KR20230012609A - 전기 시스템용 용존 가스 함유 액체 냉각제 - Google Patents

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데이비드 에이 랙크
앤드류 디 새터필드
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엑손모빌 테크놀로지 앤드 엔지니어링 컴퍼니
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Abstract

전기 시스템용 액체 냉각제 및 그의 제조 방법이 개시된다. 전기 시스템을 위한 예시적인 액체 냉각제는 액체 냉각제의 주요 성분인 베이스 오일; 및 액체 냉각제의 유체 점도에 대해 측정가능한 효과를 갖기에 충분한 양의 용존 가스를 포함하고; 이때 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는다.

Description

전기 시스템용 용존 가스 함유 액체 냉각제
본 개시내용은 전기 시스템용 액체 냉각제(coolant) 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 그러한 액체 냉각제는, 점도를 감소시켜 개선된 냉각을 제공하기 위해 용존 가스(dissolved gas)를 함유할 수 있다.
열 전달 시스템은 많은 유형의 전기 시스템에 통합되어, 생성된 열을 제거하여 전기 시스템의 장기간 작동을 조절하는 데 도움을 준다. 다양한 전기 시스템에는 전기 모터가 포함되는 경우가 많으며, 이는 작동 중에 발생하는 열을 제거하기 위해 효율적인 열 전달 시스템을 필요로 할 수 있다. 전기 모터의 냉각은, 본원에서 "액체 냉각제"라고 지칭되는, 특별히 설계된 유체의 순환에 의해 달성될 수 있다. 액체 냉각제의 효과는 점도 및 다른 특성, 예컨대 열 전도성에 따라 달라질 수 있다. 저점도 냉각제를 사용하면 냉각 효율 뿐아니라 유체 펌핑의 에너지 효율을 개선할 수 있다. 그러나 점도가 매우 낮은 냉각제는 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 매우 낮은 점도로 설계된 액체 냉각제는 휘발성과 가연성이 증가할 뿐만 아니라 흡입 위험이 있을 수 있다. ASTM D445에 따라 측정했을 때 100℃에서의 동점도(kinematic viscosity)가 4센티스토크("cSt") 미만이고 40℃에서의 동점도가 18 cSt 미만인 냉각제는 "극저 점도"를 갖는 것으로 간주될 수 있다.
바람직한 수준의 휘발성 및 가연성을 제공하면서 연비를 효과적으로 개선하는 액체 냉각제가 여전히 필요하다.
전기 시스템을 위한 예시적인 액체 냉각제가 본원에서 개시되며, 이는 액체 냉각제의 주요 성분인 베이스 오일; 및 액체 냉각제의 유체 점도에 대해 측정가능한 효과를 갖기에 충분한 양의 용존 가스를 포함하고; 이때 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는다.
추가로 본원에는, 액체 냉각제를 제조하는 예시적인 방법이 개시되며, 이는, 베이스 오일을 용기에 투입하는 단계; 및 일정 부피의 가스가 베이스 오일에 용해되도록 가스로 상기 용기를 가압하여 액체 냉각제를 제공하는 단계를 포함하고; 이때 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는다.
또한, 전기 시스템을 냉각시키는 예시적인 방법이 본원에서 개시되며, 이는 전기 시스템의 하나 이상의 컴포넌트와 접촉하도록 액체 냉각제를 순환시키는 단계를 포함하고, 이때 상기 액체 냉각제는 상기 액체 냉각제의 주요 성분인 베이스 오일 및 용존 가스를 포함하며, 용존 가스는 상기 액체 냉각제의 유체 점도에 대해 측정가능한 효과를 갖기에 충분한 양으로 액체 냉각제에 존재하고, 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는다.
도면은 본 발명의 특정 양태를 예시하며 본 발명을 제한하거나 규정하는 데 사용되어서는 안 된다.
도 1은 베이스 오일에 용존 가스를 도입하기 위한 예시적인 시스템의 개략도이다.
다음은 본 발명을 실시함에 있어서 당업자를 돕기 위해 제공되는 발명의 상세한 설명이다. 당업자는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 본원에 기술된 실시양태를 수정 및 변형할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 개시내용이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시양태를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본원에서 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 도면 및 기타 참고문헌은 그 전체가 참조로 명시적으로 인용되어 포함된다.
"전기 시스템", "전기 장치", "전기적 시스템", "전기적 장치" 및 이들의 모든 변형어는 장시간 작동을 위해 발생된 열을 제거하기 위해 주로 전기 수단을 통해 전력을 공급받거나 작동하고 열 전달을 필요로 하는 시스템 또는 장치를 의미한다. 예시적인 전기 시스템은 전기 자동차, 전기 자동차에 포함된 전력 전자 장치(예를 들어, "온보드" 전자 장치), 전기 모터, 배터리, 부하식 배터리 시스템, 부하 스테이션, 전자 장비, 컴퓨터, 서버 뱅크(또는 팜(farm)), 데이터 센터 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
"전기 자동차" 및 그 변형어는 전체(all)-전기 자동차 및 완전(fully)-전기 자동차, 하이브리드 및 하이브리드-전기 자동차를 말하며, 이는 다양한 병렬 또는 직렬 드라이브 트레인 구성을 단독으로 또는 조합하여 가질 수 있다. 차량에 사용되는 기어를 갖는 기계 및 전기 시스템, 하위 시스템 및 컴포넌트를 포함한다. 이들 기어를 갖는 기계 및 전기 시스템, 서브시스템 및 컴포넌트는 예를 들어 전기 자동차 파워트레인, 파워트레인 컴포넌트, 드라이브트레인 컴포넌트, 운동 에너지 회수 시스템(KERS), 에너지 재생 시스템 등을 포함할 수 있다. 전기 자동차 및 하이브리드 자동차라는 용어는 상호교환적으로 사용될 수 있다. 또한, "전기 자동차"라는 용어는 육상 차량(예를 들어, 자동차)에 국한되지 않고, 전체 또는 부분적으로 전기로 구동되는 모든 유형의 차량을 포괄하고 항공 차량(예를 들어, 비행기, 드론, 우주선 등) 및 해상 차량(예를 들어, 모든 유형의 선박, 호버크라프트 등)을 포함하는 것으로 의도된다. "전기 자동차"는 또한 수동으로 구동되는 자동차 또는 자율 자동차 또는 이들의 하이브리드를 의미할 수 있다.
본 개시내용은 전기 시스템용 액체 냉각제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 실시양태에 따르면, 액체 냉각제는 베이스 오일 및 용존 가스를 포함할 수 있다. 액체 냉각제의 예시적인 실시양태는 또한 항산화제와 같은 추가 첨가제를 포함할 수 있다. 본원에서, 액체 냉각제라는 용어는 윤활유, 윤활 유체, 윤활제, 윤활제 오일, 작동유, 냉각유 및 냉각유를 포함하고, 이러한 용어는 서로 호환적으로 사용할 수 있다.
베이스 오일에 용존 가스를 포함시킴으로써, 생성된 액체 냉각제는 점도가 감소된다. 이러한 점도 감소는 액체 냉각제에 개선된 냉각력을 제공해야 한다. 또한, 다른 수단에 의한 점도 저하와 달리, 베이스 오일에 용존 가스를 도입하는 것은 휘발성이나 가연성을 증가시켜서는 안 된다. 점도 감소가 베이스 오일의 분자 구조 변화에 의한 것이 아니라 용존 가스의 포함에 의해 달성되었기 때문에, 액체 냉각제의 휘발성 및 인화성이 영향을 받지 않아야 한다.
액체 냉각제의 점도는 베이스 오일의 선택 및 용존 가스의 양 및 유형에 의해 조정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 100℃("KV100") 및 40℃("KV40")에서 비교적 낮은 동점도를 가질 수 있다. 본원에서 사용될 때, 액체 냉각제의 "100℃에서의 동점도" 또는 "KV100"이라는 용어는 ASTM D445에 따라 측정된 100℃에서의 동점도를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 약 7 센티스토크(cSt) 이하, 또는 약 6 cSt 이하, 또는 약 5 cSt 이하, 또는 약 4 cSt 이하, 또는 약 3 cSt 이하, 또는 약 1 cSt 이하의 KV100을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 약 1 cSt 내지 약 5 cSt, 또는 약 2 cSt 내지 약 5 cSt, 또는 약 2 cSt 내지 약 4 cSt의 KV100을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 또한 최소 KV100을 가질 수 있다. 예를 들어, 액체 냉각제는 약 0.5 이상, 약 0.6 이상, 약 0.7 이상, 약 0.8 이상, 약 0.9 이상 또는 약 1.0 이상의 cSt의 KV100을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 약 0.5 cSt 내지 약 7 cSt, 또는 약 0.5 cSt 내지 약 6 cSt, 또는 약 0.5 cSt 내지 약 5 cSt, 또는 약 1 cSt 내지 약 7 cSt, 또는 약 1 cSt 내지 약 6 cSt, 또는 약 1 cSt 내지 약 5 cSt 범위의 KV100을 가질 수 있다.
본원에서 사용될 때, 액체 냉각제의 "4℃에서의 동점도" 또는 "KV40"이라는 용어는 ASTM D445에 따라 측정된 100℃에서의 동점도를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 약 30 cSt 이하, 또는 약 28 cSt 이하, 또는 약 26 cSt 이하, 또는 약 24 cSt 이하의 KV40을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 약 15 cSt 내지 약 30 cSt, 또는 약 20 cSt 내지 약 30 cSt, 또는 약 20 cSt 내지 약 28 cSt의 KV40을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제의 실시양태가 약 4 cSt 이하의 KV100 및 약 28 cSt 이하의 KV40을 가질 수 있다는 점에서, 액체 냉각제는 "극저 점도"를 갖는 것으로 간주될 수 있다.
용존 가스를 포함하는 액체 냉각제는 바람직한 휘발성을 가질 수 있다. 휘발성의 한 척도는 인화점일 수 있다. 본원에서 사용되는 "인화점"은 ASTM D92 오픈 컵 인화점에 따라 결정된다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 약 90℃ 내지 약 275℃의 인화점, 대안적으로 약 150℃ 내지 약 250℃의 인화점을 가질 수 있다.
액체 냉각제의 냉각력은 용존 가스로부터의 점도 감소에 의해 개선될 수 있다. 냉각력은 다양한 요인에 따라 달라지며 다양한 시험을 통해 정량화할 수 있다. 한 가지 예는 다음 식(1)과 같이 열유속을 온도 차이로 나눈 것과 같은 열 전달 계수이다:
Figure pct00001
(1),
여기서, h는 열전달 계수이고, q는 열유속이고, ΔT는 주변 유체와 고체 표면의 온도 차이이다. 열 전달 계수는 유체와 고체 사이의 열 전달을 계산하는 데 사용될 수 있다. 다양한 열 전달 모드에 대한 열 전달 계수를 계산하기 위한 다양한 공식이 있다. Dittus-Bolter 상관 관계가 많은 적용에서 사용할 수 있으며 아래에 제공된다:
Figure pct00002
(2),
여기서, h는 열전달 계수이고, d는 수력학적 직경이고, k는 벌크 유체의 열전도도이고, j는 질량 유속이고, μ는 유체 점도이고, cp는 유체의 등압 열용량이고, n은 액체 냉각제가 벽보다 차가운 용도의 경우 0.33이다.
액체 냉각제의 밀도는 전기 시스템에서 만족스러운 열 전달 성능을 부여하기 위한 유체 특성이다. 본원에서 사용될 때 "밀도"는 ASTM D4052에 따라 결정된다. 일부 실시양태에서, 40℃의 온도에서, 액체 냉각제는 밀도가 약 0.25g/mL 내지 약 1.75g/mL, 또는 약 0.30g/mL 내지 약 1.70g/mL, 또는 약 0.35g/mL 내지 약 1.65g/mL, 또는 약 0.40g/mL 내지 약 1.60g/mL, 또는 약 0.45g/mL 내지 약 1.55g/mL일 수 있다. 다른 실시양태에서, 80℃의 온도에서, 액체 냉각제는 약 0.25g/mL 내지 약 1.75g/mL, 또는 약 0.30g/mL 내지 약 1.70g/mL, 또는 약 0.35g/mLmL 내지 약 1.65g/mL, 또는 약 0.40g/mL 내지 약 1.60g/mL, 또는 약 0.45g/mL 내지 약 1.55g/mL의 밀도를 가질 수 있다.
액체 냉각제의 비열은 전기 시스템에서 만족스러운 열 전달 성능을 부여하기 위한 또 다른 유체 특성이다. 본원에서 사용되는 "비열"은 ASTM E1269에 따라 결정된다. 일부 실시양태에서, 40℃의 온도에서 액체 냉각제는 약 1.25 kJ/kg·K 내지 약 3.50 kJ/kg·K, 또는 약 1.35 kJ/kg·K 내지 약 3.40 kJ/kg·K, 또는 약 1.45 kJg·K 내지 약 3.25 kJ/kg·K, 또는 약 1.50 kJ/kg·K 내지 약 3.20 kJ/kg·K, 또는 약 1.55 kJ/kg·K 내지 약 3.15 kJ/kg·K의 비열을 가질 수 있다.. 다른 실시양태에서, 80℃의 온도에서 액체 냉각제는 약 1.25 kJ/kg·K 내지 약 3.50 kJ/kg·K, 또는 약 1.35 kJ/kg·K 내지 약 3.40 kJ/kg·K, 또는 약 1.45 kJ/kg·K 내지 약 3.25 kJ/kg·K, 또는 약 1.50 kJ/kg·K 내지 약 3.20 kJ/kg·K, 또는 약 1.55 kJ/kg·K 내지 약 3.15 kJ/kg·K의 비열을 가질 수 있다.
액체 냉각제의 동점도는 전기 시스템에서 만족스러운 열 전달 성능을 부여하기 위한 또 다른 유체 특성이다. 본원에서 사용되는 "동점도"는 ASTM E1269에 따라 결정된다. 일부 실시양태에서, 평균 유체 온도가 40℃인 경우, 액체 냉각제는 약 0.50 센티포이즈(cP) 내지 약 7.50 cP, 또는 약 0.55 cP 내지 약 7.00 cP, 또는 약 0.65 cP 내지 약 6.50 cP, 또는 약 0.70cP 내지 약 6.00cP, 또는 약 0.75cP 내지 약 5.50cP의 동점도를 가질 수 있다. 평균 유체 온도가 80℃인 다른 실시양태에서, 액체 냉각제의 동점도는 약 0.50cP 내지 약 7.50cP, 또는 약 0.55cP 내지 약 7.00cP, 또는 약 0.65cP 내지 약 6.50cP, 또는 약 0.70cP 내지 약 6.00cP, 또는 약 0.75cP 내지 약 5.50cP를 가질 수 있다.
본원에서 언급된 액체 냉각제는 액체 냉각제의 수명 동안에 걸쳐 지속적인 액체 냉각제 특성 및 본원에서 언급된 전기 시스템, 예를 들어 전기 자동차 및 그의 컴포넌트 및 재료와의 상용성을 제공한다. 본 발명에 따라 냉각될 수 있는 예시적인 전기 시스템 및 전기 자동차 컴포넌트는 예를 들어 전기 자동차 배터리, 전기 모터, 발전기, AC-DC/DC-AC/AC-AC/DC-DC 변환기, AC-DC/DC-AC/AC-AC/DC-DC 변압기, 전력 관리 시스템, 전자 제어 배터리, 온보드 충전기, 온보드 전력 전자 장치, 초고속 충전 시스템, 충전 장소에서의 급속-충전 장비, 고정식 초고속 충전기 등을 포함한다.
특정 전기 시스템(예를 들어, 전기 자동차 배터리, 전기 모터, 발전기, AC-DC/DC-AC/AC-AC/DC-DC 변환기, AC-DC/DC-AC/AC-AC/DC-DC 변압기, 전력 관리 시스템, 전자 제어 배터리, 온보드 충전기, 온보드 전력 전자 장치, 초고속 충전 시스템, 충전 장소에서의 급속-충전 장비, 고정식 초고속 충전기 등)에 따라서, 상기 전기 시스템은 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 전기 시스템은 약 -40℃ 내지 약 175℃, 또는 약 -25℃ 내지 약 170℃, 또는 약 -10℃ 내지 약 165℃, 약 0℃ 내지 약 160℃, 또는 약 10℃ 내지 약 155℃, 또는 약 25℃ 내지 약 150℃, 또는 약 25℃ 내지 약 125℃, 또는 약 30℃ 내지 약 120℃, 또는 약 35℃ 내지 약 115℃, 또는 약 35℃ 내지 약 105℃, 또는 약 35℃ 내지 약 95℃, 또는 약 35℃ 내지 약 85℃의 온도에서 작동할 수 있다.
일 실시양태에서, 단일 액체 냉각제가 전기 시스템에 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 하나 초과의 액체 냉각제가 전기 시스템에 사용될 수 있는데, 예를 들어 배터리용의 하나의 액체 냉각제와 전기 시스템의 다른 컴포넌트용의 다른 하나의 액체 냉각제가 사용될 수 있다.
본원에서 언급된 액체 냉각제는 예를 들어 다음을 포함하는 장치 컴포넌트의 표면에 냉각을 제공한다: 금속, 금속 합금, 비금속, 비금속 합금, 혼합 탄소-금속 복합재 및 합금, 혼합 탄소-비금속 복합재 및 합금, 철 금속, 철 복합재 및 합금, 비철 금속, 비철 복합재 및 합금, 티타늄, 티타늄 복합재 및 합금, 알루미늄, 알루미늄 복합재 및 합금, 마그네슘, 마그네슘 복합재 및 합금, 이온-주입된 금속 및 합금, 플라즈마-개질된 표면; 표면-개질된 재료; 코팅; 단층, 다층 및 구배 적층된 코팅; 연마된(honed) 표면; 폴리싱된(polished) 표면; 에칭된 표면; 텍스쳐링된(textured) 표면; 텍스쳐링된 표면 상의 마이크로 및 나노 구조물; 초정밀 마무된(super-finished) 표면; 다이아몬드-유사 탄소(DLC), 수소 함량이 높은 DLC, 수소 함량이 중간 정도인 DLC, 수소 함량이 낮은 DLC, 수소 함량이 거의 0에 가까운 DLC, DLC 복합재, DLC-금속 조성물 및 복합재, DLC-비금속 조성물 및 복합재; 세라믹, 세라믹 산화물, 세라믹 질화물, FeN, CrN, 세라믹 카바이드, 혼합된 세라믹 조성물 등; 중합체, 열가소성 중합체, 엔지니어링된 중합체, 중합체 블렌드, 중합체 얼로이, 중합체 복합재; 예를 들어 흑연, 탄소, 몰리브덴, 이황화 몰리브덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리퍼플루오로프로필렌, 폴리퍼플루오로알킬에테르 등을 포함하는 재료 조성물 및 복합재.
전술한 바와 같이, 액체 냉각제는 본 실시양태에 따른 전기 시스템의 냉각에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 액체 냉각제는 액체 냉각제의 수명 동안에 걸쳐 지속된 액체 냉각제 특성 및 본원에서 언급된 전기 시스템, 예를 들어 전기 모터, 전기 자동차 및 이들의 대응 컴포넌트 및 재료와의 상용성을 제공할 수 있다. 본 발명에 따라 냉각될 수 있는 예시적인 전기 시스템 컴포넌트는 예를 들어 전기 배터리, 전기 모터, 발전기, AC-DC/DC-AC/AC-AC/DC-DC 변환기, AC-DC/DC-AC/AC-AC/ DC-DC 변압기, 전력 관리 시스템, 전자 제어 배터리, 온보드 충전기, 온보드 전력 전자 장치, 초고속 충전 시스템, 충전 장소에서의 급속 충전 장비, 고정식 초고속 충전기 등을 포함한다.
특정 전기 시스템(예를 들어, 전기 배터리, 전기 모터, 발전기, AC-DC/DC-AC/AC-AC/DC-DC 변환기, AC-DC/DC-AC/AC-AC/ DC-DC 변압기, 전력 관리 시스템, 전자 제어 배터리, 온보드 충전기, 온보드 전력 전자 장치, 초고속 충전 시스템, 충전 장소에서의 급속 충전 장비, 고정식 초고속 충전기 등)에 따라서, 상기 전기 시스템은 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 전기 시스템은 약 -40℃ 내지 약 175℃, 또는 약 -25℃ 내지 약 170℃, 또는 약 -10℃ 내지 약 165℃, 약 0℃ 내지 약 160℃, 또는 약 10℃ 내지 약 155℃, 또는 약 25℃ 내지 약 150℃, 또는 약 25℃ 내지 약 125℃, 또는 약 30℃ 내지 약 120℃, 또는 약 35℃ 내지 약 115℃, 또는 약 35℃ 내지 약 105℃, 또는 약 35℃ 내지 약 95℃, 또는 약 35℃ 및 약 85℃의 온도에서 작동할 수 있다.
일 실시양태에서, 단일 액체 냉각제가 전기 시스템에 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 하나 초과의 열 액체 냉각제가 전기 시스템에서 사용될 수 있는데, 예를 들어 배터리용의 하나의 열 전달 유체 및 전기 시스템의 다른 컴포넌트용의 다른 열 전달 유체가 사용될 수 있다.
본원에서 언급된 액체 냉각제는 예를 들어 다음을 포함하는 장치 부품의 표면에 사용될 수 있다: 금속, 금속 합금, 비금속, 비금속 합금, 혼합 탄소-금속 복합재 및 합금, 혼합 탄소-금속 비금속 복합재 및 합금, 철 금속, 철 복합재 및 합금, 비철 금속, 비철 복합재 및 합금, 티타늄, 티타늄 복합재 및 합금, 알루미늄, 알루미늄 복합재 및 합금, 마그네슘, 마그네슘 복합재 및 합금, 이온-주입된 금속 및 합금, 플라즈마-개질된 표면; 표면-개질된 재료; 코팅; 단층, 다층 및 구배 적층된 코팅; 연마된 표면; 폴리싱된 표면; 에칭된 표면; 텍스쳐링된 표면; 텍스쳐링된 표면 상의 마이크로 및 나노 구조물; 초정밀 표면; DLC, 수소 함량이 높은 DLC, 수소 함량이 중간 정도인 DLC, 수소 함량이 낮은 DLC, 수소 함량이 거의 0에 가까운 DLC, DLC 복합재, DLC-금속 조성물 및 복합재, DLC-비금속 조성물 및 복합재; 세라믹, 세라믹 산화물, 세라믹 질화물, FeN, CrN, 세라믹 카바이드, 혼합 세라믹 조성물 등; 중합체, 열가소성 중합체, 엔지니어링된 중합체, 중합체 블렌드, 중합체 합금, 중합체 복합재; 예를 들어 흑연, 탄소, 몰리브덴, 이황화 몰리브덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리퍼플루오로프로필렌, 폴리퍼플루오로알킬에테르 등을 포함하는 재료 조성물 및 복합재.
일부 실시양태에서, 전기 시스템은 오일 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 오일 냉각 시스템의 예는 하나 이상의 도관 및 하나 이상의 도관을 통해 액체 냉각제를 순환시키도록 구성된 펌프를 포함할 수 있다. 펌프는 예를 들어 양변위 펌프(positive displacement pump) 또는 원심력 펌프를 포함할 수 있다. 액체 냉각제는 본원에 개시된 임의의 액체 냉각제를 포함할 수 있고, 전기 시스템의 일부를 형성하는 전기 시스템 컴포넌트(예를 들어, 전기 모터, 전기 배터리)를 냉각하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제는 전기 시스템 컴포넌트의 하나 이상의 표면을 직접 냉각하도록 구성되어, 전기 시스템 컴포넌트로부터 열을 제거할 수 있다. 전기 시스템 컴포넌트와 열을 교환한 후, 가열된 액체 냉각제는 상승된 온도에서 전기 시스템 컴포넌트(108)로부터 멀리 이송된다. 가온된 액체 냉각제는 이이서, 도관(들) 내에서 오일 냉각 시스템에 포함된 열 교환기로 전달된다. 열 교환기는 가열된 액체 냉각제에서 열을 끌어내어 라디에이터와 유사하게 작동할 수 있다. 일부 실시양태에서, 열 교환기는 열을 예를 들어 주위 온도에서 다른 유체 또는 공기로 배제시킬 수 있다. 열 교환기는 특정 장치이거나, 열 전달 유체가 도관(들)을 통해 흐를 때 단순히 대기로 손실된 열일 수 있다. 이어서, 액체 냉각제는 전기 시스템 컴포넌트로 재순환될 수 있다. 전기 냉각제 시스템에 대한 이러한 설명은 단지 예일 뿐이며, 액체 냉각제는 전기 시스템 컴포넌트의 냉각을 위해 임의의 적합한 전기 냉각 시스템과 함께 사용될 수 있다.
오일 냉각 시스템의 하나 이상의 실시양태는, 전기 배터리 또는 전기 모터와 같은 전기 시스템의 하나 이상의 컴포넌트와 접촉하는 액체 냉각제의 순환을 포함할 수 있다. 액체 냉각제는 전기 시스템 컴포넌트로부터 열을 흡수하여 열 제거에 의해 전기 시스템 컴포넌트를 냉각시킬 수 있다. 적합한 오일 냉각 시스템은 전기 모터의 표면 냉각 및/또는 내부 냉각을 포함할 수 있다. 표면 냉각을 사용하는 오일 냉각 시스템의 하나 이상의 실시양태는 모터 고정자의 외부 상에 있는 냉각 재킷을 통해 액체 냉각제를 순환시킬 수 있다. 내부 냉각을 사용하는 오일 냉각 시스템의 하나 이상의 실시양태는 전기 시스템 컴포넌트를 통해 액체 냉각제를 순환시킬 수 있다. 전기 모터와 같은 전기 시스템 컴포넌트를 통한 순환에 의해 액체 냉각제는 냉각 외에도 전기 시스템 컴포넌트(예를 들어, 모터 베어링)를 윤활시키는 기능을 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면 및 내부 냉각 기술이 조합될 수 있다. 그러나, 냉각 기술에 대한 이러한 설명은 단지 예일 뿐이며 액체 냉각제는 전기 모터의 냉각을 위한 다른 기술에 따라 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
베이스 오일
액체 냉각제의 예시적인 실시양태는 하나 이상의 베이스 오일을 포함할 수 있다. 적합한 베이스 오일은 천연 오일, 미네랄 오일 및 합성 오일을 포함할 수 있고, 비전통 오일(또는 이들의 혼합물)은 비정제된, 정제된 또는 재정제된 형태(후자는 재생된 또는 재가공된 오일로도 알려짐)로 사용될 수 있다. 비정제된 오일은 천연 또는 합성 공급원에서 직접 얻어지고 추가 정제 없이 사용되는 오일이다. 여기에는 레토르트 작업에서 직접 얻은 셰일 오일, 1차 증류에서 직접 얻은 석유 오일, 에스테르화 공정에서 직접 얻은 에스테르 오일이 포함된다. 정제된 오일은 비정제된 오일에 대해 논의된 오일과 유사하되, 정제된 오일은 적어도 하나의 액체 냉각제 베이스 오일 특성을 개선하기 위해 하나 이상의 정제 단계를 거친다는 점이 상이하다. 당업자는 많은 정제 공정에 익숙하다. 이러한 공정에는 용매 추출, 2차 증류, 산 추출, 염기 추출, 여과 및 퍼콜레이션(percolation)이 포함된다. 재정제된 오일은 정제된 오일과 유사한 공정을 통해 얻어지지만 이전에 공급 원료로 이미 사용된 오일을 사용한다는 점이 상이하다.
그룹 I, II, III, IV 및 V는 액체 냉각제 베이스 오일에 대한 가이드라인을 생성하기 위해 미국 석유 협회(American Petroleum Institute)(API Publication 1509)에 의해 개발 및 정의된 광범위한 베이스 오일 스톡 범주이다. 그룹 I 베이스 스톡은 약 80과 120 사이의 점도 지수를 갖고 약 0.03% 초과의 황 및/또는 약 90% 미만의 포화물을 함유한다. 그룹 II 베이스 스톡은 약 80과 120 사이의 점도 지수를 갖고 약 0.03% 이하의 황 및 약 90% 이상의 포화물을 함유한다. 그룹 III 스톡은 약 120 초과의 점도 지수를 갖고 약 0.03% 이하의 황 및 약 90% 초과의 포화물을 함유한다. 그룹 IV에는 폴리알파올레핀(PAO)이 포함된다. 그룹 V 베이스 오일은 그룹 I 내지 IV에 포함되지 않는 베이스 오일을 포함한다. 아래 표에는 이 5개 그룹 각각의 속성이 요약되어 있다.
베이스 오일 특성
포화물 황 점도 지수
그룹 I <90 및/또는 >0.03% 및 >80 및 <120
그룹 II >90 및 <0.03% 및 >80 및 <120
그룹 III >90 및 <0.03% 및 >120
그룹 IV 폴리알파올레핀 (PAO)
그룹 V 그룹 I, II, III 또는 IV에 포함되지 않는 모든 다른 베이스 오일
천연 오일은 동물성 오일, 식물성 오일(예를 들어 피마자유 및 라드 오일) 및 미네랄 오일을 포함한다. 열산화 안정성이 좋은 동물성 및 식물성 오일을 사용할 수 있다. 미네랄 오일은 이것이 원유 공급원에 따라 예를 들어 파라핀계, 나프텐계 또는 혼합된 파라핀-나프텐계인지에 따라 매우 다양하다. 석탄이나 셰일에서 유도된 오일도 유용하다. 천연 오일은 또한 그의 생산 및 정제에 사용되는 방법, 예를 들어 증류 범위에 따라, 및 직동(straight run) 또는 분해(cracked), 수소화 정제 또는 용제 추출 여부에 따라 다르다.
알킬 방향족 화합물 및 합성 에스테르와 같은 합성 오일을 포함하는 그룹 II 및/또는 그룹 III의 수첨처리되거나 수소화분해된 베이스 스톡도 잘 알려진 베이스 스톡 오일이다.
합성 오일은 탄화수소 오일을 포함한다. 탄화수소 오일은 중합된 및 상호중합된 올레핀(예를 들어, 폴리부틸렌, 폴리프로필렌, 프로필렌-이소부틸렌 공중합체, 에틸렌-올레핀 공중합체 및 에틸렌-알파올레핀 공중합체)과 같은 오일을 포함한다. 폴리알파올레핀(PAO) 오일 베이스 스톡은 일반적으로 사용되는 합성 탄화수소 오일이다. 예로서, C8, C10, C12, C14 올레핀 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 PAO가 사용될 수 있다.
공지된 물질이고 일반적으로 ExxonMobil Chemical Company, Chevron Phillips Chemical Company, BP 등과 같은 공급처로부터 주요 상업적 규모로 입수가능한 PAO의 수평균 분자량은 전형적으로 약 250 내지 약 3,000이고, PAO는 최대 약 350 cSt(100℃)의 점도로 제조될 수 있다. PAO는 전형적으로 알파올레핀의 비교적 저 분자량의 수소화된 중합체 또는 올리고머로 구성되며, 이는 C2 내지 약 C32 알파올레핀과 C8 내지 약 C16 알파올레핀, 예를 들어 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센 등을 포함하며, 이에 국한되지 않는다. 적합한 폴리알파올레핀의 예는 폴리-1-옥텐, 폴리-1-데센 및 폴리-1-도데센 및 이들의 혼합물 및 혼합된 올레핀-유도된 폴리올레핀이다. 그러나, C14 내지 C18 범위의 더 고급 올레핀의 이량체를 사용하여 수용할 수 있을 정도로 낮은 휘발성의 저점도 베이스 스톡을 제공할 수도 있다. 점도 등급 및 출발 올리고머에 따라, PAO는 주로 출발 올레핀의 삼량체 및 사량체일 수 있으며, 소량은 1.5 cSt 내지 12 cSt의 점도 범위를 갖는 더 고급 올리고머이다. 특정 용도의 PAO 유체는 3.0 cSt, 3.4 cSt 및/또는 3.6 cSt 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 원한다면 1.5 cSt 내지 대략 350 cSt 또는 그 이상의 점도 범위를 갖는 PAO 유체의 혼합물이 사용될 수도 있다.
PAO 유체는 중합 촉매, 예를 들어 프리델-크래프트 촉매, 예를 들어 삼염화알루미늄, 삼불화붕소 또는 삼불화붕소와 물, 알콜 예컨대 에탄올, 프로판올 또는 부탄올, 카르복실산 또는 에스테르 예컨대 에틸 아세테이트 또는 에틸 프로피오네이트의 착물의 존재 하에 알파올레핀의 중합에 의해 편리하게 제조될 수 있다.
다른 유용한 액체 냉각제 오일 베이스 스톡은, 왁스 이성질화물 베이스 스톡 및 베이스 오일을 포함하며, 이는 수첨이성질화된 왁스질 스톡(예를 들어, 가스 오일, 슬랙 왁스, 연료 수첨분해기 하부물질 등과 같은 왁스질 스톡), 수첨이성질화된 피셔-트롭쉬 왁스, 액화 가스(Gas-to-Liquids; GTL) 베이스 스톡 및 베이스 오일, 기타 왁스 이성질화물 수첨이성질화된 베이스 스톡 및 베이스 오일, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 피셔-트롭쉬 합성의 고비점 잔류물인 피셔-트롭쉬 왁스는 황 함량이 매우 낮은 고 파라핀계 탄화수소이다. 이러한 베이스 스톡의 제조에 사용되는 수첨처리는, 특수 윤활유 수소화분해(LHDC) 촉매 중 하나와 같은 비정질 수소화분해/수첨이성질체화 촉매, 또는 제올라이트 촉매와 같은 결정성 수소화분해/수첨이성질체화 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 유용한 촉매 중 하나는 ZSM-48이다.
액화 가스(GTL) 베이스 오일, 피셔-트롭쉬 왁스-유도된 베이스 오일, 및 기타 왁스-유도된 수첨이성질화된(왁스 이성질화물) 베이스 오일이 본 발명에서 유리하게 사용되며, 약 3 cSt 내지 약 50 cSt, 대안적으로 약 3 cSt 내지 약 30 cSt, 및 대안적으로 약 3.5 cSt 내지 약 25 cSt의 유용한 KV100(예컨대, 약 4.0 cSt의 KV100를 갖는 GTL 4) 및 약 141의 점도 지수를 가질 수 있다. 액화 가스(GTL) 베이스 오일, 피셔-트롭쉬 왁스-유도된 베이스 오일 및 기타 왁스-유도된 수첨이성화 베이스 오일은 약 -20℃ 이하의 유용한 유동점을 가질 수 있으며, 일부 조건에서는 약 -25℃ 이하의 유리한 유동점을 가질 수 있으며, 약 -30℃ 내지 약 -40℃ 또는 그 이하의 유동점이 유리하다. 액화 가스(GTL) 베이스 오일, 피셔-트롭쉬 왁스-유도된 베이스 오일, 및 기타 왁스-유도된 수첨이성질화된 베이스 오일의 유용한 조성믈은 문헌에 기재되어 있다.
하이드로카빌 방향족은 베이스 오일 또는 베이스 오일 성분으로 사용될 수 있고, 그의 중량의 약 5% 이상이 벤제노이드 잔기 또는 나프테노이드 잔기와 같은 방향족 잔기, 또는 이들의 유도체로부터 유도된 것을 함유하는 임의의 하이드로카빌 분자일 수 있다. 이들 하이드로카빌 방향족은 알킬 벤젠, 알킬 나프탈렌, 알킬 디페닐 옥사이드, 알킬 나프톨, 알킬 디페닐 설파이드, 알킬화 비스페놀 A, 알킬화 티오디페놀 등을 포함한다. 방향족은 모노알킬화된, 디알킬화된, 폴리알킬화된 것 등일 수 있다. 방향족은 일작용성화 또는 다작용성화된 것일 수 있다. 하이드로카빌 기는 또한 알킬 기, 알케닐 기, 알키닐, 사이클로알킬 기, 사이클로알케닐 기 및 기타 관련 하이드로카빌 기의 혼합물로 구성될 수 있다. 하이드로카빌 기는 약 C6 내지 약 C60, 예를 들어 약 C8 내지 약 C20의 범위일 수 있다. 하이드로카빌 기의 혼합물이 또한 사용될 수 있고, 약 3개 이하의 그러한 치환기가 존재할 수 있다. 하이드로카빌 기는 임의적으로 황, 산소 및/또는 질소 함유 치환체를 함유할 수 있다. 방향족 기는 또한 천연 (석유) 공급원로부터 유도된 것일 수 있으며, 단, 분자의 약 5% 이상이 상기 유형의 방향족 잔기로 구성된다. 약 3 cSt 내지 약 50 cSt의 100℃에서의 점도가 사용될 수 있으며, 약 3.4 cSt 내지 약 20 cSt의 점도가 종종 하이드로카빌 방향족 성분에 사용된다. 일 실시양태에서, 알킬 기가 주로 1-헥사데센으로 구성된 알킬 나프탈렌이 사용된다. 방향족의 다른 알킬레이트가 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 나프탈렌 또는 메틸 나프탈렌은 옥텐, 데센, 도데센, 테트라데센, 또는 더 고급 올레핀, 유사한 올레핀의 혼합물 등과 같은 올레핀으로 알킬화될 수 있다. 액체 냉각제에서 하이드로카빌 방향족의 유용한 농도는 용도에 따라 약 2% 내지 약 25%, 대안적으로 약 4% 내지 약 20%, 대안적으로 약 4% 내지 약 15%일 수 있다.
본 개시내용의 하이드로카빌 방향족과 같은 알킬화된 방향족은 잘 알려진 방향족 화합물의 프리델-크라프츠 알킬화에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 벤젠 또는 나프탈렌과 같은 방향족 화합물은 프리델-크라프츠 촉매의 존재 하에서 올레핀, 알킬 할라이드 또는 알콜에 의해 알킬화된다. 많은 균질 또는 비균질 고체 촉매가 당업자에게 공지되어 있다. 촉매의 선택은 출발 물질의 반응성과 제품 품질 요건에 따라 달라진다. 예를 들어, AlCl3, BF3, 또는 HF와 같은 강산이 사용될 수 있다. 경우에 따라 FeCl3 또는 SnCl4와 같은 더 온화한 촉매를 사용할 수도 있다. 더 최신 알킬화 기술은 제올라이트 또는 고체 수퍼 산(super acid)을 사용한다.
에스테르는 유용한 베이스 스톡을 포함한다. 이염기산과 모노알칸올의 에스테르 및 모노카르복실산의 폴리올 에스테르와 같은 에스테르를 사용하여 첨가제 용해력 및 밀봉 상용성 특성을 확보할 수 있다. 전자의 유형의 에스테르는 예를 들어 디카르복실산 예컨대 프탈산, 숙신산, 알킬 숙신산, 알케닐 숙신산, 말레산, 아젤라산, 수베르산, 세박산, 푸마르산, 아디프산, 리놀레산 이량체, 말론산, 알킬말론산, 알케닐말론산 등과 다양한 알콜 예컨대 부틸 알콜, 헥실 알콜, 도데실 알콜, 2-에틸헥실 알콜 등의 에스테르를 포함한다. 이러한 유형의 에스테르의 구체적인 예는, 디부틸 아디페이트, 디(2-에틸헥실) 세바케이트, 디-n-헥실 푸마레이트, 디옥틸 세바케이트, 디이소옥틸 아젤레이트, 디이소데실 아젤레이트, 디옥틸 프탈레이트, 디데실 프탈레이트, 디에이코실 세바케이트 등을 포함한다.
특히 유용한 합성 에스테르는, 하나 이상의 다가 알콜, 예컨대 힌더드 폴리올(네오펜틸 폴리올, 예를 들어, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올 에탄, 2-메틸-2-프로필-1, 3-프로판디올, 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨)을, 적어도 약 4개의 탄소 원자를 함유하는 알칸산, 예를 들어 C5 내지 C30 산, 예컨대 포화 직쇄 지방산, 예컨대 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산,스테아르산, 아라크산 및 베헨산, 또는 상응하는 측쇄 지방산 또는 불포화 지방산, 예컨대 올레산과 반응시켜 얻어지는 것들, 또는 이들 물질의 혼합물이다.
적합한 합성 에스테르 성분은 트리메틸올 프로판, 트리메틸올 부탄, 트리메틸올 에탄, 펜타에리트리톨 및/또는 디펜타에리트리톨과 약 5개의 탄소 원자 내지 약 10개의 탄소 원자를 함유하는 하나 이상의 모노카르복실산의 에스테르를 포함한다. 이러한 에스테르는 예를 들어 엑손 케미컬 컴퍼니의 Mobil P-41 및 P-51 에스테르와 같이 상업적으로 널리 입수가능하다.
코코넛, 야자, 평지씨, 대두, 해바라기 등과 같은 재생가능한 물질로부터 유도된 에스테르도 유용하다. 이들 에스테르는 모노에스테르, 디에스테르, 폴리올 에스테르, 복합 에스테르 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이러한 에스테르는 예를 들어 엑손 케미컬 컴퍼니의 Mobil P-51 에스테르와 같이 상업적으로 널리 입수가능하다.
재생가능한 에스테르를 함유하는 액체 냉각제 제형이 본 개시내용에 포함된다. 이러한 제형의 경우, 에스테르의 재생가능 성분은 전형적으로 약 70 중량% 초과, 대안적으로 약 80 중량% 초과 및 대안적으로 약 90 중량% 초과이다.
다른 유용한 유체는 고성능 열 전달 특성을 제공하기 위해 (예를 들어 촉매 존재 하에) 처리되거나 합성된 비-통상적인 또는 통상적이지 않은 베이스 스톡을 포함한다.
비-통상적인 또는 통상적이지 않은 베이스 스톡/베이스 오일은, 액화 가스(GTL) 물질로부터 유도된 베이스 스톡(들)의 혼합물 뿐 아니라 천연 왁스 또는 왁스질 공급물, 미네랄 오일 및/또는 비미네랄 오일 왁스질 공급 원료, 예컨대 슬랙 왁스, 천연 왁스, 및 가스 오일, 왁스질 연료 수첨분해기 하부물질(bottoms), 왁스질 라피네이트, 수첨분해물, 열분해물, 또는 기타 미네랄, 미네랄 오일 또는 심지어 비석유 오일-유도된 왁스질 물질, 예컨대 석탄 액화 또는 셰일 오일로부터 얻은 왁스질 물질로부터 유도된 이성질화물/이성질화-탈왁스화물 베이스 스톡(들), 및 이러한 베이스 스톡의 혼합물 중 하나 이상을 포함한다.
GTL 물질은, 기상 탄소-함유 화합물, 수소-함유 화합물 및/또는 공급원료로서의 원소, 예컨대 수소, 이산화탄소, 일산화탄소, 물, 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 프로핀, 부탄, 부틸렌 및 부틴으로부터 하나 이상의 합성, 조합, 변형, 재배열 및/또는 분해/해체 공정을 통해 유도된 물질이다. GTL 베이스 스톡 및/또는 베이스 오일은 일반적으로 탄화수소, 예를 들어 왁스질 합성 탄화수소에서 유도된 GTL 물질, 즉 더 단순한 가스 탄소-함유 화합물, 수소-함유 화합물 및/또는 공급원료로서의 원소에서 유도된 것들이다. GTL 베이스 스톡(들) 및/또는 베이스 오일(들)은, (1) 합성된 GTL 물질로부터 예를 들어 증류에 의해 분리/분별되고, 후속하여, 감소된/낮은 유동점의 윤활유를 생성하기 위해 촉매작용 탈왁스 공정 또는 용제 탈왁스 공정 중 하나 또는 둘 다를 수반하는 최종 왁스 처리 단계를 거치는, 윤활유 비등 범위에서 비등하는 오일, (2) 예를 들어 수첨탈왁스된 또는 수첨이성질화된 촉매 및/또는 용제 탈왁스된 합성 왁스 또는 왁스질 탄화수소를 포함하는 합성된 왁스 이성질화물; (3) 수첨탈왁스된 또는 수첨이성질화된 촉매작용 및/또는 용제 탈왁스된 피셔 트롭쉬(F-T) 물질(즉, 탄화수소, 왁스질 탄화수소, 왁스 및 가능한 유사 산소화물); 예를 들어 수첨탈왁스된 또는 수첨이성질화된 후 촉매작용 및/또는 용제 탈왁스로 탈왁스된 F-T 왁스질 탄화수소, 또는 수첨탈왁스된 또는 수첨이성질화된 후 촉매작용(또는 용제) 탈왁스로 탈왁스된 F-T 왁스, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
GTL 베이스 스톡(들) 및/또는 GTL 물질로부터 유도된 베이스 오일(들), 특히, 수첨탈왁스되거나 수첨이성질화된 후 촉매 및/또는 용제 탈왁스된 왁스 또는 왁스질 공급물, 예컨대 F-T 물질-유도된 베이스 스톡(들) 및/또는 베이스 오일(들)은 전형적으로 약 2 cSt 내지 약 50 cSt의 KV100을 갖는 것을 특징으로 한다. 또한 일반적으로 -5℃ 내지 약 -40℃ 이하의 유동점 (ASTM D97)을 갖는 것을 특징으로 한다. 이들은 또한 전형적으로 약 80 내지 약 140 이상의 점도 지수(ASTM D2270)를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, GTL 베이스 스톡(들) 및/또는 베이스 오일(들)은 전형적으로 고 파라핀계(>90% 포화물)이고, 일환형 파라핀 및 다환형 파라핀과 비환형 이소파라핀의 혼합물을 함유할 수 있다. 이러한 조합물에서 나프텐계(즉, 환형 파라핀) 성분의 비율은 사용되는 촉매 및 온도에 따라 다르다. 또한, GTL 베이스 스톡(들) 및/또는 베이스 오일(들)은 전형적으로 매우 낮은 황 및 질소 함량을 갖고, 일반적으로 이들 각각의 원소를 약 10ppm 미만, 보다 전형적으로는 약 5ppm 미만으로 함유한다. F-T 재료, 특히 F-T 왁스로부터 얻은 GTL 베이스 스톡(들) 및/또는 베이스 오일(들)의 황 및 질소 함량은 본질적으로 0이다. 또한, 인 및 방향족 화합물이 없는 것은 낮은 SAP 제품의 제형에 이 재료가 특히 적합하게 만든다.
용어 GTL 베이스 스톡 및/또는 베이스 오일 및/또는 왁스 이성질화물 베이스 스톡 및/또는 베이스 오일은, 생산 공정에서 회수되는 넓은 점도 범위의 이러한 물질의 개별 분획, 이러한 분획 둘 이상의 혼합물, 뿐만 아니라 블렌드를 생성하기 위한 1개 또는 2개 이상의 저점도 분획과 1개, 2개 이상의 고점도 분획의 혼합물(이때, 블렌드는 목표 동점도를 나타냄)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
GTL 베이스 스톡(들) 및/또는 베이스 오일(들)이 유도되는 GTL 물질은 F-T 물질(즉, 탄화수소, 왁스질 탄화수소, 왁스)일 수 있다.
전술한 바와 같이, 그룹 V 베이스 스톡은 그룹 I 내지 IV에 포함되지 않은 베이스 스톡을 포함할 수 있다. 적합한 그룹 V 베이스 스톡의 예는 하이드로카빌 방향족 및 알킬화된 방향족, 예컨대 알킬 나프탈렌; 모노 및 폴리에스테르를 포함하는 에스테르; 실리케이트 에스테르; 오일-가용성 폴리알킬렌 글리콜을 포함하는 폴리알킬렌 글리콜; 폴리테트라히드로푸란; 및 이온성 액체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명에 유용한 제형화된 액체 냉각제에 사용하기 위한 베이스 오일은 API 그룹 I, 그룹 II, 그룹 III, 그룹 IV 및 그룹 V 오일 및 이들의 혼합물, 대안적으로 API 그룹 II, 그룹 III, 그룹 IV 및 그룹 V 오일 및 이들의 혼합물, 및 대안적으로 그룹 III, 그룹 IV 및 그룹 V 베이스 오일 및 이들의 혼합물에 해당하는 다양한 오일 중 임의의 것이다. 고 파라핀계 베이스 오일은 본 개시내용에 유용한 제형화된 액체 냉각제에 유리하게 사용될 수 있다. 제형화된 윤활유 제품 내로 혼합하기 위해 첨가제를 희석하는 데 사용되는 양과 같은 소량의 그룹 I 스톡도 사용될 수 있다. 그룹 II 스톡의 경우에도, 그룹 II 스톡은 해당 스톡과 관련된 더 높은 품질 범위에 들 수 있다 (즉, 그룹 II 스톡이 100 < VI < 120 범위의 점도 지수를 가짐).
본 발명에 유용한 제형화된 액체 냉각제에 사용하기에 적합한 베이스 유체의 예는 예를 들어 방향족 탄화수소, 폴리올레핀, 파라핀, 이소파라핀, 에스테르, 에테르, 플루오르화된 유체, 나노 유체 및 실리콘 오일을 포함한다.
베이스 오일은 전형적으로 본 발명의 액체 냉각제의 주요 성분을 구성할 수 있고, 전형적으로 액체 냉각제의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 약 99 중량%, 예를 들어 약 70 중량% 내지 약 90 중량% 또는 약 85 중량% 내지 약 95 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 베이스 오일은 스파크 점화 및 압축 점화 엔진용 크랭크케이스 윤활유로서 전형적으로 사용되는 임의의 합성 또는 천연 오일로부터 선택될 수 있다. 베이스 오일은 2.5 cSt 내지 12 cSt, 대안적으로 2.5 cSt 내지 9 cSt의 KV100을 가질 수 있다. 원하는 경우, 합성 및 천연 베이스 오일의 혼합물을 사용할 수 있다. 그룹 I, II, III, IV 및/또는 V 베이스 오일의 바이모달(bi-modal) 혼합물도 원하는 경우 사용된다.
용존 가스
액체 냉각제의 예시적인 실시양태는 용존 가스를 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 것처럼 용존 가스를 포함하면 액체 냉각제의 점도가 감소하여 냉각 성능이 향상된다. 그러나, 액체 냉각제가 용존 가스로 인해 점도 감소를 가지더라도, 일반적으로 점도 감소와 관련된 바람직하지 않은 휘발성 및/또는 가연성의 증가는 없어야 한다.
용존 가스는 베이스 오일에 용해되는 다양한 가스 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 적합한 가스는 불활성 가스, 예를 들어 비제한적으로 이산화탄소, 질소, 및 희가스(nobel gas) 예컨대 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤 및 제논을 포함할 수 있다. 헬륨과 네온은 비반응성이므로 사용할 수는 있지만 베이스 오일에 용해되기 어려울 수 있으므로, 잠재적으로는 이산화탄소, 아르곤 및 크립톤과 같은 다른 불활성 가스에 비해 점도에 미치는 영향이 적을 수 있다. 추가의 가스도 적합할 수 있다. 예를 들어, 적절한 추가의 가스의 예는 공기, 산소, 수소, 질소, 암모니아, 일산화탄소, 및 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌 및 부탄과 같은 탄화수소를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 공기 및 질소와 같은 추가의 비반응성 가스가 액체 냉각제에 사용될 수는 있지만, 이들은 베이스 오일에 용해되는데 있어서 일부 불활성 가스보다 덜 효과적일 수 있다. 산소, 수소, 암모니아 및 일산화탄소와 같이 반응성이 더 높은 추가의 가스도 사용할 수 있지만, 이들은 베이스 오일에 용해되는데 있어서 중간 정도의 효과만 있다. 메탄, 에탄, 에틸렌, 프로필렌 및 아세틸렌과 같은 가연성 탄화수소가 사용될 수 있으며, 이들은 점도 감소에는 매우 효과적일 수 있지만, 이러한 탄화수소의 가연성 특성은 안전 위험을 유발할 수 있으므로 주의해야 한다.
액체 냉각제 중의 용존 가스의 농도는 다른 인자보다도 베이스 오일 내의 가스 용해도와 압력 및 온도의 함수이다. 예를 들어, 온도는 가스 용해도에 영향을 미치는 요인이며, 온도가 증가함에 따라 가스 용해도가 감소한다. 또한, 압력은 가스 용해도에 영향을 미치는 또 다른 요인이며, 가스의 압력이 증가함에 따라 가스 용해도가 증가한다. 가스는 유체 점도에 측정가능한 영향을 미치기에 충분한 양으로 액체 냉각제에 포함될 수 있다. 본원에 사용될 때, 점도에 대한 측정가능한 효과는, 약 1%의 표준 점도 측정(ASTM D445) 반복성과 비교할 때 적어도 2%의 점도 감소를 의미한다. 점도의 감소는 정확하게는 여러 요인에 따라 달라진다. 예를 들어, KV100이 약 2 cSt인 PAO 베이스 오일에 용해된 0.6g/L의 아르곤이 점도를 2% 이상 감소시키는 것으로 나타났고, KV100이 약 4 cSt인 PAO 베이스 오일에 용해된 0.2g/L의 아르곤이 점도를 2% 이상 감소시키는 것으로 나타났다. 이산화탄소 또한 점도에 강한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서, 일부 실시양태는 약 0.2g/L 이상의 양으로 액체 냉각제에 용존 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용존 가스는 약 0.25g/L 이상, 약 0.3g/L 이상, 약 0.35g/L 이상, 약 0.4g/L 이상, 약 0.45g/L 이상, 또는 약 0.5g/L 이상의 양으로 포함될 수 있다. 액체 냉각제 중의 용존 가스의 최대량은 온도와 압력뿐만 아니라 비제한적으로 특정 가스와 베이스 오일을 포함하는 여러 요인에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 용존 가스는 약 380g/L까지의 양으로 포함될 수 있으며, 이 양은, 15000 psi(103000 kPa) 및 20℃에서 이산화탄소 분위기에 노출될 때 약 4 cSt의 KV100을 갖는 PAO 베이스 오일 중의 대략적인 이산화탄소 농도이 다. 추가 예로서, 용존 가스는, 1160 psi(8000 kPa) 및 60℃에서 이산화탄소 분위기에 노출될 때 대략 이 PAO 내의 이산화탄소 농도인 약 19.5g/L까지의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제 중의 용존 가스의 양은 약 0.2g/L 내지 약 400g/L 범위일 수 있다. 예를 들어, 용존 가스의 양은 약 0.2g/L 내지 약 200g/L, 약 0.2g/L 내지 약 100g/L, 약 0.2g/L 내지 약 40g/L, 약 0.2g/L 내지 약 20g/L, 약 0.2g/L 내지 약 10g/L, 약 0.2g/L 내지 약 5g/L, 약 0.2g/L 내지 약 1g/L, 약 0.3g/L 내지 약 400g/L, 0.3g/L 내지 약 200g/L, 약 0.3g/L 내지 약 100g/L, 약 0.3g/L 내지 약 40g/L, 약 0.3g/L 내지 약 20 g/L, 약 0.3g/L 내지 약 10g/L, 약 0.3g/L 내지 약 5g/L, 약 0.3g/L 내지 약 1g/L, 0.4g/L 내지 약 400g/L, 0.4g/L 내지 약 200g/L, 약 0.4g/L 내지 약 100g/L, 약 0.4g/L 내지 약 40g/L, 약 0.4g/L 내지 약 20g/L, 약 0.4 g/L 내지 약 10g/L, 약 0.4g/L 내지 약 5g/L, 또는 약 0.4g/L 내지 약 1g/L의 범위일 수 있다.
본 실시양태에 따르면, 액체 냉각제 중의 용존 가스의 농도는 공기 분위기에서 표준 주위 온도 및 압력에서 액체 냉각제 중의 그 가스의 평형 부피를 초과할 수 있다. 본원에서 사용될 때, 표준 주변 온도 및 압력(SATP)은 25℃ 및 100 kPa를 의미한다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제 중의 용존 가스의 농도는 공기 분위기 중에서 SATP에서의 평형 부피에서 약 10% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 50% 이상 약 100% 이상, 약 200% 이상 또는 약 500% 이상 만큼 초과할 수 있다.
액체 냉각제의 베이스 오일에 가스를 용해시키기 위해 임의의 적합한 기법이 사용될 수 있다. 가스의 용해는 베이스 오일을 포함하는 액체 냉각제를 가스 분위기에 배치하는 것을 포함할 수 있다. 가스 부피, 가스 압력 및 액체 냉각제의 온도를 선택함으로써 액체 냉각제에 용해되는 가스의 부피를 제어할 수 있다. 점도가 용존 가스의 농도에 의존하기 때문에, 용존 가스의 부피를 결정하기 위해 액체 냉각제의 점도는 모니터링될 수 있다. 압력을 높이면 용해가 증가하고 점도가 낮아진다. 용해 후, 액체 냉각제는 일정 기간, 예를 들어 약 1일 이상, 또는 약 2일 이상 또는 약 1주 이상 동안 압력 가압 용기에 저장될 수 있다.
도 1은 예시적인 가스 용해 시스템(10)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 가스 용해 시스템(10)은 용기(12), 액체 냉각제(14) 및 가스 공급원(16)을 포함할 수 있다. 가스 공급원(16)으로부터의 가스는 용기(12)에 공급되고 액체 냉각제(14) 내로 용해되어 그의 점도를 감소시키고 그의 냉각력을 향상시킨다.
예시된 실시양태에서, 액체 냉각제(14)는 용기(12)에 배치된다. 액체 냉각제(14)는 액체 냉각제에 사용하기에 적합한 전술한 베이스 오일 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 가스 공급원(16)은 용기(12)에 가스를 공급하는 데 사용되어, 용기(12)가 가스 분위기(18)를 갖도록 할 수 있다. 용기(12)는, 가스 공급원(16)으로부터의 가스가 용기(12) 내의 액체 냉각제(14)를 둘러쌀 때, 가스 분위기(18)를 갖는 것으로 지칭된다. 가스 분위기(18)는 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 96% 이상, 약 97% 이상, 약 98% 이상, 약 99% 이상, 또는 약 99.9% 이상의 가스 부피를 포함할 수 있다. 가스는 액체 냉각제(14)의 베이스 오일에 용해되는 전술한 임의의 가스일 수 있다. 가스 공급원(16)은 예를 들어 압력 용기 또는 대기압보다 높게 가스를 저장하는 다른 적절한 용기를 포함할 수 있다.
가스 용해 시스템(10)은 압력 조절기(20)를 추가로 포함할 수 있다. 압력 조절기(20)는 예를 들어 가스 공급원(16)과 용기(12) 사이의 유로(flow path)(22)에 위치할 수 있다. 압력 조절기(20)는 용기(12) 내의 가스 압력의 제어를 위해 사용될 수 있다. 별도로 도시되지는 않았지만, 압력 조절기(20)는 예를 들어 압력 센서, 제어기 및/또는 유동 밸브를 포함할 수 있다.
가스 용해 시스템(10)은 점도계(24)를 추가로 포함할 수 있다. 점도계(24)는 액체 냉각제(14)의 점도 측정에 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 액체 냉각제(14)의 점도는 점도계(24)로 모니터링될 수 있다. 전술한 바와 같이, 가스 분위기(18) 내의 가스는 액체 냉각제(14)에 용해되어야 한다. 가스 분위기(18)의 압력 및 액체 냉각제(14)의 온도는 가스 용해도 및 이에 따라 액체 냉각제(14)의 점도를 제어하도록 제어될 수 있다.
가스 용해 시스템(10)은 액체 냉각제(14)의 온도를 모니터링하기 위한 온도 제어기(26)를 더 포함할 수 있다. 온도 제어기(26)는 열전쌍과 같은 온도 센서(28)로부터 액체 냉각제(14)의 온도 측정값을 수신할 수 있다. 설정 온도 값은 온도 제어기(26)에 입력되고/되거나 그렇지 않으면 저장될 수 있다. 온도 제어기(26)는 얼마나 많은 가열 및/또는 냉각이 필요한 지를 결정하기 위해 온도 측정치를 설정 온도 값과 비교할 수 있다. 이 비교값에 응답하여, 온도 제어기(26)는 열 조절 장치(30)에 대한 출력 신호를 생성할 수 있다. 예시된 바와 같이, 열 조절 장치(30)는 액체 냉각제(14)와 접촉할 수 있다. 출력 신호에 기초하여, 열 조절 장치(30)는 액체 냉각제(14)를 가열 및/또는 냉각할 수 있다. 열 조절 장치(30)는 히터, 냉각기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
작동 시에, 가스 용해 시스템(10)을 사용하여 가스를 액체 냉각제(14)에 용해시킬 수 있다. 베이스 오일을 포함하는 액체 냉각제(14)가 용기(12)에 도입될 수 있다. 가스 공급원(16)으로부터의 가스를 사용하여 용기(12) 내의 가스 분위기(18)를 제공할 수 있다. 용기 내에서, 가스 분위기(18)로부터의 가스는 액체 냉각제(14)에 용해되어야 한다. 용기(12) 내의 가스 분위기의 압력은 제어될 수 있다. 예를 들어, 압력 조절기(20) 또는 다른 적절한 장치를 사용하여 가스 분위기(18)의 압력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 설정된 압력 값이 압력 조절기(20)에 입력되거나 그렇지 않으면 저장될 수 있다. 압력 조절기(20)는, 가스 분위기(18)의 용기(12)에 설정된 압력 값을 제공하기 위해, 용기(12)로의 가스 흐름을 제어하도록 사용될 수 있다. 액체 냉각제(14)의 온도는 예를 들어 온도 제어기(26)로 제어된다.
액체 냉각제 첨가제
본 개시내용에 유용한 제형화된 액체 냉각제는 하나 이상의 통상적으로 사용되는 액체 냉각제 성능 첨가제, 예를 들면 비제한적으로, 항산화제, 부식 억제제, 소포제, 내마모 첨가제, 정전기 방지 첨가제, 유동점 강하제, 나노물질, 나노입자, 분산제, 세제, 점도 조절제, 금속 부동태화제, 이온성 액체, 극압 첨가제, 고착 방지제(anti-seizure agent), 왁스 개질제, 유체-손실 첨가제, 밀봉 상용화제, 윤활제, 마찰성 조절제, 오염 방지제, 발색제, 해유화제, 유화제, 조밀화제, 습윤제, 겔화제, 점착제, 착색제 등을 추가로 함유할 수 있다. 액체 냉각제가 위에서 논의된 첨가제 중 하나 이상을 포함하는 경우, 첨가제(들)은 의도된 기능을 수행하기에 충분한 양으로 조성물에 혼합된다. 이들 첨가제는, 5 중량% 내지 50 중량% 범위일 수 있는 다양한 양의 희석제 오일과 함께 사용될 수 있다. 본 개시내용에 유용한 첨가제는 액체 냉각제에 용해될 필요는 없다. 본 개시내용과 함께 액체 냉각제에 사용되는 성능 첨가제의 유형 및 양은 본원에서 예시로 나타낸 예에 의해 국한되지 않는다.
따라서, 전술한 설명은 점도를 감소시켜 개선된 냉각을 제공하기 위해 용존 가스를 함유할 수 있는 액체 냉각제 및 이를 제조하는 방법을 설명한다. 전술한 액체 냉각제 및 상응하는 제조 방법은 다음 실시양태 중 임의의 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다:
실시양태 1. 전기 시스템용 액체 냉각제로서,
액체 냉각제의 주요 성분인 베이스 오일; 및
액체 냉각제의 유체 점도에 대해 측정가능한 효과를 갖기에 충분한 양의 용존 가스
를 포함하고; 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는, 액체 냉각제.
실시양태 2. 실시양태 1에 있어서, 베이스 오일은 그룹 I 베이스 오일, 그룹 II 베이스 오일, 그룹 III 베이스 오일, 그룹 IV 베이스 오일, 그룹 V 베이스 오일, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 베이스 스톡을 포함하는, 액체 냉각제.
실시양태 3. 실시양태 1 또는 2에 있어서, 베이스 오일이 폴리알파올레핀 베이스 스톡을 포함하는 액체 냉각제.
실시양태 4. 실시양태 제1항 또는 제2항에 있어서, 베이스 오일이 하이드로카빌 방향족, 알킬화된 방향족, 모노에스테르, 폴리에스테르, 실리케이트 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리테트라히드로푸란 및 이온성 액체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 그룹 V 베이스 스톡을 포함하는, 액체 냉각제.
실시양태 5. 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양의 불활성 가스를 포함하는, 액체 냉각제.
실시양태 6. 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양의 이산화탄소를 포함하는, 액체 냉각제.
실시양태 7. 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양의 희가스(nobel gas)를 포함하는, 액체 냉각제.
실시양태 8. 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양으로 아르곤을 포함하는, 액체 냉각제.
실시양태 9. 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 용존 가스는 액체 냉각제 리터당 약 0.2g 이상의 양으로 탄화수소를 포함하는, 액체 냉각제.
실시양태 10. 실시양태 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 용존 가스는 액체 냉각제 리터당 약 0.2g 내지 약 400g의 양으로 존재하는, 액체 냉각제.
실시양태 11. 실시양태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 용존 가스는 액체 냉각제 리터당 약 0.5g 내지 약 200g의 양으로 존재하는, 액체 냉각제.
실시양태 12. 실시양태 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 액체 냉각제의 100℃에서의 동점도는 약 1 cSt 내지 약 4 cSt이고, 상기 액체 냉각제의 열용량은 약 2.0kJ/kg K 이상이고, 액체 냉각제의 밀도는 약 0.92g/mL 이상인, 액체 냉각제.
실시양태 13. 실시양태 12에 있어서, 베이스 오일이 폴리알파올레핀 베이스 스톡을 포함하고, 용존 가스가 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양의 이산화탄소를 포함하는, 액체 냉각제.
실시양태 14. 액체 냉각제를 제조하는 방법으로서,
베이스 오일을 용기에 투입하는 단계;
액체 냉각제를 제공하기 위해 일정 부피의 가스가 베이스 오일에 용해되도록 가스로 용기를 가압하는 단계
를 포함하고; 이때 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는, 방법.
실시양태 15. 실시양태 14에 있어서, 가스는 액체 냉각제에 리터당 약 0.2g 이상의 양으로 용해된 희가스를 포함하는, 방법.
실시양태 16. 실시양태 14에 있어서, 가스는 리터당 약 0.2g 이상의 양으로 액체 냉각제에 용해된 이산화탄소를 포함하는, 방법.
실시양태 17. 실시양태 14 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 용기 내의 가스 분위기는 가스 분위기의 약 90 부피% 이상의 가스를 포함하는, 방법.
실시양태 18. 실시양태 14 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 점도계로 용기 내의 베이스 오일의 점도를 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
실시양태 19. 실시양태 18에 있어서, 점도에 반응하여 용기 내의 압력을 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
실시양태 20. 실시양태 14 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 용기 내의 베이스 오일의 온도를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 방법.
실시양태 21. 실시양태 14 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 밀봉된 용기에 액체 냉각제를 상기 밀봉된 용기 내의 가스 분위기로 약 1일 이상 동안 저장하는 단계를 추가로 포함하고, 이때 상기 밀봉된 용기는 상기 용기이거나 다른 용기인, 방법.
실시양태 22. 전기 시스템의 하나 이상의 컴포넌트와 접촉하도록 액체 냉각제를 순환시키는 단계를 포함하는 전기 시스템의 냉각 방법으로서,
상기 액체 냉각제는 상기 액체 냉각제의 주요 성분인 베이스 오일 및 용존 가스를 포함하며, 용존 가스는 상기 액체 냉각제의 유체 점도에 대해 측정가능한 효과를 갖기에 충분한 양으로 액체 냉각제에 존재하고, 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는, 방법.
실시양태 23. 실시양태 22에 있어서, 순환시키는 단계는 전기 모터를 통해 액체 냉각제를 순환시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시양태 24. 실시양태 22에 있어서, 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양으로 이산화탄소를 포함하는, 방법.
실시예
본 발명의 더 나은 이해를 용이하게 하기 위해, 일부 실시양태의 특정 양태의 하기 실시예가 제공된다. 어떤 식으로든 하기 실시예는 개시내용의 전체 범위를 제한하거나 정의하는 것으로 이해해서는 안 된다.
실시예 1
이 실시예는 베이스 오일에 가스가 용해되는 것을 설명하기 위해 수행되었다. 본 실시예에 사용된 베이스 오일은 15℃에서 약 0.82g/cm3의 밀도, 약 4 cSt의 KV100 및 약 18.4 cSt의 KV40을 갖는 PAO4 베이스 오일이었다. PAO4 베이스 오일은 또한 약 218℃의 인화점과 15.3 MPa0.5의 액체 용해도 매개변수를 가졌다. 상기 가스는 가스 용해도 매개변수가 14.81MPa0.5인 이산화탄소였다.
상기 실시예는 샘플 액체 냉각제의 특성을 측정하는 시험 시스템을 사용하여 수행되었다. 시험 시스템은 액체 냉각제의 지속적인 순환을 허용할 뿐만 아니라 증기-액체 평형을 달성하기 위한 교반을 제공한다. PAO 베이스 오일은 먼저 벌크 유체 저장고에 중량 측정 방식으로 부하되었고, 실온보다 약 10켈빈 낮은 온도로 냉각되었으며, 이때 상기 가스는 작은 스테인리스 스틸 셀로부터 벌크 유체 저장소로 중량측정 방식으로 부하되어 시스템 내의 원하는 벌크 조성을 달성했다. 시스템이 부하되면 각 측정 단을 통해 액체 냉각제를 순환시키기 위해 기어 펌프가 활성화되었다. 벌크 유체 저장소에서, 보정된 압력 변환기로 벌크 혼합물 압력이 측정되었다. 질량 유량계로 제1 측정 단에서 액체 밀도가 측정되었다. 질량 유량계는 액체 밀도, 순환 액체 온도 및 순환 액체 질량 유량을 측정했다. 범위가 중첩되는 두 개의 고압 점도계를 사용하여 제2 측정 단에서 액체 점도를 측정했다. 전체 흐름 루프가 온도 챔버 내부에 설치되어 다양한 성분들의 온도 편차를 3K 미만으로 유지했다.
액체 밀도, 증기압 및 점도의 실험적 측정치를 -20℃ 내지 150℃의 온도 범위에 걸쳐 기록하였다. 실험은 0bar 내지 100bar 범위의 압력에서 이 온도 범위에 걸쳐 반복되었다. 이러한 실험 측정으로부터 액체 냉각제의 점도 감소 및 가스 함량이 계산되었다. 가스 용해 없이 0 bar에서 비교 샘플과 비교하여 감소된 점도를 계산하였다. 이 시험의 결과는 아래 표에 나와 있다.
측정된
온도(℃)		 측정된
압력(bar)		 모델링된 가스 함량(g/L) 계산된 점도 감소(%) 측정된, 내삽된 액체 냉각제 점도 (cSt)
-20 0 0.00 0.0% 483.3
0 0 0.00 0.0% 113.6
20 0 0.00 0.0% 40.2
40 0 0.00 0.0% 18.7
60 0 0.00 0.0% 10.6
100 0 0.00 0.0% 4.87
150 0 0.00 0.0% 2.77
0 20 9.61 72.9% 30.7
20 20 7.47 54.3% 18.4
40 20 5.97 40.6% 11.1
60 20 4.89 30.7% 7.32
100 20 3.46 18.2% 3.98
150 20 2.42 10.0% 2.49
20 40 14.94 77.2% 9.15
40 40 11.95 61.4% 7.23
60 40 9.77 48.3% 5.46
100 40 6.91 30.3% 3.40
150 40 4.85 17.5% 2.28
40 60 17.92 72.6% 5.12
60 60 14.66 59.2% 4.31
100 60 10.37 38.9% 2.98
150 60 7.27 23.5% 2.12
60 80 19.54 66.4% 3.55
100 80 13.82 45.1% 2.67
150 80 9.69 28.2% 1.99
100 100 17.28 49.7% 2.45
150 100 12.11 31.9% 1.89
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 액체 냉각제의 점도는 용해된 이산화탄소의 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 예를 들어, 액체 냉각제는 용해된 이산화탄소가 없는 경우 대기압 및 100℃에서 4.87 cSt의 점도를 가졌으나, 12g/L의 용해된 이산화탄소를 가진 100 bar 및 100℃에서는 2.45 cSt였으며, 이는 49.7%의 점도 감소를 나타낸다.
실시예 2
이 실시예는 베이스 오일 내로의 가스 용해를 추가로 설명하기 위해 수행되었다. 본 실시예에 사용된 베이스 오일은 15℃에서 약 0.82g/cm3의 밀도, 약 4 cSt의 KV100 및 약 18.4 cSt의 KV40을 갖는 PAO4 베이스 오일이었다. PAO4 베이스 오일은 또한 약 218℃의 인화점과 15.3 MPa0.5의 액체 용해도 매개변수를 가졌다. 상기 가스는 7.77MPa0.5의 가스 용해도 매개변수를 갖는 아르곤이었다.
실시예 1에 기술된 시험 시스템이 이 실시예에 사용되었다. 액체 밀도, 증기압 및 점도의 실험적 측정은 -20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 기록되었다. 실험은 0bar 내지 125bar 범위의 압력에서 이 온도 범위에 걸쳐 반복되었다. 이러한 실험 측정으로부터 액체 냉각제의 점도 감소 및 가스 함량이 계산되었다. 가스 용해 없는 0 bar에서 비교 샘플과 비교하여 감소된 점도를 계산하였다. 이 시험의 결과는 아래 표에 나와 있다.
Figure pct00003
상기 표 3에 예시된 바와 같이, 액체 냉각제의 점도는 용해된 아르곤의 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 예를 들어, 액체 냉각제는 용해된 아르곤이 없을 때 대기압 및 100℃에서 5.02 cSt의 점도를 가졌으나, 용해된 아르곤이 3.35g/L인 경우 100bar 및 100℃에서 3.35 cSt의 점도를 나타내어, 21.9%의 점도 감소를 나타낸다.
실시예 3
이 예는 베이스 오일 내로의 가스 용해를 추가로 설명하기 위해 수행되었다. 본 실시예에 사용된 베이스 오일은 15℃에서 약 0.80g/cm3의 밀도, 약 1.7 cSt의 KV100 및 약 5.1 cSt의 KV40을 갖는 PAO2 베이스 오일이었다. PAO2 베이스 오일은 또한 약 162℃의 인화점 및 15.5MPa0.5의 액체 용해도 매개변수를 가졌다. 상기 가스는 7.77MPa0.5의 가스 용해도 매개변수를 갖는 아르곤이었다.
실시예 1에 설명된 시험 시스템이 이 실시예에 사용되었다. 액체 밀도, 증기압 및 점도의 실험적 측정치가 -20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 기록되었다. 실험은 0bar 내지 125bar 범위의 압력에서 이 온도 범위에 걸쳐 반복되었다. 이러한 실험 측정으로부터 액체 냉각제의 점도 감소 및 가스 함량이 계산되었다. 가스 용해 없이 0 bar에서 비교 샘플과 비교하여 감소된 점도를 계산하였다. 이 시험의 결과는 아래 표에 나와 있다.
측정된
온도(℃)		 측정된
압력(bar)		 모델링된 가스 함량(g/L) 계산된 액체 냉각제 점도 감소(%) 측정된 내삽된 점도(cSt)
-20 0 0.00 0.0% 50.4
0 0 0.00 0.0% 18.6
20 0 0.00 0.0% 9.2
40 0 0.00 0.0% 5.6
60 0 0.00 0.0% 3.9
80 0 0.00 0.0% 2.94
100 0 0.00 0.0% 2.39
150 0 0.00 0.0% 1.71
0 20 0.96 6.3% 17.4
20 20 0.88 4.4% 8.8
40 20 0.81 3.3% 5.4
60 20 0.75 2.6% 3.77
80 20 0.70 2.2% 2.88
100 20 0.65 1.8% 2.35
150 20 0.56 1.2% 1.69
20 40 1.76 12.6% 8.05
40 40 1.62 9.2% 5.07
60 40 1.50 7.0% 3.60
80 40 1.39 5.6% 2.78
100 40 1.30 4.6% 2.28
150 40 1.12 3.1% 1.66
40 60 2.43 16.8% 4.65
60 60 2.25 12.7% 3.38
80 60 2.09 10.1% 2.65
100 60 1.95 8.2% 2.20
150 60 1.68 5.4% 1.62
60 80 2.99 18.8% 3.14
80 80 2.79 14.9% 2.51
100 80 2.60 12.1% 2.10
150 80 2.24 7.9% 1.57
60 100 3.74 23.5% 2.96
80 100 3.48 19.1% 2.38
100 100 3.25 15.7% 2.02
150 100 2.80 10.3% 1.53
80 125 4.35 20.4% 2.34
100 125 4.07 18.0% 1.96
150 125 3.50 12.4% 1.50
상기 표 4에 예시된 바와 같이, 액체 냉각제의 점도는 용해된 아르곤의 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 예를 들어, 액체 냉각제는 용해된 아르곤이 없을 때 대기압 및 100℃에서 2.39 cSt의 점도를 가졌으나 용해된 아르곤이 3.25g/L인 경우 100bar 및 100℃에서 2.02 cSt의 점도를 나타내어, 15.7%의 점도 감소를 나타낸다.
실시예 4
이 실시예는 베이스 오일 내로의 가스 용해를 추가로 설명하기 위해 수행되었다. 본 실시예에 사용된 베이스 오일은 15℃에서 약 0.86g/cm3의 밀도, 약 1.2 cSt의 KV100 및 약 2.8 cSt의 KV40을 갖는 고도로 수첨처리된 나프텐계 베이스 오일이었다. 상기 베이스 오일은 또한 약 106℃의 인화점 및 15.6MPa0.5의 액체 용해도 파라미터를 가졌다. 상기 가스는 가스 용해도 매개변수가 14.81MPa0.5인 이산화탄소였다.
실시예 1에 설명된 시험 시스템이 이 실시예에 사용되었다. 액체 밀도, 증기압 및 점도의 실험적 측정치가 -20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 기록되었다. 실험은 0bar 내지 100bar 범위의 압력에서 이 온도 범위에 걸쳐 반복되었다. 이러한 실험 측정으로부터 액체 냉각제의 점도 감소 및 가스 함량이 계산되었다. 가스 용해 없이 0 bar에서 비교 샘플과 비교하여 감소된 점도를 계산하였다. 이 시험의 결과는 아래 표에 나와 있다.
측정된 온도
(℃)		 측정된
압력(bar)		 모델링된 가스 함량(g/L) 계산된 점도 감소(%) 측정된 내삽된
액체 냉각제 점도 (cSt)
-20 0 0.00 0.0% 18.6
0 0 0.00 0.0% 8.8
20 0 0.00 0.0% 5.2
40 0 0.00 0.0% 3.6
60 0 0.00 0.0% 2.7
80 0 0.00 0.0% 2.2
100 0 0.00 0.0% 1.9
150 0 0.00 0.0% 1.5
0 20 9.61 58.1% 3.7
20 20 7.47 39.2% 3.1
40 20 5.97 27.1% 2.6
60 20 4.89 19.3% 2.2
80 20 4.08 14.1% 1.9
100 20 3.46 10.6% 1.7
150 20 2.42 5.6% 1.4
20 40 14.94 60.4% 2.1
40 40 11.95 44.0% 2.0
60 40 9.77 32.3% 1.8
80 40 8.15 24.0% 1.7
100 40 6.91 18.2% 1.5
150 40 4.85 9.8% 1.3
40 60 17.92 54.5% 1.6
60 60 14.66 41.3% 1.6
80 60 12.23 31.4% 1.5
100 60 10.37 24.2% 1.4
150 60 7.27 13.3% 1.3
60 80 19.54 47.4% 1.4
80 80 16.30 36.8% 1.4
100 80 13.82 28.8% 1.3
150 80 9.69 16.2% 1.2
80 100 20.38 40.8% 1.3
100 100 17.28 32.3% 1.3
150 100 12.11 18.6% 1.2
상기 표 5에 예시된 바와 같이, 액체 냉각제의 점도는 용해된 이산화탄소의 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 예를 들어, 액체 냉각제는 대기압 및 100℃에서 용해된 이산화탄소가 없을 때 점도가 1.9 cSt였지만, 용해된 이산화탄소가 17.28g/L인 경우 100bar 및 100℃에서 1.3 cSt였으며, 이는 32.3%의 점도 감소를 나타낸다.
실시예 5
이 실시예는 베이스 오일 내로의 가스 용해를 추가로 설명하기 위해 수행되었다. 본 실시예에 사용된 베이스 오일은 15℃에서 약 0.86g/cm3의 밀도, 약 1.2 cSt의 KV100 및 약 2.8 cSt의 KV40을 갖는 고도로 수첨처리된 나프텐계 베이스 오일이었다. 상기 베이스 오일은 또한 약 106℃의 인화점 및 15.6MPa0.5의 용해도 매개변수를 가졌다. 상기 가스는 7.77MPa0.5의 가스 용해도 매개변수를 갖는 아르곤이었다.
실시예 1에 설명된 시험 시스템이 이 실시예에 사용되었다. 액체 밀도, 증기압 및 점도의 실험적 측정치가 -20℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 기록되었다. 실험은 0bar 내지 125bar 범위의 압력에서 이 온도 범위에 걸쳐 반복되었다. 이러한 실험 측정으로부터 액체 냉각제의 점도 감소 및 가스 함량이 계산되었다. 가스 용해 없이 0 bar에서 비교 샘플과 비교하여 감소된 점도를 계산하였다. 이 시험의 결과는 아래 표에 나와 있다.
Figure pct00004
상기 표 6에 예시된 바와 같이, 액체 냉각제의 점도는 용해된 아르곤의 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 예를 들어, 액체 냉각제는, 용해된 아르곤이 없는 경우 대기압 및 100℃에서 점도가 1.9 cSt였고, 용해된 아르곤이 있는 경우 100bar 및 100℃에서 3.21g/L의 점도를 가졌으며, 이는 9.8%의 점도 감소를 나타낸다.
본 개시가 다수의 실시양태 및 실시예에 대해 설명되었지만, 본 개시의 이점을 갖는 당업자는 본원에 개시된 바와 같은 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않는 다른 실시양태가 고안될 수 있음을 이해할 것이다. 개별 실시양태가 논의되지만, 본 개시내용은 이러한 모든 실시양태의 모든 조합을 커버한다.
범위의 값이 제공되는 경우, 문맥에서 달리 명시하지 않는 한, 하한값의 단위의 1/10로 그 범위의 상한과 하한 사이의 각각의 개재되는 값(예를 들어 다수의 탄소 원자를 포함하는 기의 경우, 그 범위 내에 속하는 각각의 탄소 원자 수가 제공됨) 및 임의의 다른 명시된 값 또는 그 명시된 범위에 개재되는 값이 본 개시내용 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 더 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로 더 작은 범위에 포함될 수 있으며, 이 또한, 명시된 범위에서 임의의 구체적으로 배제된 한계치에 따라 본 개시내용 내에 포함된다. 명시된 범위가 한계치들 중 하나 또는 모두를 포함하는 경우, 포함된 한계치들 중 하나를 제외한 범위도 본 개시내용에 포함된다.
또한, 명백히 달리 나타내지 않는 한, 하나 초과의 단계 또는 수행을 포함하는 본원에 청구된 임의의 방법에서, 방법의 단계 또는 수행의 순서는 반드시 그 방법의 단계 또는 행위가 언급된 순서로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
다음 용어들이 본 발명을 설명하기 위해 사용된다. 용어가 본원에서 구체적으로 정의되지 않은 경우, 그 용어는 본 개시내용을 기술하는 데 있어서 그 용어의 사용과 관련하여 해당 용어를 적용하는 당업자에 의해 당업계에서 인식되는 의미로 주어진다.
본원 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태는 본원에서 문맥상 달리 명시하는 경우가 아니라면 그의 문법적 대상 중 하나 또는 하나 초과(즉, 적어도 하나)을 지칭하는 데 사용된다. 예를 들어, "요소"는 하나의 요소 또는 하나 초과의 요소를 의미한다.
본원 명세서 및 청구범위에서 사용된 "및/또는"이라는 어구는, 그렇게 결합된 요소(즉, 일부 경우에 결합적으로 존재하고 다른 경우에 따로 존재하는 요소) 중 "하나 또는 둘 다"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 나열된 여러 요소는 동일한 방식으로, 즉 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소가 임의적으로 존재할 수 있으며, 이는 구체적으로 식별된 요소와 관련이 있든 없든 상관 없다. 따라서, 비제한적인 예로서, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, "A 및/또는 B"에 대한 언급은 일 실시양태에서 A만을 지칭하고(임의적으로 B 이외의 요소를 포함함); 다른 실시양태에서는 B만을 지칭하고(임의적으로 A 이외의 요소를 포함함); 또 다른 실시양태에서는 A 및 B 모두를 지칭하는(임의적으로 다른 요소를 포함함) 등을 의미할 수 있다.
본원 및 청구범위에서 사용될 때, "또는"은 상기 정의된 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 목록에서 항목을 분리할 때 "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것 (즉, 요소의 수 또는 목록 중 적어도 하나 뿐아니라 하나 초과, 및 임의적으로 추가적인 목록에 없는 항목을 포함함)으로 해석되어야 한다. "오직 하나" 또는 "정확히 하나"와 같이 반대되는 것으로 명확하게 표시된 용어, 또는 청구범위에서 사용될 때 "구성되는"은, 요소의 수 또는 목록 중 정확히 하나의 요소를 포함하는 것을 의미한다. 일반적으로 본원에서 사용된 "또는"이라는 용어는, "중 어느 하나", "중 하나", "중 하나만" 또는 "중 정확히 하나"와 같은 배타적 용어가 앞에 있을 때에만 배타적인 대안(즉, "하나 또는 다른 하나이고 둘다는 아님)을 나타내는 것으로 해석되어야 한다.
용어 "약" 또는 "대략"은, 값이 측정되거나 결정되는 방법에 부분적으로 의존하는, 당업자에 의해 결정되는 특정 값에 대한 허용 가능한 실험 오차를 의미한다. 본원 및 청구범위 내의 모든 수치는 지시된 값 "약" 또는 "대략"에 의해 수정되며, 실험적 오류 및 당업자에 의해 예상되는 변동을 고려한다.
명세서 및 청구범위의 액체 냉각제 내에 포함된 성분과 관련하여 "주요량" 또는 "주요 성분"이라는 어구는 액체 냉각제의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상 또는 60 중량% 이상, 또는 70 중량% 이상, 또는 80 중량% 이상, 또는 90 중량% 이상을 의미한다. 명세서 및 청구범위의 액체 냉각제 내에 포함된 성분와 관련하여 "소량" 또는 "소량 성분"이라는 어구는 액체 냉각제의 총 중량을 기준으로 50 중량% 미만, 또는 40 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하, 또는 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하를 의미한다. 명세서 및 청구범위의 액체 냉각제 내에 포함된 성분와 관련하여 "실질적으로 없는" 또는 "본질적으로 없는"이라는 문구는 특정 성분이 윤활유 내에 0 중량%로 존재하거나 대안적으로 윤활유 내의 불순물 유형 수준(100ppm 미만 또는 20ppm 미만 또는 10ppm 미만 또는 1ppm 미만)으로 존재함을 의미한다.
청구범위 및 명세서에서, "포함하는", "비롯한", "함유하는", "갖는", "가지는", "수반한", "보유하는", "구성된" 등과 같은 모든 연결구는 개방-종결형, 즉 제한이 없는 것으로 이해되어야 한다. "~로 이루어진" 및 "~로 본질적으로 이루어진" 전환 문구만이 각각 폐쇄형 또는 반폐쇄형 전환 문구이다.
본원 및 청구범위에서 사용될 때, 하나 이상의 요소의 목록과 관련하여 "적어도 하나"라는 어구는, 요소 목록 내의 임의의 하나 또는 그 이상의 요소로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 요소 목록에 구체적으로 나열된 각각의 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함할 필요는 없으며 요소 목록에 있는 요소들의 조합을 제외하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이 정의는 또한, "적어도 하나"라는 문구가 지칭하는 요소 목록 내에서 구체적으로 식별된 요소와 (관련이 있는지 여부에 관계없이) 다른 요소가 임의적으로 존재할 수 있음을 허용한다. 따라서, 비제한적 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 동등하게 "A 또는 B 중 적어도 하나" 또는 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 실시양태에서, B가 존재하지 않는, 임의적으로 하나 초과를 포함하는 적어도 하나의 A(및 임의적으로 B 이외의 요소를 포함함)를 지칭하고; 또 다른 실시양태에서는, A가 존재하지 않는, 임의적으로 하나 초과를 포함하는 적어도 하나의 B(및 임의적으로 A 이외의 요소를 포함함)를 지칭하고; 또 다른 실시양태에서는, 임의적으로 하나 초과를 포함하는 적어도 하나의 A, 및 임의적으로 하나 초과를 포함하는 적어도 하나의 B(및 임의적으로 다른 요소들을 포함함)를 지칭할 수 있다.

Claims (24)

  1. 전기 시스템용 액체 냉각제(coolant)로서,
    액체 냉각제의 주요 성분인 베이스 오일(base oil); 및
    액체 냉각제의 유체 점도에 대해 측정가능한 효과를 갖기에 충분한 양의 용존 가스(dissolved gas)
    를 포함하고; 이때 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도(kinematic viscosity)를 갖는, 액체 냉각제.
  2. 제1항에 있어서,
    베이스 오일은, 그룹 I 베이스 오일, 그룹 II 베이스 오일, 그룹 III 베이스 오일, 그룹 IV 베이스 오일, 그룹 V 베이스 오일, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 베이스 스톡(base stock)을 포함하는, 액체 냉각제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    베이스 오일이 폴리알파올레핀 베이스 스톡을 포함하는, 액체 냉각제.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    베이스 오일이, 하이드로카빌 방향족, 알킬화된 방향족, 모노에스테르, 폴리에스테르, 실리케이트 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리테트라히드로푸란 및 이온성 액체, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 그룹 V 베이스 스톡을 포함하는, 액체 냉각제.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양의 불활성 가스를 포함하는, 액체 냉각제.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양의 이산화탄소를 포함하는, 액체 냉각제.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양으로 희가스(noble gas)를 포함하는, 액체 냉각제.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양으로 아르곤을 포함하는, 액체 냉각제.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    용존 가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양으로 탄화수소를 포함하는, 액체 냉각제.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    용존 가스가 액체 냉각제 리터당 약 0.2g 내지 약 400g의 양으로 존재하는, 액체 냉각제.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    용존 가스가 액체 냉각제 리터당 약 0.5g 내지 약 200g의 양으로 존재하는, 액체 냉각제.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 냉각제의 100℃에서의 동점도는 약 1 cSt 내지 약 4 cSt이고, 상기 액체 냉각제의 열용량은 약 2.0kJ/kg·K 이상이고, 액체 냉각제의 밀도는 약 0.92g/mL 이상인, 액체 냉각제.
  13. 제12항에 있어서,
    베이스 오일이 폴리알파올레핀 베이스 스톡을 포함하고,
    용존 가스가 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양의 이산화탄소를 포함하는, 액체 냉각제.
  14. 액체 냉각제를 제조하는 방법으로서,
    베이스 오일을 용기에 투입하는 단계;
    일정 부피의 가스가 베이스 오일 내에 용해되도록 가스로 용기를 가압하여 액체 냉각제를 제공하는 단계
    를 포함하고; 이때 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가스는 리터당 약 0.2g 이상의 양으로 액체 냉각제에 용해된 비활성 가스를 포함하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    가스는 리터당 약 0.2g 이상의 양으로 액체 냉각제에 용해된 이산화탄소를 포함하는, 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    용기 내의 가스 분위기가 상기 가스 분위기의 약 90 부피% 이상의 가스를 포함하는 것인, 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    용기 내의 베이스 오일의 점도를 점도계로 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    점도에 따라 용기 내의 압력을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    용기 내의 베이스 오일의 온도를 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉된 용기내 가스 분위기를 가진 밀봉된 용기 내에 상기 액체 냉각제를 약 1일 이상 동안 저장하는 단계
    를 추가로 포함하고, 이때 상기 밀봉된 용기는 상기 용기이거나 다른 용기인, 방법.
  22. 전기 시스템의 냉각 방법으로서,
    상기 전기 시스템의 하나 이상의 컴포넌트와 접촉하도록 액체 냉각제를 순환시키는 단계를 포함하고, 이때 상기 액체 냉각제는 베이스 오일 및 용존 가스를 포함하며, 상기 베이스 오일은 상기 액체 냉각제의 주요 성분이고, 상기 용존 가스는 상기 액체 냉각제의 유체 점도에 대해 측정가능한 효과를 갖기에 충분한 양으로 액체 냉각제에 존재하고, 상기 액체 냉각제는 100℃에서 약 7 cSt 이하의 동점도를 갖는, 냉각 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    순환시키는 단계는 전기 모터를 통해 액체 냉각제를 순환시키는 것을 포함하는, 냉각 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    가스는 액체 냉각제 1리터당 약 0.2g 이상의 양의 이산화탄소를 포함하는, 냉각 방법.
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