図面 (/)

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図面 (4)

構成

電子計算機冷却装置5の冷却水1にBTAとモリブデン酸塩から成る混合腐食抑制剤を添加し、各腐食抑制剤の白色光吸収特性を測定し、各波長における吸光度測定値に応じて、冷却水中に腐食抑制剤を補給する。

効果

冷却装置の冷却水中に混合腐食抑制剤が存在し、腐食抑制剤の濃度の状況を検出し、自動的に腐食抑制剤の補給が可能であるので冷却装置の腐食事前に防止できる。

概要

背景

電子計算機大容量化高速化が進につれて、電子計算機に用いられているLSIの発熱密度が大幅に上昇するため、その放熱対策が重要になつている。従来、電子計算機の冷却方式ファン送風による冷却、いわゆる、強制空冷方式が用いられてきたが、LSIの発熱密度の上昇に伴って空冷から、より冷却効率の高い水冷方式移行しつつある。水冷装置はLSI等の半導体素子と接する冷却構造体熱交換器循環ポンプ及びこれらをつなぐ配管等で構成されている。冷却水は冷却構造体の内部流路を流れる際に半導体素子からの熱を奪って昇温し、熱交換器により冷却されて、再び循環される。冷却水として純水を用い、装置内には冷却水を浄化するためのイオン交換器が内蔵されている(特開昭63−15317号,同63−251779号公報)。また、冷却装置熱交換部には熱伝導性の高い銅系材料が、配管部にはステンレス配管あるいは樹脂配管が用いられている。

概要

電子計算機の冷却装置5の冷却水1にBTAとモリブデン酸塩から成る混合腐食抑制剤を添加し、各腐食抑制剤の白色光吸収特性を測定し、各波長における吸光度測定値に応じて、冷却水中に腐食抑制剤を補給する。

冷却装置の冷却水中に混合腐食抑制剤が存在し、腐食抑制剤の濃度の状況を検出し、自動的に腐食抑制剤の補給が可能であるので冷却装置の腐食事前に防止できる。

目的

本発明の目的は、多種多様構成材を用いた冷却装置の腐食を防止するため複数種類の腐食抑制剤が添加された電子計算機の冷却装置において、簡易に腐食抑制剤の濃度管理ができる装置を備えた電子計算機の冷却装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

複数種類金属材料で構成され、前記複数種類の金属材料に対して選択的に防食性能を示す複数種類の腐食抑制剤が添加された冷却媒体循環する電子計算機冷却装置において、前記冷却媒体中の各腐食抑制剤の白色光吸収特性を測定する手段と、白色光の各波長における吸光度測定値から腐食抑制剤の濃度を求める濃度検出手段とを備えたことを特徴とする電子計算機の冷却装置。

請求項2

複数種類の金属材料で構成され、前記複数種類の金属材料に対して選択的に防食性能を示す複数種類の腐食抑制剤が添加された冷却媒体が循環する電子計算機の冷却装置において、前記腐食抑制剤を前記冷却媒体中に補充する腐食抑制剤補充手段と、前記冷却媒体中の前記各腐食抑制剤の白色光の吸収特性を測定する手段を有し、白色光の各波長における吸光度の測定値が基準値より所定幅だけ減少した場合に腐食抑制剤を前記冷却媒体中に注入し、測定値が基準値に回復した時点において前記腐食抑制剤の添加を停止する制御信号を前記腐食抑制剤補充手段に出力する制御手段とを備えたことを特徴とする電子計算機の冷却装置。

請求項3

請求項1または2において、前記腐食抑制剤は無機系の酸化剤型モリブデン酸塩有機系のベンゾトリアゾール及びその誘導体を混合したものである電子計算機の冷却装置。

請求項4

請求項3において、前記腐食抑制剤の白色光の吸収特性測定手段は、波長270nm及び220nmにおける吸光度が測定できる分光光度計である電子計算機の冷却装置。

請求項5

請求項3において、腐食抑制剤の濃度検出手段は波長270nm及び波長220nmにおけるピーク強度比画像処理して腐食抑制剤の濃度を計測する電子計算機の冷却装置。

請求項6

請求項5において、波長270nmの吸収ピークがモリブデン酸塩濃度によらずベンゾトリアゾールの濃度を示すことと、220nmの波長における吸光度の構成がモリブデン酸塩の吸光度と270nmの吸収ピークから求めたベンゾトリアゾールの吸光度の1/7の絶対値から成ることを用いて、モリブデン酸塩の濃度とベンゾトリアゾールの濃度を上記2波長の吸光度から推定することを画像処理法として適用する電子計算機の冷却装置。

請求項7

請求項1,2,3,4,5または6において、前記電子計算機の中央演算装置である半導体モジュール密着された冷却構造体と前記冷却構造体に連結された冷却装置を備えた電子計算機の腐食抑制剤並びにその濃度管理の制御手段を前記冷却装置が備えている電子計算機。

技術分野

0001

本発明は電子計算機冷却装置腐食防止係り、特に、簡易腐食抑制剤の管理が行える電子計算機の冷却装置に関する。

背景技術

0002

電子計算機の大容量化高速化が進につれて、電子計算機に用いられているLSIの発熱密度が大幅に上昇するため、その放熱対策が重要になつている。従来、電子計算機の冷却方式ファン送風による冷却、いわゆる、強制空冷方式が用いられてきたが、LSIの発熱密度の上昇に伴って空冷から、より冷却効率の高い水冷方式移行しつつある。水冷装置はLSI等の半導体素子と接する冷却構造体熱交換器循環ポンプ及びこれらをつなぐ配管等で構成されている。冷却水は冷却構造体の内部流路を流れる際に半導体素子からの熱を奪って昇温し、熱交換器により冷却されて、再び循環される。冷却水として純水を用い、装置内には冷却水を浄化するためのイオン交換器が内蔵されている(特開昭63−15317号,同63−251779号公報)。また、冷却装置の熱交換部には熱伝導性の高い銅系材料が、配管部にはステンレス配管あるいは樹脂配管が用いられている。

発明が解決しようとする課題

0003

前記従来技術は、電子計算機の冷却効率や保守性について考慮されているが、冷却系統腐食に対する配慮が必ずしも充分とは云い難い。すなわち、冷却系統の熱交換部には熱伝導性の高い銅系材料が、配管にはステンレス管銅管接合材にはSn−AgはんだやAg−Cuろうが用いられており、冷却水にイオン交換処理した純水を用いてもこれらの材料の腐食が問題である。金属材料の腐食を防止する手段としては冷却水中溶存酸素を除去する方法あるいは冷却水中の銅イオン濃度を制御する方法が知られている。しかし、前者は脱酸素用のアルゴンガス等の高圧不活性ガス布設や、後者では金属イオンが除去された高純度水は銅の腐食を促進するなど十分な方法とは云い難い。前記の他に、最近、冷却水中に腐食抑制剤を添加して防食する方法が検討されている。この方法は、前記の二者の方法に比べて、簡便に金属材料の腐食を抑制することができるが、腐食抑制剤の濃度管理といった通常の冷却装置以外の装置やメンテナンスが必要である。特に、複数種類の金属材料から形成され、複数種類の金属材料に対して選択的に防食性能を示す複数種類の腐食抑制剤を添加した冷却水が循環する電子計算機の冷却装置では、従来のサンプリングして分析して腐食抑制剤の濃度を調査する方法では非能率的で十分な方法とは云い難く、耐食信頼性の点で問題があった。

0004

本発明の目的は、多種多様構成材を用いた冷却装置の腐食を防止するため複数種類の腐食抑制剤が添加された電子計算機の冷却装置において、簡易に腐食抑制剤の濃度管理ができる装置を備えた電子計算機の冷却装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

本発明の電子計算機の冷却装置では、装置内の循環冷却水中に含まれる腐食抑制剤の濃度を常時監視し、その濃度を安定な状態に保持することによって、この装置の腐食を抑制するようにしたもので、本発明の要旨は次のとおりである。

0006

(1)複数種類の金属材料に対して選択的に防食性能を示す複数種類の腐食抑制剤が添加された冷却媒体が循環する電子計算機の冷却装置において、冷却媒体中の各腐食抑制剤の白色光吸収特性を測定する手段と白色光の各波長における吸光度測定値から腐食抑制剤の濃度を求める濃度検出手段を備えた電子計算機の冷却装置。

0007

(2)複数種類の金属材料に対して選択的に防食性能を示す複数種類の腐食抑制剤が添加された冷却媒体が循環する電子計算機の冷却装置において、腐食抑制剤を前記冷却媒体中に補充する腐食抑制剤補充手段と、冷却媒体中の各腐食抑制剤の白色光の吸収特性を測定する手段を有し、白色光の各波長における吸光度の測定値が基準値より所定幅だけ減少した場合に腐食抑制剤を冷却媒体中に注入し、測定値が基準値に回復した時点において腐食抑制剤の添加を停止する制御信号を前記腐食抑制剤補充手段に出力する制御手段を備えた電子計算機の冷却装置。

0008

(3)電子計算機の中央演算装置である半導体モジュール密着された冷却構造体と前記冷却構造体に連結された冷却装置を備えた電子計算機において、(1)及び(2)から成る制御手段を前記冷却装置が備えている電子計算機。

0009

銅は大気開放されている冷却装置内では循環冷却水と接触すると容易に腐食し、表面に酸化物水酸化物からなる皮膜を生成し、また一部はイオンとして冷却水中に溶出する。冷却水中に溶出した銅イオンはステンレス配管など銅よりも卑な金属に還元析出する。還元析出する部分では孔食隙間腐食あるいは応力腐食割れ等の局部腐食損傷が発生し、冷却水洩れの原因になる。そこで、銅及びステンレス鋼の腐食防止に効果のある腐食抑制剤について種々検討した結果、ベンゾトリアゾールBTA)とモリブデン酸塩の混合腐食抑制剤が効果の有ることを見い出した。さらに、この混合腐食抑制剤は接合材のSn−Agはんだ,Ag−Cuろうにも効果のあることがわかった。すなわち、モリブデン酸塩ははんだ材の主成分であるSn表面を不働態化するのに効果を示し、一方、Ag−Cuろう材についてはBTAの防食効果が高く、AgやCuがBTAと保護性の高い化合物皮膜を形成するためと考えられる。混合腐食抑制剤の濃度管理法は、冷却水経路内に冷却水中の腐食抑制剤の白色光の吸収特性を測定する分光光度計を設置し、白色光の特定波長における吸光度の測定値から各腐食抑制剤の濃度を検出する手段を設けることにより達成できる。本発明の特徴は白色光の特定波長のピーク強度比画像処理して腐食抑制剤の濃度を計測することにある。すなわち、BTAは270nm,モリブデン酸塩は220nmにおける吸光度のピーク値を測定すれば良く、混合の場合は濃度と吸光度のピーク値は7対1の比を常に保つ比例関係にあることから220nmにおける混合のピーク値とBTAのピーク値の差がモリブデン酸塩の濃度であり、同じように270nmにおける混合のピーク値とモリブデン酸塩のピーク値の差がBTAの濃度である。従って、270nm及び220nmにおけるそれぞれのピーク強度比を求めることにより、混合腐食抑制剤の濃度状態がわかる。

0010

このように、電子計算機の冷却装置にBTAとモリブデン酸塩から成る混合腐食抑制剤を含む冷却水を循環し、冷却系に腐食抑制剤の白色光の吸収特性測定系,腐食抑制剤注入系及び腐食抑制剤を注入させるための制御系を設けることにより、電子計算機の冷却装置は高い信頼性を有することが明らかになった。

0011

本発明の電子計算機冷却装置の系統図を図1に示す。冷却水1は混合腐食抑制剤を含む冷却水である。この冷却水1は、ポンプ2により電子計算機の複数個LSI素子を備えたモジュールの冷却部3に送られ、熱交換されて発熱したLSI素子は冷却されると同時に、冷却水1は昇温され、冷却水タンク4に流入される。冷却水タンク4から出た冷却水1はポンプ2により冷却器5に送られる。冷却器5には冷凍器6に連結された熱交換器7が設けられており、電子計算機の発熱体を冷却して昇温された冷却水1は冷却器5の中で再び冷却される。次いで、冷却器5から出た冷却水1は流量制御装置8で制御され、電子計算機の冷却部3に送られる。冷却水系統内には腐食抑制剤の濃度管理をする分光光度計9及び制御装置10が設置されている。分光光度計9では冷却水中の波長270nm及び220nmにおける吸光度をフローセルにより測定し、制御装置10では各々の吸光度のピーク強度比を画像処理して、計測することにより腐食抑制剤の濃度が直接連続測定できる。また、制御装置10には腐食抑制剤貯槽11内の腐食抑制剤を系統内に導入するポンプ12及び流量制御バルブ13が接続される。制御装置10には予めインプットされたピーク強度の基準値と腐食抑制剤濃度との相関関係により、測定されたピーク強度の値から、腐食抑制剤の濃度状態が解析される。もし、解析により、測定された値が設定値以下になった場合には制御装置10の指示により、ポンプ12が稼働し、流量制御バルブ13が開き、腐食抑制剤貯槽11内の腐食抑制剤が冷却系統内に導入される。測定値が設定値以上に戻れば再び制御装置10の指示により、自動的にポンプ12が停止し、流量制御バルブ13を閉じ、通常の濃度に戻った腐食抑制剤成分を含む冷却水1により電子計算機の冷却モジュール3は冷却される。

0012

なお、腐食抑制剤貯槽を無機系の腐食抑制剤と有機系の腐食抑制剤とで別個に設け、制御装置10からの信号に基づいて各腐食抑制剤をお互いに独立して系統内に補充するようにしても良い。

0013

次に、本発明の根拠となった実施例について図2図3を参照しながら説明する。図2は一例として銅の腐食量に及ぼすBTA濃度の影響について、冷却水環境下を模擬し、40℃、2m/sの純水中で二百時間腐食試験して調べた結果を示す。図から、BTA濃度5ppm 以上あれば銅の腐食を抑制できる。ここで、腐食抑制剤の有効濃度範囲は5ppmから2×104ppm である。これは、低い添加濃度では、腐食抑制効果がなく、高い添加濃度ではBTAの溶解度により沈殿物が生じ、その沈殿物が系統内を浮遊し、伝熱部等に付着して冷却性能を低下させる等のトラブルの原因になるためである。また、混合腐食抑制剤の混合比は1:10〜10:1の範囲で有効であるが望ましくは1:1が良い。

0014

図3はBTA,モリブデン酸塩及びBTAとモリブデン酸塩を混合した場合に白色光の吸光光度法によりそれぞれの吸収曲線を測定した結果を示す。いずれも濃度は10ppm とした。図から、混合の場合の吸収曲線はいずれの波長においても、BTAとモリブデン酸塩の吸収曲線をプラスした所にある。従って、混合の場合吸収曲線から各々の吸収曲線を差し引けば、各々の腐食抑制剤の濃度が推定できる。すなわち、波長270nmの吸収ピークがモリブデン酸塩濃度によらずBTAの濃度を示すことと、220nmの波長における吸光度の構成がモリブデン酸塩の吸光度と270nmの吸収ピークから求めたBTAの吸光度の1/7の絶対値から成ることを用いて、モリブデン酸塩の濃度とBTAの濃度を2波長の吸光度から推定できる。

0015

このように、本発明は腐食抑制剤の白色光の吸収特性を測定し、各波長における吸光度の測定値を比較することにより簡易に腐食抑制剤の濃度管理を行うことができる

発明の効果

0016

本発明の電子計算機の冷却装置によれば、冷却水中の混合腐食抑制剤の濃度の状況を把握でき、更にその消耗量を検出し、制御装置により自動的に腐食抑制剤の補給が可能であるように構成されているので冷却装置の腐食による冷却水の漏洩等のトラブルを事前に防止することが可能となる。

図面の簡単な説明

0017

図1本発明の電子計算機冷却装置の一実施例を示す系統図。
図2本発明の一実施例による腐食抑制剤の腐食抑制効果を示す説明図。
図3本発明の一実施例による腐食抑制剤の白色光の吸収特性図。

--

0018

1…冷却水、2…ポンプ、3…モジュール冷却部、4…冷却水タンク、5…冷却器、6…冷凍器、7…熱交換器、8…流量制御装置、9…分光光度計、10…制御装置、11…腐食抑制剤貯槽、12…ポンプ、13…流量制御バルブ。

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