JP6024544B2 - Biofilm formation sensor and electronic device cooling system - Google Patents
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Description
本開示は、バイオフィルム形成センサ及び電子機器冷却システムに関する。 The present disclosure relates to a biofilm formation sensor and an electronic device cooling system.
従来から、鋭敏化処理を施した金属材料を備えた微生物的汚れ付着のモニタリング用センサを利用する水処理方法であって、センサの電位が閾値に達すると2つの薬注ポンプの双方で薬注し、該電位が正常値まで低下すると一方のポンプのみで薬注を行う構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。この構成では、テスト管内にセンサ(鋭敏化処理を施した金属材料)と共に参照電極とを設け、参照電極を基準としてセンサの電位を計測している。 Conventionally, a water treatment method using a sensor for monitoring microbial soil adhesion provided with a metal material subjected to sensitization treatment, and when both of the two chemical injection pumps reach the threshold value, And when this electric potential falls to a normal value, the structure which performs a chemical injection only with one pump is known (for example, refer patent document 1). In this configuration, a reference electrode is provided together with a sensor (a metal material subjected to sensitization) in a test tube, and the potential of the sensor is measured with reference to the reference electrode.
ところで、微生物腐食を引き起こすバイオフィルムは、流路内の流速の小さい箇所(流れの滞留部)に形成される傾向にある。従って、流路全体における任意の箇所でのバイオフィルム形成の兆候を早期に検知するためには、流路全体におけるバイオフィルムが形成されやすい箇所(流れの滞留部)でセンシングを行うことが重要となる。 By the way, the biofilm which causes microbial corrosion tends to be formed in a portion having a small flow velocity in the flow path (a flow retaining portion). Therefore, in order to detect early signs of biofilm formation at any location in the entire flow path, it is important to perform sensing at a location where the biofilm is likely to be formed in the entire flow path (flow retention portion). Become.
この点、上記の特許文献1に記載の構成では、テスト管内でセンシングを行う構成であるので、テスト管内の流速によっては、バイオフィルム形成の兆候を早期に検知することができない虞がある。例えば、テスト管内の流速が、他の配管内の流速よりも大きい場合は、テスト管内でバイオフィルムが検知される前に、他の配管内でバイオフィルムが形成されている可能性がある。 In this regard, since the configuration described in Patent Document 1 is configured to perform sensing in the test tube, there is a possibility that a sign of biofilm formation cannot be detected early depending on the flow rate in the test tube. For example, when the flow velocity in the test tube is larger than the flow velocity in the other pipe, there is a possibility that the biofilm is formed in the other pipe before the biofilm is detected in the test pipe.
そこで、開示の技術は、流れの滞留部でセンシングを行うことができるバイオフィルム形成センサ等の提供を目的とする。 Therefore, the disclosed technology aims to provide a biofilm formation sensor or the like that can perform sensing at a flow retention portion.
本開示の一局面によれば、流路内に配置される金属電極と、
前記流路内に配置される参照電極と、
非金属材料により形成され、前記金属電極における前記流路内の流れ方向で上流側の表面を覆うカバー部とを備える、バイオフィルム形成センサが提供される。
According to one aspect of the present disclosure, a metal electrode disposed in the flow path;
A reference electrode disposed in the flow path;
There is provided a biofilm formation sensor comprising a cover portion formed of a non-metallic material and covering an upstream surface in the flow direction of the metal electrode in the flow path.
本開示の技術によれば、流れの滞留部でセンシングを行うことができるバイオフィルム形成センサ等が得られる。 According to the technique of the present disclosure, a biofilm formation sensor or the like that can perform sensing at a flow retention portion is obtained.
以下、添付図面を参照しながら各実施態様について詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、電子機器冷却システム1の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electronic device cooling system 1.
この電子機器冷却システム1では、循環ポンプ13の駆動力によって冷媒C0が循環ライン2を循環しており、冷却部3によって電子計算機等の電子装置7が冷却される。冷却部3は、冷媒C0を電子装置7内で分流するためのマニフォールド4と、マニフォールド4から出た冷媒C0が通るゴムチューブ5と、銅配管8と、冷却板(クーリングプレート)6とを備える。冷却板6は、電子装置7に搭載されたLSI(large-scale integration)等の半導体装置毎に設けられてよい。この場合、各半導体装置は、個別に冷却板6により冷却される。冷却板6の材料としては、熱伝導率が高く電子装置7の熱を奪い易い銅を用いるのが好ましい。
In the electronic device cooling system 1, the refrigerant C 0 is circulated through the
冷媒C0は、任意であるが、例えば、インヒビター(腐食防止剤)を純水に溶解して形成されてよい。インヒビターとしては、銅材料の腐食防止に有効なベンゾトリアゾールを使用するのが好適である。この場合、インヒビター濃度は、例えば100ppmであってよい。銅配管8及び冷却板6の銅材料は、pHが中性〜弱アルカリの領域では安定しているが、弱酸性〜酸性では銅イオンの溶出が起こりやすく配管腐食の原因になりやすい。循環ライン2の管路で使用されてよい樹脂ホース材料や接続継手カプラのO−リングゴム材料は、酸性、アルカリ性では劣化しやすくなる。このため冷媒にpH調整剤を用いることが好ましい。例えば、pH調整剤は、水酸化ナトリウム(NaOH)であってよい。pH調整剤の濃度は例えば20ppmとすればよい。このように銅用のインヒビターとpH調整剤を使用することで、銅製の冷却板6において冷媒C0と接する部分が冷媒C0によって溶出するのが防止され、ホース材料やO-リング材料の劣化が防止される。
The refrigerant C 0 is optional, but may be formed, for example, by dissolving an inhibitor (corrosion inhibitor) in pure water. As the inhibitor, it is preferable to use benzotriazole effective for preventing corrosion of copper material. In this case, the inhibitor concentration may be, for example, 100 ppm. The copper material of the copper pipe 8 and the cooling plate 6 is stable in a pH range of neutral to weak alkali, but if it is weakly acidic to acidic, elution of copper ions occurs easily and causes corrosion of the pipe. The resin hose material that may be used in the pipeline of the
電子装置7によって温められた冷媒C0は、冷却部3の下流の循環ライン2に設けられた熱交換器16に入る。熱交換器16では、ファンにより冷媒C0が空冷され、冷媒C0の熱が外部に放熱される。熱交換器16における冷媒C0と接する部分には、銅材料が使用されてよい。この場合も、冷媒C0に銅用のインヒビターを添加することにより、熱交換器16の腐食を抑制し、熱交換器16における漏水を防止することができる。
The refrigerant C 0 warmed by the electronic device 7 enters the
循環ライン2には、タンク18が設けられる。タンク18には、殺菌剤タンク14がポンプ15及び開閉バルブ17を介して接続される。殺菌剤タンク14には殺菌剤が貯留される。殺菌剤は、任意であるが、5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン等を含んでよい。開閉バルブ17が開状態にあるとき、殺菌剤タンク14内の殺菌剤がタンク18内に導入され、循環ライン2内へと供給される。この際、ポンプ15は、殺菌剤タンク14内の殺菌剤をタンク18へと送る。尚、重力を利用して殺菌剤タンク14内の殺菌剤をタンク18へと送ることも可能であり、この場合、ポンプ15は、省略されてもよい。
A
電子機器冷却システム1は、図1に示すように、バイオフィルムの形成の兆候をモニターするためのバイオフィルム形成センサ20が設けられる。バイオフィルム形成センサ20は、銅電極部21と、参照電極28とを含む。参照電極28は、例えば、銀/塩化銀/飽和塩化カリウム電極であってよい。バイオフィルム形成センサ20は、電位差計23を含んでもよい。電位差計23は、銅電極部21と参照電極28との間の電位差(自然電位)を測定する。尚、電位差計23は、バイオフィルム形成センサ20とは別製品であってもよい(後付されてもよい)。バイオフィルム形成センサ20の構造(特に銅電極部21の構造)の詳細は後述する。
As shown in FIG. 1, the electronic device cooling system 1 is provided with a
バイオフィルム形成センサ20は、循環ライン2内の任意の箇所に設けられてよい。但し、好ましくは、バイオフィルム形成センサ20は、循環ライン2内の流速が低い箇所に設けられる。尚、図1に示す例では、バイオフィルム形成センサ20は、循環ライン2内の配管部2aに設けられる。配管部2aは、図1に模式的に示すように、他の配管部よりも径が大きい部位であってもよい。
The
電子機器冷却システム1は、図1に示すように、コントローラ30を含む。コントローラ30は、例えばコンピューターにより形成されてよい。コントローラ30には、電位差計23、及び、開閉バルブ17が接続される。コントローラ30は、電位差計23からの電位差に基づいて、開閉バルブ17を開閉する。例えば、コントローラ30は、電位差計23からの電位差が所定閾値以上となった場合に、開閉バルブ17を開き(及び、ポンプ15を駆動し)、殺菌剤タンク14から殺菌剤を循環ライン2内へと供給する。殺菌剤の供給量は、開閉バルブ17の開閉制御により調整されてもよい。
The electronic device cooling system 1 includes a
所定閾値は、一般的な冷媒の場合、100〜200mV (飽和銀・塩化銀電極基準)の範囲に設定することが望ましく、閾値は180mV〜190mVに設定しておくことが望ましい。これは、銅管の孔食電位は、参照電極28基準で194mVであり、この値を超えると腐食しやすいためである。コントローラ30は、電位差計23からの電位差が所定閾値未満となった場合に、開閉バルブ17を閉じ、殺菌剤の供給を停止してよい。
In the case of a general refrigerant, the predetermined threshold is preferably set to a range of 100 to 200 mV (saturated silver / silver chloride electrode standard), and the threshold is preferably set to 180 mV to 190 mV. This is because the pitting corrosion potential of the copper tube is 194 mV with respect to the
尚、図1に示した電子機器冷却システム1の構成は、あくまで一例であり、多様な変更が可能である。例えば、バイオフィルム形成センサ20は、電子装置7の前段に配置されているが、電子装置7の後段に配置されてもよい。また、バイオフィルム形成センサ20は、循環ライン2内の複数個配置されてもよい。また、循環ポンプ13やタンク18の位置も任意であり、図1に示す位置以外の位置に配置されてもよい。
The configuration of the electronic device cooling system 1 shown in FIG. 1 is merely an example, and various changes can be made. For example, the
図2は、バイオフィルム形成センサ20の配置状態の一例を示す断面図である。図2には、冷媒の流れが矢印P、P1で模式的に示されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an arrangement state of the
バイオフィルム形成センサ20の銅電極部21と参照電極28は、図2に示すように、流れ方向で対向するように配置されてよい。また、銅電極部21は、参照電極28よりも流れ方向で上流側に配置されてよい。尚、銅電極部21及び参照電極28は、図2に示すように、エナメル線(被覆銅線)等のリード線23aにより電位差計23に接続されてよい。
The
銅電極部21は、図2に示すように、銅電極(金属電極の一例)を形成する銅板210と、カバー部220とを含む。
As shown in FIG. 2, the
銅板210は、平板状の形態であってよい。銅板210は、好ましくは、面直方向(平板状の法線方向)が流れ方向に平行になるように配置される。
The
カバー部220は、銅板210における流れ方向で上流側の表面210aを覆う。この際、カバー部220は、好ましくは、銅板210の上流側の表面210aの全体を覆う。これにより、冷媒の流れ方向に対して銅板210が露出しなくなるので、流速の大きい冷媒が銅板210に当たることが防止される。従って、銅板210は、流速の低くなる下流側で露出することになり、バイオフィルムが形成されやすい環境で安定したセンシングが可能となる。即ち、銅板210は、銅板210の下流側の表面210bが露出することになり、微生物の生存環境として好適な流速の小さい環境で安定したセンシングが可能となる。
The
図2に示す例では、カバー部220は、積層構造を有し、上流側から、第1樹脂板222と、第1ゴム部材224と、第2ゴム部材226と、第3ゴム部材228と、第2樹脂板230とを含む。第3ゴム部材228及び第2樹脂板230には、中央部に開口部(窓)70が形成される。銅板210は、第3ゴム部材228の中央部に嵌めこまれる。これにより、銅板210の側面が覆われ、銅板210の下流側の表面210bのみが開口部70を介して冷媒に対して露出する。開口部70内での冷媒の流速は略ゼロになるので(冷媒の滞留部となるので)、バイオフィルムが形成されやすい環境でのセンシングが可能となる。
In the example shown in FIG. 2, the
このように本実施態様によれば、カバー部220を備える銅電極部21を用いることにより、冷媒の滞留部を模擬的に形成して、センシングを行うことが可能となる。これにより、全配管系の中でバイオフィルムが最も形成しやすい場所(冷媒が滞留する可能性のある箇所)に相当する自然電位をモニターすることができる。この結果、バイオフィルム形成の兆候を早期に検出して、殺菌剤を投与し金属配管の腐食劣化を防止することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, by using the
尚、銅電極部21の下流側では、矢印P2に示すように、銅電極部21の縁部により流れ(後流)に乱れが発生し、上流側に向かう成分(対流成分)が生じうる。この点、図2に示す例では、銅板210の下流側の表面210bは、中央部のみが露出するので(外周部が覆われるので)、かかる対流の影響を低減することができる。
On the downstream side of the
図3は、銅電極部21の構成の一例(第1実施態様)を示す図であり、(A)は下流側から視た上面図であり、(B)は上流側から視た上面図であり、(C)は、(A)におけるラインA−Aに沿った断面図である。 FIG. 3 is a view showing an example of the configuration of the copper electrode portion 21 (first embodiment), (A) is a top view seen from the downstream side, and (B) is a top view seen from the upstream side. (C) is a sectional view along line AA in (A).
図3に示す銅電極部21は、図2に示した銅電極部21と実質的に同一の構成を有する。但し、図3に示すように、図3に示す銅電極部21は、開口部70により形成される孔の深さ(即ち第3ゴム部材228及び第2樹脂板230の厚さ)が、図2に示した銅電極部21よりも大きく図示されている。開口部70により形成される孔の深さは、大きいほど、銅板210の下流側の表面210bに接する冷媒の流速はゼロに近くなる。銅板210の下流側の表面210bに接する冷媒の流速がゼロに近くなるほど、バイオフィルムが形成されやすい環境となる。従って、開口部70により形成される孔の深さは、銅板210の下流側の表面210bに当たる冷媒の流速が略ゼロになるように設定されてもよい。或いは、循環ライン2において最もバイオフィルムが形成されやすい箇所の流速に応じて、開口部70により形成される孔の深さが調整(適合)されてもよい。即ち、循環ライン2全体において最もバイオフィルムが形成されやすい箇所の流速をVoとすると、開口部70により形成される孔の深さは、銅板210の下流側の表面210bに接する冷媒の流速がVoになるように設定されてもよい。尚、銅板210が冷媒と接する開口部70は大きさが2mm×2mm程度あればよく、開口部70付きの第2樹脂板230の大きさは7mm×5mm程度であってよく、開口部70付きの第3ゴム部材228は厚さが10〜20mm程度であってよい。
The
図4は、銅電極部21の一例を示す分解図である。銅電極部21は、図4に示すように、第1樹脂板222と、第1ゴム部材224と、銅板210が中央部に嵌めこまれた第2ゴム部材226と、第3ゴム部材228と、第2樹脂板230とを積層して形成されてもよい。第1樹脂板222と第1ゴム部材224の間のような、各部材間は、接着剤等により密接に結合されてよい。また、第2ゴム部材226は、リード線23aが貫通されてよい。リード線23aは、銅板210に溶接等により結合されてよい。
FIG. 4 is an exploded view showing an example of the
尚、図3及び図4に示す銅電極部21の具体的な構造は、あくまで一例であり、多様な変更が可能である。例えば、第1樹脂板222及び第1ゴム部材224のいずれかが省略されてもよいし、及び/又は、第3ゴム部材228及び第2樹脂板230のいずれかが省略されてもよい。また、銅電極部21は、樹脂モールド成形等により形成されてもよい。即ち、銅電極部21は、銅板210を樹脂により封止することにより形成されてもよい。また、シール材等が追加されてもよい。
In addition, the specific structure of the
図5は、電子機器冷却システム1におけるバイオフィルム形成からバイオフィルム除去までのイメージ図であり、(A)は、バイオフィルムが形成されている状態を模式的に示し、(B)は、殺菌剤が投入された状態を示し、(C)は、殺菌剤によりバイオフィルムが除去された状態を示す。 FIG. 5 is an image diagram from biofilm formation to biofilm removal in the electronic device cooling system 1, (A) schematically shows a state in which a biofilm is formed, and (B) shows a disinfectant. (C) shows a state in which the biofilm is removed by the bactericidal agent.
バイオフィルムは、図5(A)に示すように、細菌や、細菌が分泌する多糖類等を含む。バイオフィルムが形成され始めると、銅電極部21にもバイオフィルムが形成され始める。これは、上述の如く銅電極部21には、バイオフィルムが付着しやすい部分(特に開口部70内)が形成されているためである。銅電極部21にバイオフィルムが付着すると、電位差計23により計測される電位差(自然電位)が上昇し、所定閾値を越える。この結果、図5(B)に示すように、殺菌剤が投入され、バイオフィルムの除去が開始され、最終的に、図5(C)に示すように、バイオフィルムが除去される。これに伴い、電位差計23により計測される電位差(自然電位)が低減していき、最終的に、図5(C)に示すように、正常値に回復する。
As shown in FIG. 5A, the biofilm includes bacteria, polysaccharides secreted by the bacteria, and the like. When a biofilm starts to be formed, a biofilm also starts to be formed on the
図6は、他の例(第2実施態様)による銅電極部21'の構成の一例を示す図であり、(A)は下流側から視た上面図であり、(B)は上流側から視た上面図であり、(C)は、(A)におけるラインA−Aに沿った断面図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the
図6に示す銅電極部21'は、図3及び図4に示した第1実施態様による銅電極部21に対して、第1樹脂板222'の構成が異なる。具体的には、第1樹脂板222'は、上流側に向かって尖がる四角錐状を有する。これにより、銅電極部21の後流の乱れ(図2の矢印P2参照)が低減し、対流の影響をより軽減することができる。
6 differs from the
尚、図6に示す例においても、多様な変更が可能である。例えば、第1ゴム部材224が省略されてもよいし、及び/又は、第3ゴム部材228及び第2樹脂板230のいずれかが省略されてもよい。また、第1樹脂板222'がゴム材料で形成されてもよい。また、銅電極部21'は、樹脂モールド成形等により形成されてもよい。即ち、銅電極部21は、銅板210を樹脂により封止することにより形成されてもよい。また、第1樹脂板222'は、切頭型の四角錐状であってもよい。
Various modifications can be made in the example shown in FIG. For example, the
ところで、一般的に、電子計算機の大規模水冷系においては、冷媒の水質維持管理が重要である。水冷の電子計算機の接液部材は、金属配管と樹脂配管が混在しており、CPU(central processing unit)の発熱を冷却するためには、熱伝導率の高い銅製のクーリングプレートを用い、配管は銅やステンレスを用いることが多い。完全な閉鎖循環系ではない電子計算機の水冷システムでは、大気中に存在する微生物が冷媒中に混入して、微生物が冷媒中で繁殖し、熱交換器内部にバイオフィルムを形成して冷却効率が低下する問題がある。また金属表面に付着したバイオフィルムは、微生物腐食を引き起こすことが知られている。冷媒中の細菌が増えることによって引き起こされる微生物腐食は銅配管とSUS(Stainless steel)配管、樹脂配管を劣化させ最悪配管に穴が貫通し冷媒が漏えいする危険性がある。水冷系の電子計算機は冷媒を運ぶ配管が複雑に入り組んでいて、かつ、常時稼動を前提に運用していることから、冷媒交換して配管内部を洗浄することが困難である。 By the way, generally, in the large-scale water cooling system of an electronic computer, the water quality maintenance management of a refrigerant | coolant is important. The wetted parts of a water-cooled computer are a mixture of metal piping and resin piping.To cool the heat generated by the CPU (central processing unit), a copper cooling plate with high thermal conductivity is used. Copper and stainless steel are often used. In a computer-cooled water cooling system that is not a complete closed circulation system, microorganisms present in the atmosphere are mixed in the refrigerant, the microorganisms propagate in the refrigerant, and a biofilm is formed inside the heat exchanger, resulting in cooling efficiency. There is a problem that decreases. Biofilms attached to metal surfaces are known to cause microbial corrosion. The microbial corrosion caused by the increase of bacteria in the refrigerant has a risk of deteriorating copper piping, SUS (Stainless steel) piping, and resin piping, causing holes to penetrate through the worst piping and leaking refrigerant. Since a water-cooled computer has complicated piping for carrying a refrigerant and is operated on the assumption that it always operates, it is difficult to replace the refrigerant and clean the inside of the pipe.
この点、上述した各実施態様によれば、循環冷却系の配管の中で最もバイオフィルムが付着しやすい部分(冷媒の滞留部)を銅電極部21、21'の構成自体により作っておく(模擬的に形成する)。これにより、冷媒の滞留でのバイオフィルム形成による自然電位の変化を計測することができるので、全体配管系にバイオフィルムが付着する兆候をいち早く検出することができる。これにより、適切なタイミングに(例えばバイオフィルムによる腐食が生じる前に)、殺菌剤タンク14から殺菌剤を循環ライン2内に放出することができ、微生物腐食を効果的に低減することができる。
In this regard, according to each of the above-described embodiments, a portion where the biofilm is most likely to adhere (retention portion of the refrigerant) in the piping of the circulation cooling system is made by the configuration of the
本願発明者は、上述した実施態様の効果を確かめるために、以下の試験を行った。具体的には、本願発明の第1、第2実施態様で説明した冷媒の滞留部を模擬した箇所の自然電位を計測する銅電極部21、21'の効果を確認するため、冷媒の流れが直接銅電極に当たる比較例との比較を行った。そして電子機器冷却システム1の効果も併せて調査した。
The present inventor conducted the following tests in order to confirm the effects of the above-described embodiment. Specifically, in order to confirm the effect of the
上記した第1、第2実施態様で説明した銅電極部21、21'により自然電位を1日に1回計測して、必要の場合は殺菌剤を導入することによって循環系内の銅板の腐食がどの程度抑制されるかを調査した。即ち、本調査では、便宜上、コントローラ30による自動的な開閉バルブ17の開閉ではなく、手動による開閉バルブ17の開閉を行った。
Corrosion of the copper plate in the circulatory system by measuring the natural potential once a day by the
また、この調査では、図7に示すような比較例1に係る電子装置用冷却システム1Bについても調べられた。図7では、第1実施態様と同じ要素には第1実施態様と同じ符号を付してある。この比較例1に係る電子装置用冷却システム1Bは、第1実施態様における銅電極部21のカバー部220が存在しない点が異なり、冷媒の流れが銅板(電極部)に直接当たる構成である。
In this investigation, the electronic device cooling system 1B according to Comparative Example 1 as shown in FIG. 7 was also examined. In FIG. 7, the same elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment. The electronic device cooling system 1B according to the comparative example 1 is different in that the
比較例2(図示せず)は、図7における殺菌剤タンク14の開閉バルブ17を閉じたまま維持する構成(即ち、実質的に、殺菌剤タンク14等を備えない構成)である。更に、この調査では、冷媒中の残存インヒビター濃度と、冷媒の導電率、冷媒のpHも併せて調べられた。調査結果を図8に示す。
Comparative Example 2 (not shown) has a configuration in which the open /
銅板の腐食については、銅板よりなる試験片(50mm×30mm×3mm)の全面を研磨布紙の400番までを用いて研磨した。その後、この試験片の寸法から全表面積を算出した。次いで、試験片を水で洗浄した後、メタノール、アセトンで脱脂し、乾燥後の試験片の重量を測定した。そして、循環ライン2のタンク18内部に設けられた仕切り板26の下部に試験片を配備した(図7参照)。このようにして、冷媒が滞留する部分を意識的に作った。循環ポンプ13により冷媒C0を循環させた。冷媒C0としては、純水中にベンゾトリアゾールを100ppmの濃度と水酸化ナトリウムを20ppmで溶解させたものを使用した。配管内の保有水量は100Lである。なおスライムを含む汚れ成分を含む水を30L添加した。この場合保有水を30L分抜いて、汚れ成分の水を30L加え、全保有水量として100Lとした。試験期間は90日と180日であり、試験時の冷媒の温度は30℃にした。殺菌剤の5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンを1Lの水に1wt%になるよう分散させ殺菌剤タンク14に入れた。試験を終了後、試験片に付着した腐食生成物を除去し、メタノール、アセトンで洗浄し、乾燥後の試験片の重量を測定した。表中の侵食度は腐食度Wを用いて算出された。腐食度Wは、試験片の表面積1dm2に対する一日あたりの腐食減量のmg数であって、次式で定義されるようにその単位はmddとなる。
W=(M1−M2)/(S×T)
この式における各パラメータの意味は次の通りである。
W:腐食度(mdd)
M1:試験片の試験前の重量(mg)
M2:試験片の試験後の重量(mg)
S:試験片の表面積(dm2)
T:試験日数
この腐食度Wを用いて、侵食度Pは以下のようにして算出される。
P=W×365×10−4/d
式中の各パラメータの意味は次の通りである。
P:侵食度(mm/y)
W:腐食度(mdd)
d:試験片の密度(g/cm3)
このようにして定義される侵食度Pは、一年あたりの侵食深さをmmで表したものであり、その単位はmm/yとなる。なお、図8中のインヒビター濃度は、紫外分光光度計(日立製作所製U−1100)により測定した。また、冷媒の導電率とpHは、卓上型導電率計−pH計(堀場製作所製F-55)により測定した。
Regarding the corrosion of the copper plate, the entire surface of the test piece (50 mm × 30 mm × 3 mm) made of the copper plate was polished using No. 400 of polishing cloth. Thereafter, the total surface area was calculated from the dimensions of the test piece. Next, the test piece was washed with water, degreased with methanol and acetone, and the weight of the test piece after drying was measured. And the test piece was arrange | positioned under the partition plate 26 provided in the
W = (M1−M2) / (S × T)
The meaning of each parameter in this equation is as follows.
W: Corrosion degree (mdd)
M1: Weight of test specimen before test (mg)
M2: Weight of test specimen after test (mg)
S: surface area of the specimen (dm 2 )
T: Number of test days Using this corrosion degree W, the erosion degree P is calculated as follows.
P = W × 365 × 10−4 / d
The meaning of each parameter in the formula is as follows.
P: Degree of erosion (mm / y)
W: Corrosion degree (mdd)
d: Density of test specimen (g / cm 3 )
The erosion degree P defined in this way is the erosion depth per year expressed in mm, and its unit is mm / y. The inhibitor concentration in FIG. 8 was measured with an ultraviolet spectrophotometer (U-1100, manufactured by Hitachi, Ltd.). Further, the conductivity and pH of the refrigerant were measured with a desktop conductivity meter-pH meter (F-55 manufactured by Horiba, Ltd.).
バイオフィルムの被覆試験では、タンク18内の仕切り板26を設けた部分に銅板27(図7参照)を浸漬させて所定期間経過後の銅板27を取り出し、表面を観察したときのバイオフィルム被覆面積を見積もった。次いで、バイオフィルム被覆率(=取り出し後の銅板におけるバイオフィルム被覆面積/銅板の全表面積)を求めた。
In the biofilm coating test, a copper plate 27 (see FIG. 7) is immersed in a portion provided with the partition plate 26 in the
図8に示す結果より、第1、第2実施態様では、銅の自然電位の平均値が試験期間に関わらず一定となっている。これは、バイオフィルム検出部において銅の自然電位を計測し、所定閾値よりも高い電位が計測された場合に、殺菌剤添加によって、水質が保持されたためと考えられる。 From the results shown in FIG. 8, in the first and second embodiments, the average value of the copper natural potential is constant regardless of the test period. This is presumably because the water quality was maintained by adding the bactericidal agent when the natural potential of copper was measured in the biofilm detection unit and a potential higher than a predetermined threshold was measured.
また、第1、第2実施態様では、銅板のバイオフィルム被覆率が低い値になっている。それに加えて第1、第2実施態様では、冷媒のインヒビター濃度が常に100ppm程度の値となっている。これらの結果は、銅の自然電位計測によって閾値よりも高い自然電位の場合に殺菌剤成分が添加されたためと考えられる。そして、このように冷媒のpHとインヒビター濃度を一定に維持することができ、pHとインヒビターによる銅の腐食防止効果が長期にわたって発揮され180日後でも侵食度が0.005(mm/y)以下という非常に小さな値となった。 In the first and second embodiments, the biofilm coverage of the copper plate is a low value. In addition, in the first and second embodiments, the refrigerant inhibitor concentration is always about 100 ppm. These results are considered to be due to the addition of the bactericide component in the case of a natural potential higher than the threshold value by measuring the natural potential of copper. Thus, the pH of the refrigerant and the inhibitor concentration can be kept constant, and the corrosion prevention effect of copper by the pH and the inhibitor can be demonstrated over a long period of time, and the erosion degree is 0.005 (mm / y) or less even after 180 days. Very small value.
他方、比較例1では自然電位がそれほど高くなっていないにもかかわらずバイオフィルム被覆率が高くなっており,pHとインヒビター濃度が低下していることから、冷媒の滞留部を反映した銅の自然電位を計測できていないことが分かる。比較例1では腐食防止の効果が十分に発揮されていなかった。 On the other hand, in Comparative Example 1, although the natural potential was not so high, the biofilm coverage was high, and the pH and inhibitor concentration were reduced. It can be seen that the potential could not be measured. In Comparative Example 1, the effect of preventing corrosion was not sufficiently exhibited.
比較例2では、殺菌剤を補充できない仕組みのものである。試験期間と供に銅板の自然電位上昇とバイオフィルム被覆率が高くなっており、pHとインヒビター濃度が低下していることから、水質の悪化に伴いインヒビター成分が消費されていると考えられる。このように自然電位の上昇とpHの低下とインヒビター成分が減少したことで、比較例2では腐食防止の効果が十分に発揮されず、銅の侵食度が大きくなった。 In the comparative example 2, it is a thing of the structure which cannot replenish a disinfectant. The increase in the natural potential of the copper plate and the biofilm coverage increased along with the test period, and the pH and the inhibitor concentration decreased. Therefore, it is considered that the inhibitor component was consumed as the water quality deteriorated. Thus, due to the increase in natural potential, the decrease in pH, and the decrease in inhibitor components, the effect of preventing corrosion was not sufficiently exhibited in Comparative Example 2, and the erosion degree of copper was increased.
このような調査結果から、第1、第2実施態様のように冷媒の滞留部に電位検出部を作り、自然電位を計測して閾値を超えた場合に殺菌剤を添加することが、銅等の腐食防止に効果的であることが裏付けられた。 From such investigation results, it is possible to make a potential detection part in the refrigerant retention part as in the first and second embodiments, and to add a bactericide when the natural potential is measured and the threshold value is exceeded. It has been proved that it is effective in preventing corrosion.
以上、各実施態様について詳述したが、特定の実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施態様の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。 As mentioned above, although each embodiment was explained in full detail, it is not limited to a specific embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range described in the claim. It is also possible to combine all or a plurality of the constituent elements of the above-described embodiment.
例えば、上述した実施態様では、銅電極部21(銅電極部21'も同じ)のように銅が電極の金属材料として使用されているが、銅以外の金属材料により電極が形成されてもよい。この際、冷媒が接触する部材(接液部材)の材料のうち、腐食が最も早く起きうる材料が電極材料として採用されてよい。例えば、接液部材の材料として銅が一切使用されず、ステンレスが使用される構成では、ステンレスが電極の金属材料として使用されてもよい。この場合、殺菌剤を導入する判定条件の所定閾値は、ステンレス鋼の孔食電位に応じて設定されてよい。
For example, in the embodiment described above, copper is used as the metal material of the electrode as in the copper electrode portion 21 (the
また、上述した実施態様では、図2に示すように、銅電極部21(銅電極部21'も同じ)は、配管部2a内の径方向で中央付近(中心付近)に配置されているが、より径方向外側に配置されてもよい。例えば、図9に示すように、銅電極部21は、配管部2aの内周面に銅電極部21の縁部が沿う態様で配置されてもよい。この場合、図9に示すように、配管部2aの内周面に沿う流れが銅電極部21により塞き止められるので、配管部2aの内周面側において銅電極部21の後流に滞留部が形成される。従って、配管部2aの内周面によって滞留が形成されるので、より効率的に滞留部を形成することができる。
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, the copper electrode portion 21 (also the
また、上述した実施態様では、バイオフィルム形成センサ20は、循環ライン2内に設けられているが、循環ライン2から分岐した専用の配管内に設けられてもよい。但し、上述した実施態様によれば、上述の如く循環ライン2内に滞留部を形成することができるので、専用の配管(バイオフィルム検知用の専用配管)を設ける必要が無い。
In the embodiment described above, the
また、上述した実施態様では、好ましい例として、銅電極部21(銅電極部21'も同じ)における銅板210は、上流側の表面210a、側面及び下流側の表面210bの一部がカバー部220により覆われている。しかしながら、銅電極部21は、上流側の表面210aのみがカバー部220により覆われてもよいし、上流側の表面210a及び側面のみがカバー部220により覆われてもよい。この場合も、銅板210の上流側の表面210aがカバー部220により覆われていることで、銅板210の下流側の表面210bによる比較的流速の低い箇所でのセンシングが依然として可能である。
Moreover, in the embodiment described above, as a preferable example, the
また、上述した実施態様では、参照電極28は、流れ方向で銅電極部21(銅電極部21'も同じ)よりも下流側に、銅板210と流れ方向で対向する態様で配置されている。しかしながら、参照電極28は、必ずしも流れ方向で銅電極部21より下流側に配置される必要は無く、また、必ずしも銅板210と流れ方向で対向する必要もない。
Moreover, in the embodiment mentioned above, the
なお、以上の実施態様に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
流路内に配置される金属電極と、
前記流路内に配置される参照電極と、
非金属材料により形成され、前記金属電極における前記流路内の流れ方向で上流側の表面を覆うカバー部とを備える、バイオフィルム形成センサ。
(付記2)
前記金属電極は、平板状の形態であり、面直方向が前記流路内の流れ方向に平行になるように配置される、付記1に記載のバイオフィルム形成センサ。
(付記3)
前記カバー部は、前記金属電極の側面と、前記金属電極における前記流路内の流れ方向で下流側の表面の外周部とを更に覆う、付記1又は2に記載のバイオフィルム形成センサ。
(付記4)
前記金属電極及び前記参照電極間の電位を計測する電位差計を更に含む、付記1〜3のうちのいずれか1項に記載のバイオフィルム形成センサ。
(付記5)
前記参照電極は、前記流路内の流れ方向で前記金属電極よりも下流側に配置され、前記金属電極と前記流れ方向で対向する、付記1〜4のうちのいずれか1項に記載のバイオフィルム形成センサ。
(付記6)
電子機器を冷却するための冷媒が流通する流路と、
前記流路内に流路内に配置される金属電極と、
前記流路内に配置される参照電極と、
非金属材料により形成され、前記金属電極における前記流路内の流れ方向で上流側の表面を覆うカバー部と、
殺菌剤を貯留する殺菌剤タンクと、
前記殺菌剤タンクと前記流路との間に設けられるバルブと、
前記金属電極及び前記参照電極間の電位差が所定閾値以上となった場合に、前記バルブを開放して前記殺菌剤タンクから殺菌剤を前記流路に導入する制御装置とを備える、電子機器冷却システム。
In addition, the following additional remarks are disclosed regarding the above embodiment.
(Appendix 1)
A metal electrode disposed in the flow path;
A reference electrode disposed in the flow path;
A biofilm formation sensor comprising: a cover portion that is formed of a non-metallic material and covers an upstream surface in the flow direction of the metal electrode in the flow path.
(Appendix 2)
The biofilm formation sensor according to appendix 1, wherein the metal electrode has a flat plate shape and is arranged so that a perpendicular direction is parallel to a flow direction in the flow path.
(Appendix 3)
The biofilm formation sensor according to
(Appendix 4)
The biofilm formation sensor according to any one of appendices 1 to 3, further including a potentiometer that measures a potential between the metal electrode and the reference electrode.
(Appendix 5)
The bio according to any one of appendices 1 to 4, wherein the reference electrode is disposed downstream of the metal electrode in the flow direction in the flow path and faces the metal electrode in the flow direction. Film formation sensor.
(Appendix 6)
A flow path through which a refrigerant for cooling an electronic device flows;
A metal electrode disposed in the flow channel in the flow channel;
A reference electrode disposed in the flow path;
A cover part that is formed of a non-metallic material and covers an upstream surface in the flow direction of the metal electrode in the flow path;
A disinfectant tank for storing disinfectant,
A valve provided between the disinfectant tank and the flow path;
An electronic device cooling system comprising: a control device that opens the valve and introduces the sterilizing agent from the sterilizing agent tank into the flow path when a potential difference between the metal electrode and the reference electrode becomes a predetermined threshold value or more. .
1 電子機器冷却システム
2 循環ライン
2a 配管部
3 冷却部
4 マニフォールド
5 ゴムチューブ
6 冷却板
7 電子装置
8 銅配管
13 循環ポンプ
14 殺菌剤タンク
15 ポンプ
16 熱交換器
17 開閉バルブ
18 タンク
20 バイオフィルム形成センサ
21,21' 銅電極部
23 電位差計
23a リード線
28 参照電極
30 コントローラ
70 開口部
210 銅板
210a,210b 表面
220 カバー部
222,222' 第1樹脂板
224 第1ゴム部材
226 第2ゴム部材
228 第3ゴム部材
230 第2樹脂板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic
Claims (4)
前記流路内に配置される参照電極と、
非金属材料により形成され、前記金属電極における前記流路内の流れ方向で上流側の表面を覆うカバー部とを備える、バイオフィルム形成センサ。 A metal electrode disposed in the flow path;
A reference electrode disposed in the flow path;
A biofilm formation sensor comprising: a cover portion that is formed of a non-metallic material and covers an upstream surface in the flow direction of the metal electrode in the flow path.
前記流路内に配置される金属電極と、
前記流路内に配置される参照電極と、
非金属材料により形成され、前記金属電極における前記流路内の流れ方向で上流側の表面を覆うカバー部と、
殺菌剤を貯留する殺菌剤タンクと、
前記殺菌剤タンクと前記流路との間に設けられるバルブと、
前記金属電極及び前記参照電極間の電位差が所定閾値以上となった場合に、前記バルブを開放して前記殺菌剤タンクから殺菌剤を前記流路に導入する制御装置とを備える、電子機器冷却システム。 A flow path through which a refrigerant for cooling an electronic device flows;
A metal electrode is placed in the flow channel,
A reference electrode disposed in the flow path;
A cover part that is formed of a non-metallic material and covers an upstream surface in the flow direction of the metal electrode in the flow path;
A disinfectant tank for storing disinfectant,
A valve provided between the disinfectant tank and the flow path;
An electronic device cooling system comprising: a control device that opens the valve and introduces the sterilizing agent from the sterilizing agent tank into the flow path when a potential difference between the metal electrode and the reference electrode becomes a predetermined threshold value or more. .
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