是限制这里描述的发明。因此，本发明的范围由所附权利要求表明，而不是由前面的说明表明，并且在权利要求的含义和范围内的所有改变都旨在包含于此。

Claims (15)

1.一种对用于至少一个电子装置的浸入式冷却的电介质液体进行回收的方法，所述方法包括：
对电介质液体进行过滤，以除去第一组固体污染物；
在至少一个蒸馏罐中对经过滤的电介质液体进行蒸馏，以生成汽化的电介质气体；
使汽化的电介质气体以校准温度在所述至少一个蒸馏罐中凝结，以生成冷凝物；
使所述冷凝物从低挥发性污染物分离，其中所述冷凝物引入设置在所述蒸馏罐下游的环流罐；
通过将冷凝物泵送经过设置在所述蒸馏罐下游的所述环流罐来使冷凝物环流；
利用设置在所述蒸馏罐下游的至少一个过滤器对环流的冷凝物进行过滤，以除去第二组污染物；以及
使经过滤的冷凝物回到在所述蒸馏罐下游的所述环流罐。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对电介质液体进行过滤以除去第一组固体污染物包括将电介质液体引入到设置在所述蒸馏罐上游的机械过滤过程中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，机械过滤过程包括通过过滤器孔径渐减的多个机械颗粒过滤器对电介质液体进行过滤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，机械过滤过程包括通过从最大孔径至最小孔径按顺序布置的所述多个机械颗粒过滤器对电介质液体进行过滤。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，对电介质液体进行过滤以除去第一组固体污染物包括将电介质液体引入带干燥剂的过滤器中，和/或其中，对电介质液体进行过滤以除去第一组固体污染物包括将电介质液体引入混合碳过滤器中。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括：
将低挥发性污染物收集在所述至少一个蒸馏罐的底部。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述至少一个蒸馏罐包括与第二蒸馏罐流体连通的第一蒸馏罐，生成汽化的电介质气体和分离汽化的电介质气体包括：
将第一蒸馏罐中的电介质液体加热至第一校准温度，以使电介质液体汽化；
将汽化的电介质液体的冷凝物收集在第二蒸馏罐中；以及
将收集在第二蒸馏罐中的冷凝物加热至第二校准温度，以使所收集的冷凝物汽化。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二校准温度低于所述第一校准温度。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，冷凝包括在所述至少一个蒸馏罐内提供至少一个流体冷却的冷凝盘管，汽化的电介质气体凝结在所述至少一个流体冷却的冷凝盘管上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，收集冷凝物包括将冷凝物从流体冷却的冷凝盘管的表面通过重力供给到环流罐。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，对环流的冷凝物进行过滤包括使环流的冷凝物经过带干燥剂的至少一个过滤器进行过滤，和/或其中，对环流的冷凝物进行过滤包括使环流的冷凝物经过至少一个混合碳过滤器进行过滤。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，对环流的冷凝物进行过滤包括使环流的冷凝物经过至少一个机械颗粒过滤器进行过滤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，对环流的冷凝物进行过滤包括使环流的冷凝物经过过滤器孔径渐减的多个机械颗粒过滤器进行过滤。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，对环流的冷凝物进行过滤包括使环流的冷凝物经过从最大孔径至最小孔径按顺序布置的所述多个机械颗粒过滤器进行过滤。
15.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括如果所述至少一个蒸馏罐中的任一蒸馏罐中的压力超过容许压力，则中断蒸馏，和/或所述方法还包括如果所述至少一个蒸馏罐中的任一蒸馏罐中的经过滤的电介质液体的水平低于容许的最低流体水平，则中断蒸馏，和/或所述方法还包括当对环流的冷凝物中的期望的电阻率、预定的红外光谱、或预定的光学透射率中的至少一者进行测量时，使冷凝物经过环流罐的环流中断。
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