JPH07117330B2 - 電子計算機の冷却装置 - Google Patents
電子計算機の冷却装置Info
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- JPH07117330B2 JPH07117330B2 JP1329012A JP32901289A JPH07117330B2 JP H07117330 B2 JPH07117330 B2 JP H07117330B2 JP 1329012 A JP1329012 A JP 1329012A JP 32901289 A JP32901289 A JP 32901289A JP H07117330 B2 JPH07117330 B2 JP H07117330B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷却構造体を備えたICを搭載した電子計算機
の冷却システムに係り、特に冷却系構成材料の腐食を防
止し、高い耐食信頼性を得る冷却装置に関する。
の冷却システムに係り、特に冷却系構成材料の腐食を防
止し、高い耐食信頼性を得る冷却装置に関する。
電子計算機は年々高密度、大容量化されるにしたがっ
て、LSIの発熱密度が大幅に上昇する傾向にある。電子
計算機の冷却は、従来ファンにより風を内部へ送り込む
いわゆる強制空冷方式が用いられていたが、上述の如き
電子計算機の大容量化に伴い、発熱量が増えて空冷では
LSIの許容温度以下にすることが難しく、液冷による冷
却が必要となる。液体の冷却システムでは冷却効率の高
い水冷方式が提案されており、LSI上に冷却構造体を設
け、該冷却構造体内に通水して冷却する方式が最も実用
的且つ冷却効率の高い方法である。
て、LSIの発熱密度が大幅に上昇する傾向にある。電子
計算機の冷却は、従来ファンにより風を内部へ送り込む
いわゆる強制空冷方式が用いられていたが、上述の如き
電子計算機の大容量化に伴い、発熱量が増えて空冷では
LSIの許容温度以下にすることが難しく、液冷による冷
却が必要となる。液体の冷却システムでは冷却効率の高
い水冷方式が提案されており、LSI上に冷却構造体を設
け、該冷却構造体内に通水して冷却する方式が最も実用
的且つ冷却効率の高い方法である。
従来、提案されている液体による冷却システムは特開昭
60−160149号、特開昭60−160150号、特開昭52−16981
号の各公報に記載のように、LSI等の発熱素子を効率よ
く冷却することを主体としたものであった。
60−160149号、特開昭60−160150号、特開昭52−16981
号の各公報に記載のように、LSI等の発熱素子を効率よ
く冷却することを主体としたものであった。
上記従来技術ではLSIの冷却効率を高めるために伝熱板
を薄くし、極力冷却水をLSIチップ直上まで接近させ
る、あるいはLSIチップの面内温度分布を均一にするた
めに、伝熱板に設ける伝熱フィンの形状や冷却水の流路
などについては十分な配慮がなされている。しかし、冷
却系全体の腐食、特に冷却水が原因で発生する冷却系統
の腐食を防止する点については配慮されておらず、耐食
信頼性に問題があった。
を薄くし、極力冷却水をLSIチップ直上まで接近させ
る、あるいはLSIチップの面内温度分布を均一にするた
めに、伝熱板に設ける伝熱フィンの形状や冷却水の流路
などについては十分な配慮がなされている。しかし、冷
却系全体の腐食、特に冷却水が原因で発生する冷却系統
の腐食を防止する点については配慮されておらず、耐食
信頼性に問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、腐食
信頼性の高い電子計算機の冷却装置を提供することにあ
る。
信頼性の高い電子計算機の冷却装置を提供することにあ
る。
ここで、本発明をするに至った経緯を説明する。超大型
の電子計算機ではその性能もさることながら信頼性が極
めて重要であり、冷却系材料の腐食に伴う冷却水の漏洩
は致命的な問題となる。
の電子計算機ではその性能もさることながら信頼性が極
めて重要であり、冷却系材料の腐食に伴う冷却水の漏洩
は致命的な問題となる。
しかしながら、計算機の冷却効率を高めるために、冷却
媒体として水を用いる関係上金属材料の腐食は避けられ
ない。電子計算機の冷却系統では通常、陽イオン及び陰
イオン交換樹脂塔から成る浄化装置が設けられ、冷却水
として電導度１μS/cm2以下、溶存酸素100〜500ppbに調
整したいわゆる高純度水（以下純水と称す）が使用され
る。
媒体として水を用いる関係上金属材料の腐食は避けられ
ない。電子計算機の冷却系統では通常、陽イオン及び陰
イオン交換樹脂塔から成る浄化装置が設けられ、冷却水
として電導度１μS/cm2以下、溶存酸素100〜500ppbに調
整したいわゆる高純度水（以下純水と称す）が使用され
る。
一方、水冷却モジュールの構成材料は単一の材料で構成
されることはなく、種々の材料がAg−Cu,Sn−Ag及びAu
−Snなどの半田（以下接合材と称す）材で接合されて構
成される。本発明者らの検討によれば、純水中における
冷却モジュール構成材の腐食速度は構成材そのものより
も、該構成材と接合材との接合部の方が大きく、純水を
使用しても接合部の局部腐食を防止することができなか
った。
されることはなく、種々の材料がAg−Cu,Sn−Ag及びAu
−Snなどの半田（以下接合材と称す）材で接合されて構
成される。本発明者らの検討によれば、純水中における
冷却モジュール構成材の腐食速度は構成材そのものより
も、該構成材と接合材との接合部の方が大きく、純水を
使用しても接合部の局部腐食を防止することができなか
った。
そこで、本発明者らはインヒビタを用いて局部腐食を抑
制することを考えた。
制することを考えた。
しかし、上述した冷却系統ではインヒビタ成分がイオン
交換樹脂塔に吸着し、良好な腐食抑制作用を示さないた
め、浄化装置のない冷却系統で試験した。その結果、液
の電導度が高くなりインヒビタの絶対量が不足した場合
には接合部の腐食が生じ、溶出した微量の金属イオン特
に銅イオンが主構成材である鉄系材料の腐食を加速する
ことがわかった。
交換樹脂塔に吸着し、良好な腐食抑制作用を示さないた
め、浄化装置のない冷却系統で試験した。その結果、液
の電導度が高くなりインヒビタの絶対量が不足した場合
には接合部の腐食が生じ、溶出した微量の金属イオン特
に銅イオンが主構成材である鉄系材料の腐食を加速する
ことがわかった。
インヒビタを用いて防食する場合には、インヒビタ成分
を損うことなく、有害な腐食性イオのみを除去すれば、
さらに高い防食効果が得られる。
を損うことなく、有害な腐食性イオのみを除去すれば、
さらに高い防食効果が得られる。
上記目的を達成するために、冷却水循環系路内に腐食性
因子の陽イオンのみを選択除去する腐食性金属イオン除
去装置を設けたものである。また、冷却水中に浸漬した
白金電極の電位変化をモニタすることでインヒビタの消
耗量を把握でき、さらにイオン分析計で冷却水中に溶出
した金属イオンをモニタすることによってもインヒビタ
の消耗量が把握できるようにしたものである。
因子の陽イオンのみを選択除去する腐食性金属イオン除
去装置を設けたものである。また、冷却水中に浸漬した
白金電極の電位変化をモニタすることでインヒビタの消
耗量を把握でき、さらにイオン分析計で冷却水中に溶出
した金属イオンをモニタすることによってもインヒビタ
の消耗量が把握できるようにしたものである。
上記目的を達成するため本発明は、配線基板上に搭載さ
れた導体素子を冷却する循環水冷却モジュールを有する
電子計算機の冷却装置において、インヒビタの陽イオン
がNa+型及びLi+型である酸化剤型のインヒビタを含む冷
却水の循環系路内に腐食性因子の陽イオンを選択的に除
去する腐食性イオン除去装置を設けたことを特徴とする
電子計算機の冷却装置である。
れた導体素子を冷却する循環水冷却モジュールを有する
電子計算機の冷却装置において、インヒビタの陽イオン
がNa+型及びLi+型である酸化剤型のインヒビタを含む冷
却水の循環系路内に腐食性因子の陽イオンを選択的に除
去する腐食性イオン除去装置を設けたことを特徴とする
電子計算機の冷却装置である。
また、本発明は、配線基板上に搭載された半導体素子を
冷却する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷
却装置において、冷却水循環系路内に白金電極の電位測
定計と、インヒビタ添加手段とを設け、白金電極の電位
変化をモニタすることによりインヒビタの陽イオンがNa
+型及びLi+型である酸化剤型のインヒビタの添加量を規
定する制御手段を設けると共に、腐食性イオン除去装置
を設けたことを特徴とする電子計算機の冷却装置であ
る。
冷却する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷
却装置において、冷却水循環系路内に白金電極の電位測
定計と、インヒビタ添加手段とを設け、白金電極の電位
変化をモニタすることによりインヒビタの陽イオンがNa
+型及びLi+型である酸化剤型のインヒビタの添加量を規
定する制御手段を設けると共に、腐食性イオン除去装置
を設けたことを特徴とする電子計算機の冷却装置であ
る。
また、本発明は、配線基板上に搭載させた半導体素子を
冷却する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷
却装置において、冷却水循環系路内にイオン分析計と、
インヒビタ添加手段とを設け、溶出した特定の金属イオ
ンをモニタすることによりインヒビタの陽イオンがNa+
型及びLi+型でる酸化剤型のインヒビタを補給の添加量
を規定する制御手段を設けると共に、腐食性イオン除去
装置を設けたことを特徴とする電子計算機の冷却装置で
ある。
冷却する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷
却装置において、冷却水循環系路内にイオン分析計と、
インヒビタ添加手段とを設け、溶出した特定の金属イオ
ンをモニタすることによりインヒビタの陽イオンがNa+
型及びLi+型でる酸化剤型のインヒビタを補給の添加量
を規定する制御手段を設けると共に、腐食性イオン除去
装置を設けたことを特徴とする電子計算機の冷却装置で
ある。
また、本発明は、配線基板上に搭載された半導体素子を
冷却する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷
却装置において、インヒビタの陽イオンがNa+型及びLi+
型である酸化剤型のインヒビタを含む冷却水の循環系路
内に白金電極の電位測定計あるいはイオン分析計を設
け、白金電極の電位変化あるいは溶出した特定の金属イ
オンを測定することにより、自動的に腐食性イオン除去
装置を通る系路が切換わることを特徴とする電子計算機
の冷却装置である。
冷却する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷
却装置において、インヒビタの陽イオンがNa+型及びLi+
型である酸化剤型のインヒビタを含む冷却水の循環系路
内に白金電極の電位測定計あるいはイオン分析計を設
け、白金電極の電位変化あるいは溶出した特定の金属イ
オンを測定することにより、自動的に腐食性イオン除去
装置を通る系路が切換わることを特徴とする電子計算機
の冷却装置である。
前記の各装置において、腐食性イオン除去装置は、腐食
性因子である陽イオンよりもイオン選択性の小さい陽イ
オン交換樹脂より成るものであるのがよい。また、腐食
性イオン除去装置は、インヒビタの陽イオンと同種のイ
オン形を持つ陽イオン交換樹脂より成るものであるのが
よい。また、腐食性イオン除去装置は、腐食性因子であ
る陽イオンよりもイオンの原子価が低い陽イオン交換樹
脂より成るものであるのがよい。
性因子である陽イオンよりもイオン選択性の小さい陽イ
オン交換樹脂より成るものであるのがよい。また、腐食
性イオン除去装置は、インヒビタの陽イオンと同種のイ
オン形を持つ陽イオン交換樹脂より成るものであるのが
よい。また、腐食性イオン除去装置は、腐食性因子であ
る陽イオンよりもイオンの原子価が低い陽イオン交換樹
脂より成るものであるのがよい。
電子計算機の冷却系統には１例として構成材としてコバ
ール、ニッケル、ステンレス鋼が、接合部材として銀ロ
ーが用いられる。これらの材料は腐食を受けて構成材か
らは鉄イオンが、接合部材からは銅イオンが溶出する。
この中で銅イオンは鉄系材料上に析出し、この時に鉄系
材料の腐食を加速する。この問題は本発明によれば、上
記したように腐食性イオンである銅イオンを除去するこ
とにより解決できる。
ール、ニッケル、ステンレス鋼が、接合部材として銀ロ
ーが用いられる。これらの材料は腐食を受けて構成材か
らは鉄イオンが、接合部材からは銅イオンが溶出する。
この中で銅イオンは鉄系材料上に析出し、この時に鉄系
材料の腐食を加速する。この問題は本発明によれば、上
記したように腐食性イオンである銅イオンを除去するこ
とにより解決できる。
さらに、溶出した鉄イオン、銅イオン等は高温の冷却水
中でその化学形態が変化し、酸化鉄あるいは酸化銅など
の腐食生成物として冷却水中に浮遊あるいは冷却系統内
に推積する。腐食生成物の中では酸化銅が鉄系材料の腐
食を著しく加速する。
中でその化学形態が変化し、酸化鉄あるいは酸化銅など
の腐食生成物として冷却水中に浮遊あるいは冷却系統内
に推積する。腐食生成物の中では酸化銅が鉄系材料の腐
食を著しく加速する。
この問題は酸化銅の生成源が銅イオンであることから、
本発明によれば上記したように銅イオンを除去すること
により解決できる。
本発明によれば上記したように銅イオンを除去すること
により解決できる。
本発明において、冷却水中の腐食性イオンを除去する装
置としては、腐食性因子の陽イオンよりもイオン選択性
の小さいあるいはイオンの原子価が低い陽イオン交換樹
脂を用いることができる。例えばＲ−Li形の樹脂を用
い、ここにFe2+及びCu2+イオンを含む冷却水を流すとFe
2+及びCu2+はLi+よりも選択性が大きいために、次のイ
オン交換が起こり、 Ｒ−Li＋Cu2+→Ｒ−Cu＋Li+ Ｒ−Li＋Fe2+→Ｒ−Fe＋Li+ この結果Cu2+及びFe2+が捕捉され、代わりにLi+を放出
する。この場合、インヒビタとして陽イオンがLi+型の
インヒビタであると、インヒビタ成分はイオン交換樹脂
に捕捉されないため、良好な腐食抑制作用を示す。すな
わち、腐食性金属イオン除去装置はインヒビタの陽イオ
ンと同種のイオン形を持つ陽イオン交換樹脂であるとよ
い。また、Ｒ−Na形の樹脂でも同様な効果が得られる。
置としては、腐食性因子の陽イオンよりもイオン選択性
の小さいあるいはイオンの原子価が低い陽イオン交換樹
脂を用いることができる。例えばＲ−Li形の樹脂を用
い、ここにFe2+及びCu2+イオンを含む冷却水を流すとFe
2+及びCu2+はLi+よりも選択性が大きいために、次のイ
オン交換が起こり、 Ｒ−Li＋Cu2+→Ｒ−Cu＋Li+ Ｒ−Li＋Fe2+→Ｒ−Fe＋Li+ この結果Cu2+及びFe2+が捕捉され、代わりにLi+を放出
する。この場合、インヒビタとして陽イオンがLi+型の
インヒビタであると、インヒビタ成分はイオン交換樹脂
に捕捉されないため、良好な腐食抑制作用を示す。すな
わち、腐食性金属イオン除去装置はインヒビタの陽イオ
ンと同種のイオン形を持つ陽イオン交換樹脂であるとよ
い。また、Ｒ−Na形の樹脂でも同様な効果が得られる。
ここで用いるインヒビタ（腐食抑制剤）としては陽イオ
ンがNa+及びLi+型のモリブデン酸塩、硝酸塩、亜硝酸
塩、クロム酸塩及びタングステン酸塩等の酸化剤型のイ
ンヒビタが良好である。特にモリブデン酸塩が良好な腐
食抑制作用を示す。これらのインヒビタは構成材の表面
を酸化して酸化被膜を形成することにより腐食を抑制す
る。
ンがNa+及びLi+型のモリブデン酸塩、硝酸塩、亜硝酸
塩、クロム酸塩及びタングステン酸塩等の酸化剤型のイ
ンヒビタが良好である。特にモリブデン酸塩が良好な腐
食抑制作用を示す。これらのインヒビタは構成材の表面
を酸化して酸化被膜を形成することにより腐食を抑制す
る。
また、腐食性イオン除去装置としてはカートリッジタイ
プの陽イオン選択交換膜を用いてもよい。
プの陽イオン選択交換膜を用いてもよい。
さらに、冷却水循環系路内に白金電極の電位測定計また
はイオン分析計と、インヒビタ添加系を備え、前者は白
金電極の電位変化をモニタし、後者は溶出した特定の金
属イオンをモニタし、いずれも測定値が基準値を超えた
場合には自動的に循環系路内にインヒビタを補給するシ
ステムにすることにより、耐食信頼性はさらに向上す
る。
はイオン分析計と、インヒビタ添加系を備え、前者は白
金電極の電位変化をモニタし、後者は溶出した特定の金
属イオンをモニタし、いずれも測定値が基準値を超えた
場合には自動的に循環系路内にインヒビタを補給するシ
ステムにすることにより、耐食信頼性はさらに向上す
る。
一方、冷却水循環系路内に並列に腐食性イオン除去装置
を備え、冷却水中の特定の金属イオンあるいは液中に浸
漬した白金電極の電位をモニタし、いずれも測定値が基
準値を超えた場合は自動的に腐食性金属イオン除去装置
を通る系路が切換るシステムにすることも可能である。
このシステムにすることにより、一方の腐食性イオン除
去装置の性能が低下した場合でも、冷却システムを停止
させることなく腐食性イオン除去装置の樹脂及びカート
リッジの交換ができる。
を備え、冷却水中の特定の金属イオンあるいは液中に浸
漬した白金電極の電位をモニタし、いずれも測定値が基
準値を超えた場合は自動的に腐食性金属イオン除去装置
を通る系路が切換るシステムにすることも可能である。
このシステムにすることにより、一方の腐食性イオン除
去装置の性能が低下した場合でも、冷却システムを停止
させることなく腐食性イオン除去装置の樹脂及びカート
リッジの交換ができる。
以上の個々の作用を組み合せることによって、接合部の
異常腐食で生じる腐食性イオンが除去できる。すなわ
ち、電子計算機の冷却系統内に腐食性イオン除去系を備
えることにより、高い腐食信頼性を有する電子計算機の
冷却システムが構成される。
異常腐食で生じる腐食性イオンが除去できる。すなわ
ち、電子計算機の冷却系統内に腐食性イオン除去系を備
えることにより、高い腐食信頼性を有する電子計算機の
冷却システムが構成される。
本発明者らは、インヒビタにより接合部の局部腐食を抑
制する効果を実験的に確認するために次の試験をした。
制する効果を実験的に確認するために次の試験をした。
NaCl濃度0.1mol/の水溶液を調整し、これに各種濃度
のモリブデン酸塩（Na2MoO4）をインヒビタとして添加
して供試液とした。腐食試験は構成材としてのコバール
及び接合材としてのAg−Cuの半田を重ね合せて、密着隙
間を形成し、60℃で30日間試験して、コバールの腐食速
度を最大隙間腐食深さより求めた。接合部のコバールの
腐食速度のインヒビタ濃度依存性を第４図に示す。第４
図から明らかなように試験液のインヒビタ濃度が高くな
るに従って、コバールの腐食速度は低下していることが
わかる。また、第４図からNaCl0.1mol/の水溶液中で
は、インヒビタを0.01mol/以上添加すれば、特に局部
腐食の抑制に有効であることがわかる。
のモリブデン酸塩（Na2MoO4）をインヒビタとして添加
して供試液とした。腐食試験は構成材としてのコバール
及び接合材としてのAg−Cuの半田を重ね合せて、密着隙
間を形成し、60℃で30日間試験して、コバールの腐食速
度を最大隙間腐食深さより求めた。接合部のコバールの
腐食速度のインヒビタ濃度依存性を第４図に示す。第４
図から明らかなように試験液のインヒビタ濃度が高くな
るに従って、コバールの腐食速度は低下していることが
わかる。また、第４図からNaCl0.1mol/の水溶液中で
は、インヒビタを0.01mol/以上添加すれば、特に局部
腐食の抑制に有効であることがわかる。
以下、本発明を実施した電子計算機の例を第１図〜第３
図により詳細に説明する。
図により詳細に説明する。
第１図はインヒビタを含む冷却水を電子計算機の冷却シ
ステムに用いた場合である。第５図に配線基板上に搭載
された半導体素子を冷却する循環水冷却モジュール、す
なわち電子機器の循環水冷却モジュールの断面図を示
す。21は半導体チップ、22はプリント基板、23はハンダ
端子、24は熱伝導ペースト、25は冷却板、26はキャッ
プ、27はベローズ、28はハウジング、29は接合ハンダを
示す。冷却水は矢印30に沿って冷却板25上を流れ、半導
体チップ21で発生した熱を吸収し、それを冷却する。す
なわち、第１図において、冷却水１は循環ポンプ２によ
り電子計算機の電子機器３の冷却部分である前記循環水
冷却モジュール内に送られ、LSI等の発熱体と熱交換す
ることにより該発熱体を冷却すると同時に、冷却水１は
昇温されて冷却水タンク４に流入する。冷却水タンク４
内には冷凍機５に連結された熱交換器６が設けられてお
り、電子計算機内の発熱体を冷却して昇温された冷却水
１は、この中で熱交換器６により再び冷却される。すな
わち、冷却水タンク４、冷凍機５、熱交換器６及び冷却
水１の循環路により冷却装置が形成されている。次い
で、冷却水１はその１部分に冷却水分岐バルブ７及び冷
却水サンプンリング管８を介して、イオン分析計９ある
いは電位測定計９に連結され、液中の特定の金属イオン
あるいは液中に浸漬した白金電極の電位を測定する。白
金電極の電位測定計９は第６図に示した如く試料電極31
の電位変化をポテンショスタット32で測定するものであ
る。イオン分析計は冷却水中に腐食により流出したF
e2+,Cr2+,N+等のイオンを検出するものである。冷却水
タンク４から出た冷却水１は通常は流量制御バルブ10を
通って、再びポンプ２により電子計算機３に送られる。
イオン分析計あるいは電位測定計９に制御装置11が接続
され、予めインプットしておいた基準値と冷却水１の測
定値を比較し、所定の値以上になった時には制御装置11
の指示により、流量制御バルブ10を閉じ、変わって腐食
性イオン除去系バルブ12を開いて冷却水１を、第９図に
示した如く陽イオン交換樹脂または陽イオン選択交換膜
から成る腐食性イオン除去装置13に導入して、冷却水１
の中の腐食性イオンを除去する。腐食性イオン除去装置
13の陽イオン交換樹脂は腐食性因子である陽イオン（Cu
2+,Fe2+等）よりイオン選択性が小さい又はイオンの原
子価が低く、インヒビタの陽イオンと同形のL+,Na+等の
陽イオン交換樹脂を用いるのがよい。すなわち，冷却水
中の特定の金属イオン、あるいは液中に浸漬した白金電
極の電位をモニタし、測定値が基準値を超えた場合に腐
食性金属イオン除去装置13を通る系路と通常の系路とが
自動的に切換る構造になっている。次いで、これをポン
プ２により電子機器３の冷却部分に送る。冷却水１を腐
食性イオン除去装置13に通し、白金電極の電位または特
定の金属イオンの値が所定の値以下になった時は再び制
御装置11に指示により、自動的に腐食性イオン除去系バ
ルブ12を閉じ、流量制御バルブ10を開いて、冷却水１は
通常の冷却系統を通って電子計算機を冷却する。白金電
極の電位変化をモニタすることによりインヒビタの添加
量を規定する上記制御装置11のインヒビタ濃度と電位と
の関係を第７図と第８図に示す。第７図はコバールの孔
食発生電位とインヒビタ濃度との関係を示し、第８図は
ニッケルの孔食発生電位とインヒビタ濃度との関係を示
す図である。インヒビタの添加量を増すに従って孔食電
位は貴側に移行している。
ステムに用いた場合である。第５図に配線基板上に搭載
された半導体素子を冷却する循環水冷却モジュール、す
なわち電子機器の循環水冷却モジュールの断面図を示
す。21は半導体チップ、22はプリント基板、23はハンダ
端子、24は熱伝導ペースト、25は冷却板、26はキャッ
プ、27はベローズ、28はハウジング、29は接合ハンダを
示す。冷却水は矢印30に沿って冷却板25上を流れ、半導
体チップ21で発生した熱を吸収し、それを冷却する。す
なわち、第１図において、冷却水１は循環ポンプ２によ
り電子計算機の電子機器３の冷却部分である前記循環水
冷却モジュール内に送られ、LSI等の発熱体と熱交換す
ることにより該発熱体を冷却すると同時に、冷却水１は
昇温されて冷却水タンク４に流入する。冷却水タンク４
内には冷凍機５に連結された熱交換器６が設けられてお
り、電子計算機内の発熱体を冷却して昇温された冷却水
１は、この中で熱交換器６により再び冷却される。すな
わち、冷却水タンク４、冷凍機５、熱交換器６及び冷却
水１の循環路により冷却装置が形成されている。次い
で、冷却水１はその１部分に冷却水分岐バルブ７及び冷
却水サンプンリング管８を介して、イオン分析計９ある
いは電位測定計９に連結され、液中の特定の金属イオン
あるいは液中に浸漬した白金電極の電位を測定する。白
金電極の電位測定計９は第６図に示した如く試料電極31
の電位変化をポテンショスタット32で測定するものであ
る。イオン分析計は冷却水中に腐食により流出したF
e2+,Cr2+,N+等のイオンを検出するものである。冷却水
タンク４から出た冷却水１は通常は流量制御バルブ10を
通って、再びポンプ２により電子計算機３に送られる。
イオン分析計あるいは電位測定計９に制御装置11が接続
され、予めインプットしておいた基準値と冷却水１の測
定値を比較し、所定の値以上になった時には制御装置11
の指示により、流量制御バルブ10を閉じ、変わって腐食
性イオン除去系バルブ12を開いて冷却水１を、第９図に
示した如く陽イオン交換樹脂または陽イオン選択交換膜
から成る腐食性イオン除去装置13に導入して、冷却水１
の中の腐食性イオンを除去する。腐食性イオン除去装置
13の陽イオン交換樹脂は腐食性因子である陽イオン（Cu
2+,Fe2+等）よりイオン選択性が小さい又はイオンの原
子価が低く、インヒビタの陽イオンと同形のL+,Na+等の
陽イオン交換樹脂を用いるのがよい。すなわち，冷却水
中の特定の金属イオン、あるいは液中に浸漬した白金電
極の電位をモニタし、測定値が基準値を超えた場合に腐
食性金属イオン除去装置13を通る系路と通常の系路とが
自動的に切換る構造になっている。次いで、これをポン
プ２により電子機器３の冷却部分に送る。冷却水１を腐
食性イオン除去装置13に通し、白金電極の電位または特
定の金属イオンの値が所定の値以下になった時は再び制
御装置11に指示により、自動的に腐食性イオン除去系バ
ルブ12を閉じ、流量制御バルブ10を開いて、冷却水１は
通常の冷却系統を通って電子計算機を冷却する。白金電
極の電位変化をモニタすることによりインヒビタの添加
量を規定する上記制御装置11のインヒビタ濃度と電位と
の関係を第７図と第８図に示す。第７図はコバールの孔
食発生電位とインヒビタ濃度との関係を示し、第８図は
ニッケルの孔食発生電位とインヒビタ濃度との関係を示
す図である。インヒビタの添加量を増すに従って孔食電
位は貴側に移行している。
本システムにより、系統水中にはインヒビタ成分のみが
存在し、システム構成材料の有効な腐食抑制が図れる。
存在し、システム構成材料の有効な腐食抑制が図れる。
第２図は冷却系統内にインヒビタ添加系を設けた場合で
ある。冷却水１は第１図と同様に冷却系統内を循環し、
液中の特定の金属イオンあるいは液中に浸漬した白金電
極の電位は、それぞれイオン分析計あるいは電位測定計
９により測定される。イオン分析計あるいは電位測定計
９および制御装置11とから、測定値が予めインプットし
ておいた基準値よりも高い場合には制御装置11の指示に
より、インヒビタ注入バルブ15が開き、冷却系統内にイ
ンヒビタを添加補給する。注入されたインヒビタを含む
冷却水１は腐食性イオン除去装置13を通り、以後第１図
と同様に冷却系統内を循環する。なお、測定値が所定の
値以下になった時は、再び制御装置の指示により自動的
にインヒビタ注入バルブ１が閉じ、冷却水１は通常の冷
却系統を通って電子計算機を冷却する。
ある。冷却水１は第１図と同様に冷却系統内を循環し、
液中の特定の金属イオンあるいは液中に浸漬した白金電
極の電位は、それぞれイオン分析計あるいは電位測定計
９により測定される。イオン分析計あるいは電位測定計
９および制御装置11とから、測定値が予めインプットし
ておいた基準値よりも高い場合には制御装置11の指示に
より、インヒビタ注入バルブ15が開き、冷却系統内にイ
ンヒビタを添加補給する。注入されたインヒビタを含む
冷却水１は腐食性イオン除去装置13を通り、以後第１図
と同様に冷却系統内を循環する。なお、測定値が所定の
値以下になった時は、再び制御装置の指示により自動的
にインヒビタ注入バルブ１が閉じ、冷却水１は通常の冷
却系統を通って電子計算機を冷却する。
本システムにより、インヒビタが消耗して、腐食が発生
した場合でもインヒビタの自動補給が可能となり、シス
テム構成材料の高い防食効果が得られる。
した場合でもインヒビタの自動補給が可能となり、シス
テム構成材料の高い防食効果が得られる。
第３図は冷却系統内に腐食性金属イオン除去装置を複数
個設けた場合である。冷却水１は第１図と同様に冷却系
統内を循環し、冷却水タンク４から出たた冷却水１は、
通常は腐食性イオン除去系バルブ12を通って再びポンプ
２により電子計算機３に送られる。イオン分析計あるい
は電位測定計９には制御装置11が接続され、測定値が予
めインプットしておいた基準値よりも高い場合には制御
装置11の指示により、腐食性イオン除去系バルブ12を閉
じ、変わって腐食性イオン除去系切換バルブ16を開い
て、冷却水の流路を切換える。以後、第１図と同様に系
統水中を循環する。
個設けた場合である。冷却水１は第１図と同様に冷却系
統内を循環し、冷却水タンク４から出たた冷却水１は、
通常は腐食性イオン除去系バルブ12を通って再びポンプ
２により電子計算機３に送られる。イオン分析計あるい
は電位測定計９には制御装置11が接続され、測定値が予
めインプットしておいた基準値よりも高い場合には制御
装置11の指示により、腐食性イオン除去系バルブ12を閉
じ、変わって腐食性イオン除去系切換バルブ16を開い
て、冷却水の流路を切換える。以後、第１図と同様に系
統水中を循環する。
本システムにより、電子計算機の冷却システムを停止す
ることなく、腐食性イオン除去装置の樹脂の交換あるい
はカートリッジの交換ができ、保守管理が容易である。
ることなく、腐食性イオン除去装置の樹脂の交換あるい
はカートリッジの交換ができ、保守管理が容易である。
以上述べたように、本発明の腐食性イオン除去装置の設
置により系統水中には腐食抑制に有効なインヒビタ成分
のみが存在し、高いい腐食抑制効果が得られる。
置により系統水中には腐食抑制に有効なインヒビタ成分
のみが存在し、高いい腐食抑制効果が得られる。
なお、本実施例はそれぞれ単独で用いてもよいが、これ
らを組み合せても何ら効果に影響を及ぼさず、さらによ
い効果が期待できる。
らを組み合せても何ら効果に影響を及ぼさず、さらによ
い効果が期待できる。
本発明によれば、電子計算機の冷却系統の腐食、特に接
合部の局部腐食を効果的に防止できるので、冷却水の漏
洩などのトラブルを未然に防止できる。
合部の局部腐食を効果的に防止できるので、冷却水の漏
洩などのトラブルを未然に防止できる。
また、液中の特定の金属イオンあるいは液中に浸漬した
白金電極の電位をモニタすることで、インヒビタの消耗
量が把握できインヒビタの補給などの対策をすることが
可能となり、極めて効果的に腐食防止も図れる。
白金電極の電位をモニタすることで、インヒビタの消耗
量が把握できインヒビタの補給などの対策をすることが
可能となり、極めて効果的に腐食防止も図れる。
これにより、極めて信頼性の高い電子計算機の冷却シス
テムとする効果がある。
テムとする効果がある。
第１図〜第３図はそれぞれ本発明の異なる実施例の電子
計算機の冷却装置の系統図であり、第４図はコバールの
腐食速度に及ぼすインヒビタ濃度の影響を示す実験グラ
フ図、第５図は電子機器の冷却モジュールの断面図、第
６図は白金電極の電位計の構成図、第７図及び第８図は
それぞれ電位とインヒビタ濃度との関係を示す図、第９
図は腐食性イオン除去装置の一実施例を示す断面図であ
る。 １……冷却水、２……循環ポンプ、３……計算機、４…
…冷却水タンク、５……冷凍機、６……熱交換器、７…
…分岐バルブ、８……サンプリング管、９……イオン分
析計あるいは電位測定計、10……流量制御バルブ、11…
…制御装置、12……腐食性イオン除去系バルブ、13……
腐食性イオン除去装置、14……インヒビタ添加装置、15
……インヒビタ注入バルブ、16……腐食性イオン除去系
切換バルブ。
計算機の冷却装置の系統図であり、第４図はコバールの
腐食速度に及ぼすインヒビタ濃度の影響を示す実験グラ
フ図、第５図は電子機器の冷却モジュールの断面図、第
６図は白金電極の電位計の構成図、第７図及び第８図は
それぞれ電位とインヒビタ濃度との関係を示す図、第９
図は腐食性イオン除去装置の一実施例を示す断面図であ
る。 １……冷却水、２……循環ポンプ、３……計算機、４…
…冷却水タンク、５……冷凍機、６……熱交換器、７…
…分岐バルブ、８……サンプリング管、９……イオン分
析計あるいは電位測定計、10……流量制御バルブ、11…
…制御装置、12……腐食性イオン除去系バルブ、13……
腐食性イオン除去装置、14……インヒビタ添加装置、15
……インヒビタ注入バルブ、16……腐食性イオン除去系
切換バルブ。
フロントページの続き (72)発明者 泉谷 雅清 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−251779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−58056（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】配線基板上に搭載された半導体素子を冷却
する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷却装
置において、インヒビタの陽イオンがNa+型及びLi+型で
ある酸化剤型のインヒビタを含む冷却水の循環系路内に
腐食性因子の陽イオンを選択的に除去する腐食性イオン
除去装置を設けたことを特徴とする電子計算機の冷却装
置。 - 【請求項２】配線基板上に搭載された半導体素子を冷却
する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷却装
置において、冷却水循環系路内に白金電極の電位測定計
と、インヒビタ添加手段とを設け、白金電極の電位変化
をモニタすることによりインヒビタの陽イオンがNa+型
及びLi+型である酸化剤型のインヒビタの添加量を規定
する制御手段を設けると共に、腐食性因子の陽イオンを
選択的に除去する腐食性イオン除去装置を設けたことを
特徴とする電子計算機の冷却装置。 - 【請求項３】配線基板上に搭載された半導体素子を冷却
する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷却装
置において、冷却水循環系路内にイオン分析計と、イン
ヒビタ添加手段とを設け、溶出した特定の金属イオンを
モニタすることによりインヒビタの陽イオンがNa+型及
びLi+型である酸化剤型のインヒビタを補給の添加量を
規定する制御手段を設けると共に、腐食性因子の陽イオ
ンを選択的に除去する腐食性イオン除去装置を設けたこ
とを特徴とする電子計算機の冷却装置。 - 【請求項４】配線基板上に搭載された半導体素子を冷却
する循環水冷却モジュールを有する電子計算機の冷却装
置において、インヒビタの陽イオンがNa+型及びLi+型で
ある酸化剤型のインヒビタを含む冷却水の循環系路内に
白金電極の電位測定計あるいはイオン分析計を設け、白
金電極の電位変化あるいは溶出した特定の金属イオンを
測定することにより、腐食性因子の陽イオンを選択的に
除去する腐食性イオン除去装置を通る系路が自動的に切
換わることを特徴とする電子計算機の冷却装置。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、腐食性
イオン除去装置は、腐食性因子である陽イオンよりもイ
オン選択性の小さい陽イオン交換樹脂より成るものであ
る電子計算機の冷却装置。 - 【請求項６】請求項１〜４のいずれかにおいて、腐食性
イオン除去装置は、インヒビタの陽イオンと同種のイオ
ン形を持つ陽イオン交換樹脂より成るものである電子計
算機の冷却装置。 - 【請求項７】請求項１〜４のいずれかにおいて、腐食性
イオン除去装置は、腐食性因子である陽イオンよりもイ
オンの原子価が低い陽イオン交換樹脂より成るものであ
る電子計算機の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1329012A JPH07117330B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 電子計算機の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1329012A JPH07117330B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 電子計算機の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03191274A JPH03191274A (ja) | 1991-08-21 |
| JPH07117330B2 true JPH07117330B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=18216614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1329012A Expired - Lifetime JPH07117330B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 電子計算機の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117330B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2838735B2 (ja) * | 1991-07-05 | 1998-12-16 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像読取装置 |
| JP2694515B2 (ja) * | 1995-03-01 | 1997-12-24 | エス・ティエス株式会社 | 冷却装置 |
| JP4809377B2 (ja) * | 2008-01-10 | 2011-11-09 | 富士通株式会社 | 電子装置用冷却システム |
| US8120916B2 (en) | 2009-09-17 | 2012-02-21 | International Business Machines Corporation | Facilitating cooling of an electronics rack employing water vapor compression system |
| JP2013125888A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Fujitsu Ltd | 電子機器冷却システム |
| JP6229553B2 (ja) * | 2014-03-06 | 2017-11-15 | 富士通株式会社 | 金属イオン除去装置及び液冷装置 |
| JP6832442B2 (ja) * | 2018-03-01 | 2021-02-24 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 冷却装置および冷却水の処理方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3027322A1 (de) * | 1980-07-18 | 1982-02-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Kuehlanordnung und verfahren zum betrieb der anordnung |
| JPH0793397B2 (ja) * | 1987-04-08 | 1995-10-09 | 株式会社日立製作所 | 電子計算機の冷却装置 |
-
1989
- 1989-12-19 JP JP1329012A patent/JPH07117330B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03191274A (ja) | 1991-08-21 |
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