JP4037620B2 - 冷却液体に菌発生抑止特性を付与する方法 - Google Patents
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- C02F2103/02—Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply
- C02F2103/023—Water in cooling circuits
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体冷却循環路内の冷却液体の菌発生抑止特性を改善するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの技術分野で、液体冷却循環路が特に熱発生システムの性能向上のために使用される。例えば磁気共鳴装置はしばしば少なくとも１つの液体冷却循環路を有する。磁気共鳴装置では、基本磁界磁石システムにより発生される静的な基本磁界に、勾配コイルおよび勾配増幅器を含む勾配システムにより発生され、高速スイッチングされる勾配磁界が重畳される。さらに磁気共鳴装置は、像データセットを作成するため、磁気共鳴信号を発生させる高周波信号を検査対象物内に入射し、かつ発生された磁気共鳴信号を受け入れる高周波アンテナを含んだ高周波システムを備えている。
【０００３】
作動時勾配コイルにはパルス状の電流を流す。その際、電流は５０Ａの何倍かの振幅値に達し、かつ５０ｋＡ／秒の何倍かの上昇および下降率を有する頻繁かつ高速の電流方向の反転を受ける。勾配コイルのオーム抵抗により前記電流は多くのエネルギー量を熱に変換する。勾配コイルの高い可能出力を維持するため、しばしば液体冷却循環路により熱を放出すべく冷却される。例えば米国特許第 5,570,021号明細書、ドイツ特許第 198 35 414号明細書およびドイツ特許出願公開第 198 39 987号明細書に、勾配コイルを冷却するための液体冷却循環路が記載されている。
【０００４】
永久磁石により基本磁界磁石を構成する場合、永久磁石は高い質の磁気共鳴像を得るため、永久磁石の温度変動の結果としての基本磁界変動を避けるべく液体冷却循環路により一定の動作温度に保たれる。さらに磁気共鳴装置では、しばしば電力用半導体デバイス、勾配増幅器、高周波アンテナ、高周波増幅器および電源部が、高い出力を達成できるよう液体冷却循環路により冷却される。
【０００５】
前記の液体冷却循環路は、しばしば開放形の循環路として作動させられる。即ち冷却液体、特に水は大気圧を有しおよび／又は液体冷却循環路は冷却液体調整装置を含んでいる。特にこのような液体冷却循環路は菌発生の傾向がある。菌の発生に伴い次の問題が生ずる。即ち菌発生により液体冷却循環路の内部に苔および堆積物が生じ、それによって特に通流可能な断面積の縮小が生ずる。さらに摩擦抵抗が上昇する。苔および堆積物は液体冷却循環路の光学的な監視に有害に作用する。菌発生に伴う液体冷却循環路の合成樹脂の軟化により、前記の合成樹脂の脆化が生ずる。苔および堆積物は、最後にはフィルタおよびスクリーンの閉塞を起し、かつ熱交換器および冷却体における熱伝達係数低下の原因となる。菌発生は、特に微生物により惹起される腐食にも通ずる。
【０００６】
前記の菌発生およびその結果は、従来は、例えば臭化物および／又は塩化物をベースとする部分的に有毒の菌発生抑止剤又は毒物の添加により対処される。特に多数の磁気共鳴装置が使用される病院の環境では、このような有毒の菌発生抑止剤および／又は毒物の使用はその患者への接近の結果として危険であり、かつ非常に望ましくない。さらに、このような菌発生抑止剤又は毒物の輸送時には費用のかかる危険物輸送規則ならびに国の輸出入規則に注意しなければならない。最後に指摘した両方の点は特に、菌発生抑止剤又は毒物が室温において流動性の凝集状態を有するときにより厳しい問題となる。
【０００７】
ドイツ特許出願公開第29 11 288号明細書には、特に水泳プールの水から菌を除去するための方法が記載されている。そこでは、水中に浸漬された銅・銀合金から成る電極が銅および銀イオンを発生するため直流電源に接続され、かつ有機物質を酸化させるためにナトリウム過硫酸塩が水に添加される。その際、銅および銀イオンにより水の極微作用的な殺菌が達成されることは知られている。銅および銀イオンによる菌除去は、その際銅および銀イオンの影響の下に有機物質を酸化する酸素を放出するナトリウム過硫酸塩の使用により助勢される。
【０００８】
図書、H.-D.Held“冷却水”、第５版、Vulkan出版社、エッセン、２０００の第２４８〜２５０頁に、冷却水に銅硫酸塩を添加した際の銅硫酸塩の作用がAlgizid及びAlgistatikumとして記載されている。更に、より高いｐＨ値において銅硫酸塩の殺菌作用が、沈殿物、例えば炭酸塩ハードを含む冷却水内での銅炭酸塩を含む沈殿物の形成により抑止されると述べられている。沈殿物形成は、表面が活性な添加物により防止される。その際、例えばクエン酸の添加も可能である。
【０００９】
ドイツ特許出願公開第 198 42 868号明細書には、水泳プールおよび洗車設備内の水浄化のための方法およびフィルタが記載されている。スキマーシステム内に、フィルタ装置および銅パックから成る多層構成を持つフィルタが使用され、銅パックは銅詰め物、銅線編み物又は銅スクリーンから成る。その際、藻類が発生するシステム内で本方法およびフィルタを使用するときには、銅硫酸塩の適量の添加により藻類を非常に迅速に除去するのが有利である。新たな藻類の成長はｐＨ値に無関係に循環システム内に銅パックからの銅イオンを添加することで防止される。工業的な水循環路、例えば冷却循環路内での藻類の発生を抑止するには、同じくフィルタの追加接続なしで銅パックを組み込むのが適している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、液体冷却循環路内の冷却液体に菌発生抑止特性を付与するための改善された方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項１の対象により解決される。有利な実施の形態は従属請求項に挙げてある。
【００１２】
請求項１は、液体冷却循環路内の冷却液体に菌発生抑止特性を付与するための方法において、次の特徴を含む。
−液体冷却循環路が、冷却液体と接触する少なくとも１つの金属酸化物を備えた少なくとも１つの装置を含んでおり、
−冷却液体に、少なくとも１つの継続時間にわたり冷却液体の酸性のｐＨ値を生じさせる物質が添加され、かつ
−冷却液体の酸性のｐＨ値により金属酸化物から、冷却液体に菌発生抑止特性を与える金属イオンが溶出する。
【００１３】
大抵の液体冷却循環路には、例えば金属から構成され、かつ冷却液体と接触する金属酸化物層を備えた、少なくとも１つの液体冷却循環のための装置が元々存在しているので、追加的な、金属イオンを放出する特別な電極又は物質の使用は省略できる利点がある。冷却液体の酸性のｐＨ値に基づき、金属イオンは金属酸化物の溶解により十分な濃度で放出される。液体冷却循環路を損傷する分解を防止するため、ｐＨ値は過度に小さくてはならず、例えば約５に選ぶべきである。さらに、前記の分解は、例えば数日の継続時間の後に冷却液体のｐＨ値を再び中性のｐＨ値の前後に設定することでも防止できる。このことは冷却液体の菌発生抑止特性に対して無害である。何故ならば、それまでに十分な金属イオンが溶出しているからである。金属イオンの殺菌作用に基づき菌発生が抑止されるので、有毒な菌発生抑止剤又は毒物の使用を省略できる。
【００１４】
さらに、既に冷却液体で満たされている液体冷却循環路では、物質の添加により菌発生抑止作用を生じさせることができる。室温では固体の凝集状態を有しおよび／又は危険物質とも危険物品ともみなされない物質を使用するので、危険物輸送規則および／又は国の輸出入規則に関連した、費用のかかる対策が回避できる。さらに、病院での前記物質の使用は、有毒な菌発生抑止剤および／又は毒物の使用に比べて問題とならない。
【００１５】
有利な実施例では、金属酸化物は銅、亜鉛および／又は銀酸化物を含む。その際、特に前記の金属イオンは高い殺菌作用を示す。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の他の利点、特徴および詳細を以下に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例として、水を主成分とした冷却液体１を有する液体冷却循環路を示す。この液体冷却循環路は、導管システム２、冷却すべき装置３、冷却液体貯蔵器４、冷却液体ポンプ５、熱交換器６、温度センサ７および流量計８を含んでいる。熱交換器６はさらに、冷却液体１の温度に応じて温度センサ７により制御されるファン９を含む。他の実施の形態では、冷却液体１の熱の放出を熱交換器６内のファン９の代わりに別の循環システムにおいて行うよう熱交換器６を構成してもよい。
【００１８】
冷却すべき装置３は磁気共鳴装置における勾配コイル、勾配増幅器の電力用構成要素、高周波アンテナおよび／又は電源部である。その際、液体冷却循環路の前記構成要素の少なくとも１つは、冷却液体１と接触する、銅酸化物層を備えた銅製の金属構造部分を含んでいる。
【００１９】
液体冷却循環路は開放形の冷却循環路として構成されている。冷却液体１は、冷却液体貯蔵器４内に空気との接触面を有するので、空気との接触によりそれに対する対策なしでは液体冷却循環路の望ましくない菌発生が生ずる。菌発生の望ましくない作用は既に冒頭に説明した。
【００２０】
菌発生を確実に防止するため、液体冷却循環路を冷却液体１で満たした後、冷却液体１に、冷却液体１のｐＨ値を弱酸性の値にする物質が添加される。前記物質は室温では固体の凝集状態を有し、危険物質とも危険物品とも見なされないので、前記物質は比較的簡単かつ確実に、国境を越えても輸送可能である。
【００２１】
弱酸性の冷却液体１により銅酸化物層が溶解され、それに伴い銅イオンが冷却液体１内に放出され、かつその殺菌作用により菌発生を確実に防止する。その際に物質の量は、冷却液体１が銅酸化物層を溶解させるためには十分に酸性であるが、冷却液体１が液体冷却循環路の構成要素の分解によりこれらを損傷させるほどには酸性でないように選ばれる。
【００２２】
以上にあげたことは相応の方法で、銅以外の金属、例えば亜鉛又は銀を含む構成部分にも転用可能である。その際、亜鉛および銀イオンは銅イオンと同等の殺菌作用を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての液体冷却循環路。
【符号の説明】
１ 冷却液体
２ 導管システム
３ 冷却すべき装置
４ 冷却液体貯蔵器
５ 冷却液体ポンプ
６ 熱交換器
７ 温度センサ
８ 流量計
９ ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は液体冷却循環路内の冷却液体の菌発生抑止特性を改善するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの技術分野で、液体冷却循環路が特に熱発生システムの性能向上のために使用される。例えば磁気共鳴装置はしばしば少なくとも１つの液体冷却循環路を有する。磁気共鳴装置では、基本磁界磁石システムにより発生される静的な基本磁界に、勾配コイルおよび勾配増幅器を含む勾配システムにより発生され、高速スイッチングされる勾配磁界が重畳される。さらに磁気共鳴装置は、像データセットを作成するため、磁気共鳴信号を発生させる高周波信号を検査対象物内に入射し、かつ発生された磁気共鳴信号を受け入れる高周波アンテナを含んだ高周波システムを備えている。
【０００３】
作動時勾配コイルにはパルス状の電流を流す。その際、電流は５０Ａの何倍かの振幅値に達し、かつ５０ｋＡ／秒の何倍かの上昇および下降率を有する頻繁かつ高速の電流方向の反転を受ける。勾配コイルのオーム抵抗により前記電流は多くのエネルギー量を熱に変換する。勾配コイルの高い可能出力を維持するため、しばしば液体冷却循環路により熱を放出すべく冷却される。例えば米国特許第 5,570,021号明細書、ドイツ特許第 198 35 414号明細書およびドイツ特許出願公開第 198 39 987号明細書に、勾配コイルを冷却するための液体冷却循環路が記載されている。
【０００４】
永久磁石により基本磁界磁石を構成する場合、永久磁石は高い質の磁気共鳴像を得るため、永久磁石の温度変動の結果としての基本磁界変動を避けるべく液体冷却循環路により一定の動作温度に保たれる。さらに磁気共鳴装置では、しばしば電力用半導体デバイス、勾配増幅器、高周波アンテナ、高周波増幅器および電源部が、高い出力を達成できるよう液体冷却循環路により冷却される。
【０００５】
前記の液体冷却循環路は、しばしば開放形の循環路として作動させられる。即ち冷却液体、特に水は大気圧を有しおよび／又は液体冷却循環路は冷却液体調整装置を含んでいる。特にこのような液体冷却循環路は菌発生の傾向がある。菌の発生に伴い次の問題が生ずる。即ち菌発生により液体冷却循環路の内部に苔および堆積物が生じ、それによって特に通流可能な断面積の縮小が生ずる。さらに摩擦抵抗が上昇する。苔および堆積物は液体冷却循環路の光学的な監視に有害に作用する。菌発生に伴う液体冷却循環路の合成樹脂の軟化により、前記の合成樹脂の脆化が生ずる。苔および堆積物は、最後にはフィルタおよびスクリーンの閉塞を起し、かつ熱交換器および冷却体における熱伝達係数低下の原因となる。菌発生は、特に微生物により惹起される腐食にも通ずる。
【０００６】
前記の菌発生およびその結果は、従来は、例えば臭化物および／又は塩化物をベースとする部分的に有毒の菌発生抑止剤又は毒物の添加により対処される。特に多数の磁気共鳴装置が使用される病院の環境では、このような有毒の菌発生抑止剤および／又は毒物の使用はその患者への接近の結果として危険であり、かつ非常に望ましくない。さらに、このような菌発生抑止剤又は毒物の輸送時には費用のかかる危険物輸送規則ならびに国の輸出入規則に注意しなければならない。最後に指摘した両方の点は特に、菌発生抑止剤又は毒物が室温において流動性の凝集状態を有するときにより厳しい問題となる。
【０００７】
ドイツ特許出願公開第29 11 288号明細書には、特に水泳プールの水から菌を除去するための方法が記載されている。そこでは、水中に浸漬された銅・銀合金から成る電極が銅および銀イオンを発生するため直流電源に接続され、かつ有機物質を酸化させるためにナトリウム過硫酸塩が水に添加される。その際、銅および銀イオンにより水の極微作用的な殺菌が達成されることは知られている。銅および銀イオンによる菌除去は、その際銅および銀イオンの影響の下に有機物質を酸化する酸素を放出するナトリウム過硫酸塩の使用により助勢される。
【０００８】
図書、H.-D.Held“冷却水”、第５版、Vulkan出版社、エッセン、２０００の第２４８〜２５０頁に、冷却水に銅硫酸塩を添加した際の銅硫酸塩の作用がAlgizid及びAlgistatikumとして記載されている。更に、より高いｐＨ値において銅硫酸塩の殺菌作用が、沈殿物、例えば炭酸塩ハードを含む冷却水内での銅炭酸塩を含む沈殿物の形成により抑止されると述べられている。沈殿物形成は、表面が活性な添加物により防止される。その際、例えばクエン酸の添加も可能である。
【０００９】
ドイツ特許出願公開第 198 42 868号明細書には、水泳プールおよび洗車設備内の水浄化のための方法およびフィルタが記載されている。スキマーシステム内に、フィルタ装置および銅パックから成る多層構成を持つフィルタが使用され、銅パックは銅詰め物、銅線編み物又は銅スクリーンから成る。その際、藻類が発生するシステム内で本方法およびフィルタを使用するときには、銅硫酸塩の適量の添加により藻類を非常に迅速に除去するのが有利である。新たな藻類の成長はｐＨ値に無関係に循環システム内に銅パックからの銅イオンを添加することで防止される。工業的な水循環路、例えば冷却循環路内での藻類の発生を抑止するには、同じくフィルタの追加接続なしで銅パックを組み込むのが適している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、液体冷却循環路内の冷却液体に菌発生抑止特性を付与するための改善された方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項１の対象により解決される。有利な実施の形態は従属請求項に挙げてある。
【００１２】
請求項１は、液体冷却循環路内の冷却液体に菌発生抑止特性を付与するための方法において、次の特徴を含む。
−液体冷却循環路が、冷却液体と接触する少なくとも１つの金属酸化物を備えた少なくとも１つの装置を含んでおり、
−冷却液体に、少なくとも１つの継続時間にわたり冷却液体の酸性のｐＨ値を生じさせる物質が添加され、かつ
−冷却液体の酸性のｐＨ値により金属酸化物から、冷却液体に菌発生抑止特性を与える金属イオンが溶出する。
【００１３】
大抵の液体冷却循環路には、例えば金属から構成され、かつ冷却液体と接触する金属酸化物層を備えた、少なくとも１つの液体冷却循環のための装置が元々存在しているので、追加的な、金属イオンを放出する特別な電極又は物質の使用は省略できる利点がある。冷却液体の酸性のｐＨ値に基づき、金属イオンは金属酸化物の溶解により十分な濃度で放出される。液体冷却循環路を損傷する分解を防止するため、ｐＨ値は過度に小さくてはならず、例えば約５に選ぶべきである。さらに、前記の分解は、例えば数日の継続時間の後に冷却液体のｐＨ値を再び中性のｐＨ値の前後に設定することでも防止できる。このことは冷却液体の菌発生抑止特性に対して無害である。何故ならば、それまでに十分な金属イオンが溶出しているからである。金属イオンの殺菌作用に基づき菌発生が抑止されるので、有毒な菌発生抑止剤又は毒物の使用を省略できる。
【００１４】
さらに、既に冷却液体で満たされている液体冷却循環路では、物質の添加により菌発生抑止作用を生じさせることができる。室温では固体の凝集状態を有しおよび／又は危険物質とも危険物品ともみなされない物質を使用するので、危険物輸送規則および／又は国の輸出入規則に関連した、費用のかかる対策が回避できる。さらに、病院での前記物質の使用は、有毒な菌発生抑止剤および／又は毒物の使用に比べて問題とならない。
【００１５】
有利な実施例では、金属酸化物は銅、亜鉛および／又は銀酸化物を含む。その際、特に前記の金属イオンは高い殺菌作用を示す。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の他の利点、特徴および詳細を以下に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例として、水を主成分とした冷却液体１を有する液体冷却循環路を示す。この液体冷却循環路は、導管システム２、冷却すべき装置３、冷却液体貯蔵器４、冷却液体ポンプ５、熱交換器６、温度センサ７および流量計８を含んでいる。熱交換器６はさらに、冷却液体１の温度に応じて温度センサ７により制御されるファン９を含む。他の実施の形態では、冷却液体１の熱の放出を熱交換器６内のファン９の代わりに別の循環システムにおいて行うよう熱交換器６を構成してもよい。
【００１８】
冷却すべき装置３は磁気共鳴装置における勾配コイル、勾配増幅器の電力用構成要素、高周波アンテナおよび／又は電源部である。その際、液体冷却循環路の前記構成要素の少なくとも１つは、冷却液体１と接触する、銅酸化物層を備えた銅製の金属構造部分を含んでいる。
【００１９】
液体冷却循環路は開放形の冷却循環路として構成されている。冷却液体１は、冷却液体貯蔵器４内に空気との接触面を有するので、空気との接触によりそれに対する対策なしでは液体冷却循環路の望ましくない菌発生が生ずる。菌発生の望ましくない作用は既に冒頭に説明した。
【００２０】
菌発生を確実に防止するため、液体冷却循環路を冷却液体１で満たした後、冷却液体１に、冷却液体１のｐＨ値を弱酸性の値にする物質が添加される。前記物質は室温では固体の凝集状態を有し、危険物質とも危険物品とも見なされないので、前記物質は比較的簡単かつ確実に、国境を越えても輸送可能である。
【００２１】
弱酸性の冷却液体１により銅酸化物層が溶解され、それに伴い銅イオンが冷却液体１内に放出され、かつその殺菌作用により菌発生を確実に防止する。その際に物質の量は、冷却液体１が銅酸化物層を溶解させるためには十分に酸性であるが、冷却液体１が液体冷却循環路の構成要素の分解によりこれらを損傷させるほどには酸性でないように選ばれる。
【００２２】
以上にあげたことは相応の方法で、銅以外の金属、例えば亜鉛又は銀を含む構成部分にも転用可能である。その際、亜鉛および銀イオンは銅イオンと同等の殺菌作用を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての液体冷却循環路。
【符号の説明】
１ 冷却液体
２ 導管システム
３ 冷却すべき装置
４ 冷却液体貯蔵器
５ 冷却液体ポンプ
６ 熱交換器
７ 温度センサ
８ 流量計
９ ファン
Claims (7)
- 液体冷却循環路内の冷却液体に菌発生抑止特性を付与する方法において、
液体冷却循環路が、冷却液体と接触する金属酸化物層を有する金属からなる少なくとも１つの装置を含み、
冷却液体に、少なくとも１つの継続時間にわたり冷却液体の酸性のｐＨ値を生じさせる物質が添加され、かつ
冷却液体の酸性のｐＨ値により金属酸化物から、冷却液体に菌発生抑止特性を与える金属イオンが溶出される
ことを特徴とする冷却液体に菌発生抑止特性を付与する方法。 - 金属酸化物が銅、亜鉛および／又は銀酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
- ｐＨ値が約５よりも小さい値に設定されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
- 冷却液体が水を含んでいることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。
- 冷却液体に酸性のｐＨ値を生じさせるため弱有機酸、クエン酸、酢酸および／又は水素過酸化物が添加されることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。
- 液体冷却循環路が開放形の液体冷却循環路として形成されることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方法。
- 液体冷却循環路が磁気共鳴装置の液体冷却循環路として形成されることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。
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