液冷システム、液冷システム部品、及び電子装置の冷却方法
【課題】液冷システム、液冷システム部品、及び電子装置の冷却方法において、冷却水中の腐食防止剤の濃度の低減を抑制し、液冷システム部品の腐食を長期的に防止すること。
【解決手段】冷却水Cによって電子装置７を冷却する液冷システムであって、冷却水Cと接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜１５が形成され、冷却水Cに、第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された液冷システムによる。
【解決手段】冷却水Cによって電子装置７を冷却する液冷システムであって、冷却水Cと接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜１５が形成され、冷却水Cに、第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された液冷システムによる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液冷システム、液冷システム部品、及び電子装置の冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバやパーソナルコンピュータ等の電子計算機では、搭載されるLSIの集積密度や実装密度が高密度化され、また、処理データの容量も次第に大きくなりつつある。これに伴い、LSIの発熱量も増大するようになり、効率的に電子計算機を冷却する方法が望まれている。
【０００３】
冷却方法としては、冷却ファンにより風を送り込む強制空冷方式が長年用いられてきたが、この方式ではLSIを許容温度以下に冷却することが困難なため、冷却効率のよい液冷方式による冷却が提案されている。
【０００４】
そのような液冷方式では、LSIの冷却効率を高めるため、LSIチップの上面に金属性の冷却板を設け、その冷却板内に冷却水を通水する。
【０００５】
但し、長期にわたって冷却水を通水していると、冷却水が冷却板や配管等の部品に接触することで水質が変化し、これにより部品が侵食されて漏水が発生するおそれがある。
【０００６】
そこで、このような侵食を防止するため、冷却水中にインヒビターと呼ばれる腐食防止剤を添加することが行われる。インヒビターを添加することにより、部品の表面に薄い皮膜が形成され、その皮膜によって冷却水と部品とが隔離され、部品の腐食を防止することができる。
【０００７】
しかしながら、インヒビターの皮膜は、部品表面に恒久的に形成されるわけではなく、電子装置を使用しているうちにその一部が剥がれることがある。その場合、冷却水中のインヒビターによって当該箇所に新たな皮膜が形成されるが、冷却水中のインヒビター濃度は皮膜の形成に要した分だけ減少する。
【０００８】
よって、インヒビターの減少分を見込み、電子装置の使用当初に冷却水を高濃度に添加する必要が生じるが、これでは不要となった冷却水を排水するときに、有害なインヒビターを無害化したり希釈したりするための廃液処理が必要となり、手間がかかる。
【特許文献１】特開平５−１４８６７２号公報
【特許文献２】特開平９−２６８３８６号公報
【特許文献３】特開平９−２７１１５６号公報
【特許文献４】特開昭６３−５００４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液冷システム、液冷システム部品、及び電子装置の冷却方法において、冷却水中の腐食防止剤の濃度が低減するのを抑制し、液冷システム部品の腐食を長期的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下の開示の一観点によれば、冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムであって、前記冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜が形成され、前記冷却水に、前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された液冷システムが提供される。
【００１１】
また、その開示の別の観点によれば、冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムの部品であって、前記冷却水と接する部分の表面に、腐食防止剤の吸着皮膜が形成された液冷システム部品が提供される。
【００１２】
更に、その開示の他の観点によれば、冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜を予め形成し、前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された冷却水を、前記部品に通水して電子装置を冷却する電子装置の冷却方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１の腐食防止剤の吸着皮膜が剥がれた部分が、冷却水中の第２の腐食防止剤の沈殿皮膜によって修復されるので、その沈殿皮膜によって部品表面を冷却水から隔離でき、部品表面が冷却水によって腐食するのを防止できる。
【００１４】
しかも、冷却水に添加する第２の腐食防止剤の濃度は、吸着皮膜の修復に必要な濃度で済むので、第２の腐食防止剤の沈殿皮膜のみで部品表面を保護する場合と比較してその濃度を低減でき、冷却水の廃液処理を省略することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
（１）第１実施形態
液冷システムに使用されるインヒビターとしては、沈殿皮膜型のインヒビターと吸着皮膜型のインヒビターとがある。これらのインヒビターの機能について以下に説明する。
【００１７】
図１は、沈殿皮膜型のインヒビターの機能を示す模式図であって、冷却水が通水される配管１０の断面図に相当する。
【００１８】
沈殿皮膜型のインヒビター１３は、純水中に溶解させて使用されるものであって、配管１０内を循環しているうちに沈殿し、配管１０の内面に沈殿皮膜１１を形成する。
【００１９】
その沈殿皮膜１１によって、配管１０の内面と純水とが隔離され、該内面が純水によって腐食するのを防止できる。更に、沈殿皮膜１１の一部が剥離しても、純水中のインヒビター１３が剥離した箇所に堆積し、沈殿皮膜１１が自動的に修復されるので、腐食防止効果を維持することができる。
【００２０】
但し、その場合、沈殿皮膜１１を修復するのに要した分だけ純水中でのインヒビター濃度が低下してしまうことになる。
【００２１】
図２は、吸着皮膜型のインヒビターの機能を示す模式図であって、上記の配管１０の断面図に相当するものである。
【００２２】
吸着皮膜型のインヒビターは純水に不溶である。使用に際しては、純水を通水する前に配管１０の内面に吸着皮膜型のインヒビターを予め塗布し、インヒビター中の分子が配管１０に吸着してなる吸着皮膜１５を形成しておく。
【００２３】
吸着皮膜１５によって、配管１０の内面が純水から隔離され、該内面が純水によって腐食するのを防止できる。また、吸着皮膜１５は、沈殿皮膜型のインヒビターの沈殿皮膜１１（図１参照）と比較して、配管１０等の下地との密着性に優れているという利点もある。
【００２４】
但し、その吸着皮膜１５の一部が一旦剥離すると、沈殿皮膜型のインヒビターの場合のように剥離した箇所が修復されることはなく、当該箇所では配管１０の内面が水と接触して腐食が進行してしまうことになる。
【００２５】
このように、沈殿皮膜型のインヒビターと吸着皮膜型のインヒビターとは一長一短であるが、これらを組み合わせることにより、互いの短所を補い合うことができる。
【００２６】
図３（ａ）、（ｂ）は、これらのインヒビターを組み合わせることにより得られる利点について説明するための模式図であって、配管１０の断面図に相当する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、この例では、吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜１５が予め配管１０の内面に塗布されている。そして、その配管１０には、沈殿皮膜型のインヒビター１３が溶解した純水が通水される。
【００２８】
このようにすると、配管１０の一部Rにおいて吸着皮膜１５が剥離したとしても、図３（ｂ）に示すように、当該箇所に沈殿皮膜型のインヒビター１３の沈殿皮膜１１が形成され、皮膜の剥離部分が修復される。
【００２９】
更に、吸着皮膜１５は沈殿皮膜１１よりも配管１０との密着性が強く剥離の危険性が少ないので、図１のように沈殿皮膜１１のみで配管１０を覆う場合と比較して、皮膜の修復に要する沈殿皮膜型のインヒビターの量が少なくて済む。
【００３０】
よって、図１のように沈殿皮膜型のインヒビターのみを使用する場合と比較して、純水に添加しておく沈殿皮膜型のインヒビターの濃度を少なくすることができるので、その純水をそのまま外部に廃液することもでき、インヒビターを無害化する等の廃液処理が不要となる。
【００３１】
上記した沈殿皮膜型のインヒビターと吸着皮膜型のインヒビターの材料は特に限定されない。
【００３２】
沈殿皮膜型のインヒビターとしては、銅や銅合金の腐食防止に効果的なベンゾトリアゾール（BTA）を使用し得る。
【００３３】
一方、吸着皮膜型のインヒビターとしては、次の一般式（１）で表されるアルカンチオール化合物を使用し得る。
【００３４】
R(CH2)nSH・・・（１）
但し、式（１）においてnは自然数を表す。
【００３５】
このようなアルカンチオール化合物よりなる吸着皮膜１５では、チオール基（−SH）が配管１０等の金属材料に吸着し、末端基Rが冷却水との界面を構成する。
【００３６】
チオール基（−SH）は、水系媒質中において金属（M）と強く反応して強い金属−硫黄（M−S）共有結合を形成し、吸着皮膜１５と配管１０との密着性が高められる。
【００３７】
また、アルキル鎖（(CH2)n）は、側鎖がないため綺麗に並び易く、それらが互いに会合して自己組織化された稠密な単分子層よりなる吸着皮膜１５が形成される。その単分子層の膜厚は、典型的には１〜２nm程度である。このように薄い吸着皮膜１５は、冷却水と配管１０との間の熱交換を殆ど阻害せず、熱交換の効率を高めるのに有利である。
【００３８】
末端基Rは特に限定されず、メチル基（−CH3）、アミノ基（−NH2）、カルボキシル基（−COOH）、カルボキシラト基（−COO−）、ヒドロキシル基（−OH）、アミド基（−CONH2）、及びホルミル基（−COH）のいずれかから選択され得る。
【００３９】
このうち、末端基Rがメチル基の場合、冷却水との界面における吸着皮膜１５が疎水性となる。そのため、冷却水が吸着皮膜１５に浸入し難くなり、配管１０等の部品を冷却水から効率的に遮断することができる。
【００４０】
そのような冷却水の遮断効果は、アルキル鎖（(CH2)n）が長くなり、吸着皮膜１５の膜厚が増大するほど高められる。但し、アルキル鎖があまり長すぎると、アルキル鎖同士がうまく会合できず、自己組織化された単分子層が形成されないおそれがある。アルキル鎖同士の会合を妨げないという観点からすると、nは２１以下、より好ましくは１８以下がよい。
【００４１】
一方、アルキル鎖が短いと、吸着皮膜１５の膜厚が減少し、冷却水の遮断効果が低下するので、nを７以上、より好ましくは１２以上とするのが好ましい。
【００４２】
また、末端基Rをヒドロキシル基、アミノ基、及びカルボキシル基等の官能基に置換すれば、メチル基の場合と比較して、吸着皮膜１５と冷却水との界面の親和性を変化させることができる。
【００４３】
アルカンチオール化合物の吸着皮膜１５を形成するには、アルカンチオール化合物を溶媒に溶解してアルカンチオール溶液を作製し、それを配管１０等の表面に塗布すればよい。
【００４４】
溶媒としては、非毒性で安く、取り扱いが容易なものが好ましい。そのような溶媒としては、例えば、アルコール、グリコール、アセトン、トルエン、酢酸エチル、ヘキサン、ペンタン、ヘクタン、オクタン、ヘキサン、フラン、テトラヒドロフラン（THF）、メチレンクロライド、エーテル、ぎ酸、ホルムアミド、N、N−ジメチルホルムアミド、アセトニトル、テレピン油、ベンゼン、ブチルアセテート、石油エステル、キシレン、四塩化炭素、及び水、或いはこれらの混合物がある。
【００４５】
これらのうち、直鎖炭化水素を含む溶媒は、環状又は分岐型炭化水素を含むものと比較して、アルカンチオール化合物中のアルキル鎖（(CH2)n）が自己組織化し易く、アルカンチオール化合物の稠密な単分子層を形成し易いという点で有利である。直鎖炭化水素を含む溶媒としては、例えば、アルコール、グリコール、ペンタン、ヘクタン、オクタン、及びヘキサンがある。
【００４６】
なお、配管１０等の部品表面にアルカンチオール溶液を塗布する前に、該溶液の溶媒を部品表面に予め塗布してもよい。このようにすると、部品表面がアルカンチオール溶液になじみ易くすることができる。
【００４７】
更に、アルカンチオール溶液を塗布した後に、該溶液の溶媒中に配管１０等の部品を浸漬し、吸着皮膜の形成に寄与しなかったアルカンチオールを部品表面から除去するようにしてもよい。
【００４８】
アルカンチオール溶液の濃度については、アルカンチオールの単分子層よりなる吸着皮膜を形成するのに最低限必要な濃度、例えば１ppm以上、より好ましくは２０ppm以上とするのがよい。一方、必要以上に濃度が高いと、吸着皮膜１５の形成に寄与しないアルカンチオール化合物が無駄になり、コスト増を招いてしまう。コストを抑えるという観点からすると、アルカンチオール溶液の濃度は５０００ppm以下、より好ましくは５００ppm以下とするのがよい。
【００４９】
アルカンチオール溶液の塗布の仕方は特に限定されない。浸漬、噴霧、ペインティング、ロールコーティング、及びフローコーティング（流し塗り）のいずれかにより、配管１０等の部品表面にアルカンチオール溶液を塗布し得る。これらのうち、浸漬は、機械的にアルカンチオール溶液を撹乱しないので、部品表面上にアルカンチオール化合物の自己組織化された単分子層が容易に形成できるという点で有利である。
【００５０】
浸漬による塗布の場合、１〜５分程度の短時間の浸漬時間で部品全面にアルカンチオール化合物の単分子層よりなる吸着皮膜１５が１〜２nmの厚さに形成される。
【００５１】
また、塗布後、室温雰囲気又は加熱雰囲気において吸着皮膜１５中の溶媒成分を乾燥させるのが好ましい。加熱雰囲気の場合、温度が高すぎるとアルカンチオール化合物が分解してしまうので、吸着皮膜の温度を室温（２０℃）〜１８０℃の温度に制御して乾燥を行うのが好ましい。
【００５２】
更に、その乾燥を促すために、吸着皮膜１５の表面を空気や窒素の気流に曝してもよい。
【００５３】
アルカンチオール溶液の塗布の対象となる部品の材料は特に限定されない。そのような材料としては、例えば、鉄、鋼、アルミニウム、銅、亜鉛、錫、金、及び銀等がある。また、部品の形態も特に限定されず、金属基板、熱延鋼鈑、酸洗浄鋼鈑、及び冷延鋼鈑等の板状部材や、金属箔に対してアルカンチオール溶液を塗布し得る。
【００５４】
更に、溶融又は電解めっきによる金属被覆鋼鈑に塗布を行ってもよい。その金属被覆は、例えば、鉛、鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛、錫、及び錫合金のいずれかの材料の１以上の層を含む。或いは、リン酸塩化成被覆や樹脂被覆が施された鋼鈑に塗布してもよい。
【００５５】
ここで、配管１０等の部品の表面に酸化物、グリース、オイル等の不純物が存在すると、該表面とアルカンチオール化合物の単分子層との密着性が低下する。そのため、アルカンチオール溶液を塗布する前に、エタノール等を用いて部品の表面を清浄化しておくのが好ましい。
【００５６】
次に、アルカンチオール化合物の吸着皮膜を用いた実施例と比較例について説明する。
【００５７】
これらの例では、アルカンチオール化合物として、ドデカンチオール（CH3(CH2)11SH）を使用する
・実施例１
本実施例では、以下の手順に従って、銅板上にドデカンチオールの吸着皮膜を作製した。
【００５８】
（ステップ１） まず、大きさが５０mm×３０mm×３mm（＝長さ×幅×厚さ）の銅板を用意する。そして、この銅板に対する前処理として、粗さが５００番のサンドペーパと１００番のサンドペーパをこの順に用いて銅板を研磨した。その後、水中において銅板に対する超音波洗浄を５分間行った。
【００５９】
（ステップ２） ７mol/リットルのHNO3水溶液に銅板を３０秒間浸漬させてエッチングを行い、銅板表面の酸化物等の不純物を除去した。
【００６０】
（ステップ３） 銅板を水洗し、その表面のHNO3水溶液を洗い流した。水洗は二回行い、各回の水洗時間は１〜２秒とした。
【００６１】
（ステップ４） 銅板をエタノール中に２回浸漬した。各回の浸漬時間は１〜２秒である。本ステップにより銅板表面から水が排除される。
【００６２】
（ステップ５） ドデカンチオール溶液中に銅板を３分間浸漬した。そのドデカンチオール溶液は、エタノール中にドデカンチオールを１００ppmの濃度で溶解させてなる。ステップ４において予め銅板をエタノール中に浸漬したので、銅板表面がドデカンチオール溶液になじみ易くすることができる。
【００６３】
そして、本ステップにより、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜が形成されることになる。
【００６４】
（ステップ６） エタノール中に銅板を一晩浸漬し、吸着皮膜に寄与していないドデカンチオールをエタノール中に溶解させた。
【００６５】
（ステップ７） 銅板表面に窒素ガスを噴き付けて乾燥を行った。
【００６６】
この後に、銅板を容器に入れて、その容器と循環ポンプとの間において、ベンゾトリアゾール（BTA）が溶解した冷却水を循環させた。その冷却水中におけるベンゾトリアゾールの濃度は１００ppmとした。
【００６７】
・実施例２
本実施例では、実施例１と同様にステップ１〜ステップ７をこの順に行った。但し、ステップ５において、ドデカンチオール溶液の濃度を実施例１よりも高い５００ppmとした。
【００６８】
そして、実施例１と同様に銅板を容器内に入れ、ベンゾトリアゾールが１００ppmの濃度で添加された冷却水を循環させた。
【００６９】
・第１比較例
本比較例では、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜を成膜させないために、実施例１のステップ５を省略し、ステップ１〜４、６、７を行った。
【００７０】
そして、実施例１と同様に銅板を容器内に入れ、ベンゾトリアゾールが１００ppmの濃度で添加された冷却水を循環させた。
【００７１】
・第２比較例
本比較例では、実施例１と同じ手順に従って、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜を形成した。
【００７２】
その後、銅板を容器に入れて、その容器と循環ポンプとの間において冷却水を循環させた。但し、実施例１と異なり、その冷却水中におけるベンゾトリアゾールの濃度は０ppmとした。
【００７３】
次の表１は、上記した実施例１、２及び比較例１、２における銅板の侵食度、冷却水中のBTA濃度、及び冷却水の導電率の試験結果を示す表である。
【００７４】
【表１】
なお、試験中における冷却水の温度は６０℃とし、試験期間は３０日と６０日にした。
【００７５】
また、試験後の銅板については、表面の腐食生成物を除去した後、メタノール、アセトンで洗浄し、その重量を測定した。
【００７６】
表１における侵食度は腐食度Wを用いて算出された。腐食度Wは、銅板の表面積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。
【００７７】
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。
【００７８】
W：腐食度(mdd)
M1：銅板の試験前の重量（mg）
M2：銅板の試験後の重量（mg）
S：銅板の表面積（dm2）
T：試験日数
ここで、実施例１、２と比較例２における銅板の試験前の重量M1は、冷却水を循環させる前における、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜が形成された状態での重量である。そして、比較例１における銅板の試験前の重量M1は、冷却水を循環させる前の銅板の重量である。
【００７９】
上記の腐食度Wを用いて、侵食度Pは次のようにして算出される。
【００８０】
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。
【００８１】
P：侵食度（mm／y）
W：腐食度(mdd)
D：銅板の密度（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。
【００８２】
なお、表１中のBTA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、冷却水の導電率は、卓上型導電率計（メトラートレイド製S30）により測定した。
【００８３】
表１に示されるように、ドデカンチオールの吸着皮膜を形成した実施例１と、該吸着皮膜を形成しない比較例１とを比べると、実施例１の方が試験日数の経過によるベンゾトリアゾール（BTA）濃度の低下が小さい。これは、実施例１では、ドデカンチオールの吸着皮膜が剥離した部分にのみベンゾトリアゾールの沈殿皮膜が形成され、該沈殿皮膜が銅板の全面に形成される比較例１よりもベンゾトリアゾールの消費量が少ないためと考えられる。
【００８４】
また、実施例１と比較例１では、実施例１の方が冷却水の導電率の上昇が抑えられている。冷却水の導電率は、侵食した銅が冷却水中に溶け出すことで上昇すると考えられる。よって、この結果から、実施例１のようにドデカンチオールの吸着皮膜を形成することで、銅板の腐食防止の効果が高められることが明らかとなった。このことは、実施例１の侵食度が比較例１よりも小さいことからも理解される。
【００８５】
更に、実施例１と実施例２とを比較すると、ドデカンチオール溶液の濃度が高い実施例２の方が、試験期間の経過に伴う侵食度の増加が抑えられており、ドデカンチオール溶液の高濃度化が侵食防止に効果的であることが分かる。
【００８６】
また、比較例２では、実施例１、２よりも、試験期間の経過に伴う侵食度と導電率の上昇が著しい。これは、比較例２では、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜のみを形成し、冷却水中にベンゾトリアゾールを添加しないため、ドデカンチオールの吸着皮膜が剥離した部分がベンゾトリアゾールの沈殿皮膜で修復されず、該部分の銅板表面が冷却水に直接曝されたためと考えられる。
【００８７】
以上の結果から、部品表面にアルカンチオール化合物等の吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜を形成し、かつ、冷却水中にベンゾトリアゾール等の沈殿皮膜型のインヒビターを添加することで、冷却水と接する部品の腐食防止に効果的であることが明らかとなった。
【００８８】
更に、冷却水中の沈殿皮膜型のインヒビター濃度が、使用期間の経過に伴って減少するのが抑えられることも明らかとなった。これにより、使用当初に冷却水に添加する沈殿皮膜型のインヒビター濃度を低減できるようになり、沈殿皮膜型のインヒビターを無害化したり希釈したりするための廃液処理を省くことも可能となる。
【００８９】
（２）第２実施形態
本実施形態では、電子装置用の液冷システムについて説明する。
【００９０】
図４は、本実施形態に係る液冷システムの構成図である。
【００９１】
この液冷システム１では、循環ポンプ１７の駆動力によって冷却水Cが循環配管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。循環配管２の材料は特に限定されないが、熱伝導率が高く、他の金属と比較して耐腐食性に優れた銅又は銅合金であるのが好ましい。
【００９２】
冷却部３は、冷却液C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から出た冷却液Cが通水される分岐配管５及び冷却板６とを備える。冷却板６は、電子装置７に搭載されたLSI等の半導体装置毎に設けられ、各半導体装置が個別に冷却板により冷却される。
【００９３】
冷却板６の材料としては、循環配管２と同様に、熱伝導率が高く半導体装置との間で熱交換が効率的に行われる銅や銅合金を用いるのが好ましい。また、マニフォールド４と分岐配管５の材料についても、冷却水Cに対する耐腐食性に優れているとの理由により、銅又は銅合金であるのが好ましい。
【００９４】
電子装置７の熱を奪ったことで温められた冷却水Cは、冷却部３の下流の循環配管２に設けられた熱交換器８に入る。熱交換器８では、ファンにより冷却液Cが空冷され、冷却液Cの熱が外部に放熱される。冷却液Cと接する部分の熱交換器８には、熱交換を容易に行うため、銅や銅合金の材料を使用するのが好ましい。
【００９５】
熱交換器８を出た冷却液Cは、タンク９において一時的に貯蔵された後、再びポンプ１７によって循環配管２を循環することになる。
【００９６】
このような液冷システム１では、冷却液Cと接する部品に、熱伝導率に優れた銅や銅合金が使用される。但し、銅等の金属は、長期にわたって液冷システム１を使用しているうちに、冷却液Cとの接触によって表面が腐食してしまう。
【００９７】
そこで、本実施形態では、第１実施形態で説明したように、冷却液Cと接する部品の表面に、予め吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜を形成しておき、かつ、冷却水Cに沈殿皮膜型のインヒビターを添加する。
【００９８】
吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜が形成される部品としては、金属性の循環配管２、マニフォールド４、分岐配管５、及び冷却板６等がある。そして、その吸着皮膜は、第１実施形態で説明したように、ドデカンチオール等のアルカンチオール溶液にこれらの部品を浸漬することにより形成され得る。
【００９９】
一方、冷却水Cに添加される沈殿型のインヒビターとしては、銅や銅合金の腐食防止に有用なベンゾトリアゾールがある。
【０１００】
このように異種のインヒビター同士を併用することにより、部品表面に形成されている吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜が欠損しても、欠損箇所が沈殿皮膜型のインヒビターの沈殿皮膜によって修復される。
【０１０１】
そのため、冷却水Cに添加すべき沈殿皮膜型のインヒビターの濃度は、欠損箇所の修復に必要な濃度で済み、吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜を形成しない場合よりも低濃度となる。その結果、冷却水Cを廃液処理する際に、インヒビターを無害化したり希釈したりするための廃液処理を省くことが可能となる。
【０１０２】
また、第１実施形態の試験結果で明らかなように、吸着皮膜型と沈殿皮膜型のインヒビターの片方のみを利用する場合と比較して、使用期間の経過に伴う部品表面の侵食度を低減することができ、冷却板６等における漏水トラブルを長期間にわたって効果的に防止できる。
【０１０３】
以下に、本発明の諸態様を付記にまとめる。
【０１０４】
（付記１） 冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムであって、
前記冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜が形成され、
前記冷却水に、前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加されたことを特徴とする液冷システム。
【０１０５】
（付記２） 前記第１の腐食防止剤は、アルカンチオール化合物であることを特徴とする付記１に記載の液冷システム。
【０１０６】
（付記３） 前記吸着皮膜は、前記第１の腐食防止剤の単分子層よりなることを特徴とする付記１又は付記２に記載の液冷システム。
【０１０７】
（付記４） 前記第２の腐食防止剤は、ベンゾトリアゾールであることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の液冷システム。
【０１０８】
（付記５） 冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムの部品であって、
前記冷却水と接する部分の表面に、腐食防止剤の吸着皮膜が形成されたことを特徴とする液冷システム部品。
【０１０９】
（付記６） 冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜を予め形成し、
前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された冷却水を、前記部品に通水して電子装置を冷却する電子装置の冷却方法。
【０１１０】
（付記７） 前記吸着皮膜は、前記第１の腐食防止剤が溶解した溶液を前記部品に塗布することにより形成されることを特徴とする付記６に記載の電子装置の冷却方法。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１は、沈殿皮膜型のインヒビターの機能を示す模式図である。
【図２】図２は、吸着皮膜型のインヒビターの機能を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、沈殿皮膜型のインヒビターと吸着皮膜型のインヒビターとを組み合わせることにより得られる利点について説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る液冷システムの構成図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…液冷システム、２…循環配管、３…冷却部、４…マニフォールド、５…分岐配管、６…冷却板、７…電子装置、８…熱交換器、９…タンク、１０…配管、１１…沈殿皮膜、１３…沈殿皮膜型のインヒビター、１５…吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜、１７…循環ポンプ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液冷システム、液冷システム部品、及び電子装置の冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバやパーソナルコンピュータ等の電子計算機では、搭載されるLSIの集積密度や実装密度が高密度化され、また、処理データの容量も次第に大きくなりつつある。これに伴い、LSIの発熱量も増大するようになり、効率的に電子計算機を冷却する方法が望まれている。
【０００３】
冷却方法としては、冷却ファンにより風を送り込む強制空冷方式が長年用いられてきたが、この方式ではLSIを許容温度以下に冷却することが困難なため、冷却効率のよい液冷方式による冷却が提案されている。
【０００４】
そのような液冷方式では、LSIの冷却効率を高めるため、LSIチップの上面に金属性の冷却板を設け、その冷却板内に冷却水を通水する。
【０００５】
但し、長期にわたって冷却水を通水していると、冷却水が冷却板や配管等の部品に接触することで水質が変化し、これにより部品が侵食されて漏水が発生するおそれがある。
【０００６】
そこで、このような侵食を防止するため、冷却水中にインヒビターと呼ばれる腐食防止剤を添加することが行われる。インヒビターを添加することにより、部品の表面に薄い皮膜が形成され、その皮膜によって冷却水と部品とが隔離され、部品の腐食を防止することができる。
【０００７】
しかしながら、インヒビターの皮膜は、部品表面に恒久的に形成されるわけではなく、電子装置を使用しているうちにその一部が剥がれることがある。その場合、冷却水中のインヒビターによって当該箇所に新たな皮膜が形成されるが、冷却水中のインヒビター濃度は皮膜の形成に要した分だけ減少する。
【０００８】
よって、インヒビターの減少分を見込み、電子装置の使用当初に冷却水を高濃度に添加する必要が生じるが、これでは不要となった冷却水を排水するときに、有害なインヒビターを無害化したり希釈したりするための廃液処理が必要となり、手間がかかる。
【特許文献１】特開平５−１４８６７２号公報
【特許文献２】特開平９−２６８３８６号公報
【特許文献３】特開平９−２７１１５６号公報
【特許文献４】特開昭６３−５００４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液冷システム、液冷システム部品、及び電子装置の冷却方法において、冷却水中の腐食防止剤の濃度が低減するのを抑制し、液冷システム部品の腐食を長期的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下の開示の一観点によれば、冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムであって、前記冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜が形成され、前記冷却水に、前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された液冷システムが提供される。
【００１１】
また、その開示の別の観点によれば、冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムの部品であって、前記冷却水と接する部分の表面に、腐食防止剤の吸着皮膜が形成された液冷システム部品が提供される。
【００１２】
更に、その開示の他の観点によれば、冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜を予め形成し、前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された冷却水を、前記部品に通水して電子装置を冷却する電子装置の冷却方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１の腐食防止剤の吸着皮膜が剥がれた部分が、冷却水中の第２の腐食防止剤の沈殿皮膜によって修復されるので、その沈殿皮膜によって部品表面を冷却水から隔離でき、部品表面が冷却水によって腐食するのを防止できる。
【００１４】
しかも、冷却水に添加する第２の腐食防止剤の濃度は、吸着皮膜の修復に必要な濃度で済むので、第２の腐食防止剤の沈殿皮膜のみで部品表面を保護する場合と比較してその濃度を低減でき、冷却水の廃液処理を省略することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
（１）第１実施形態
液冷システムに使用されるインヒビターとしては、沈殿皮膜型のインヒビターと吸着皮膜型のインヒビターとがある。これらのインヒビターの機能について以下に説明する。
【００１７】
図１は、沈殿皮膜型のインヒビターの機能を示す模式図であって、冷却水が通水される配管１０の断面図に相当する。
【００１８】
沈殿皮膜型のインヒビター１３は、純水中に溶解させて使用されるものであって、配管１０内を循環しているうちに沈殿し、配管１０の内面に沈殿皮膜１１を形成する。
【００１９】
その沈殿皮膜１１によって、配管１０の内面と純水とが隔離され、該内面が純水によって腐食するのを防止できる。更に、沈殿皮膜１１の一部が剥離しても、純水中のインヒビター１３が剥離した箇所に堆積し、沈殿皮膜１１が自動的に修復されるので、腐食防止効果を維持することができる。
【００２０】
但し、その場合、沈殿皮膜１１を修復するのに要した分だけ純水中でのインヒビター濃度が低下してしまうことになる。
【００２１】
図２は、吸着皮膜型のインヒビターの機能を示す模式図であって、上記の配管１０の断面図に相当するものである。
【００２２】
吸着皮膜型のインヒビターは純水に不溶である。使用に際しては、純水を通水する前に配管１０の内面に吸着皮膜型のインヒビターを予め塗布し、インヒビター中の分子が配管１０に吸着してなる吸着皮膜１５を形成しておく。
【００２３】
吸着皮膜１５によって、配管１０の内面が純水から隔離され、該内面が純水によって腐食するのを防止できる。また、吸着皮膜１５は、沈殿皮膜型のインヒビターの沈殿皮膜１１（図１参照）と比較して、配管１０等の下地との密着性に優れているという利点もある。
【００２４】
但し、その吸着皮膜１５の一部が一旦剥離すると、沈殿皮膜型のインヒビターの場合のように剥離した箇所が修復されることはなく、当該箇所では配管１０の内面が水と接触して腐食が進行してしまうことになる。
【００２５】
このように、沈殿皮膜型のインヒビターと吸着皮膜型のインヒビターとは一長一短であるが、これらを組み合わせることにより、互いの短所を補い合うことができる。
【００２６】
図３（ａ）、（ｂ）は、これらのインヒビターを組み合わせることにより得られる利点について説明するための模式図であって、配管１０の断面図に相当する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、この例では、吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜１５が予め配管１０の内面に塗布されている。そして、その配管１０には、沈殿皮膜型のインヒビター１３が溶解した純水が通水される。
【００２８】
このようにすると、配管１０の一部Rにおいて吸着皮膜１５が剥離したとしても、図３（ｂ）に示すように、当該箇所に沈殿皮膜型のインヒビター１３の沈殿皮膜１１が形成され、皮膜の剥離部分が修復される。
【００２９】
更に、吸着皮膜１５は沈殿皮膜１１よりも配管１０との密着性が強く剥離の危険性が少ないので、図１のように沈殿皮膜１１のみで配管１０を覆う場合と比較して、皮膜の修復に要する沈殿皮膜型のインヒビターの量が少なくて済む。
【００３０】
よって、図１のように沈殿皮膜型のインヒビターのみを使用する場合と比較して、純水に添加しておく沈殿皮膜型のインヒビターの濃度を少なくすることができるので、その純水をそのまま外部に廃液することもでき、インヒビターを無害化する等の廃液処理が不要となる。
【００３１】
上記した沈殿皮膜型のインヒビターと吸着皮膜型のインヒビターの材料は特に限定されない。
【００３２】
沈殿皮膜型のインヒビターとしては、銅や銅合金の腐食防止に効果的なベンゾトリアゾール（BTA）を使用し得る。
【００３３】
一方、吸着皮膜型のインヒビターとしては、次の一般式（１）で表されるアルカンチオール化合物を使用し得る。
【００３４】
R(CH2)nSH・・・（１）
但し、式（１）においてnは自然数を表す。
【００３５】
このようなアルカンチオール化合物よりなる吸着皮膜１５では、チオール基（−SH）が配管１０等の金属材料に吸着し、末端基Rが冷却水との界面を構成する。
【００３６】
チオール基（−SH）は、水系媒質中において金属（M）と強く反応して強い金属−硫黄（M−S）共有結合を形成し、吸着皮膜１５と配管１０との密着性が高められる。
【００３７】
また、アルキル鎖（(CH2)n）は、側鎖がないため綺麗に並び易く、それらが互いに会合して自己組織化された稠密な単分子層よりなる吸着皮膜１５が形成される。その単分子層の膜厚は、典型的には１〜２nm程度である。このように薄い吸着皮膜１５は、冷却水と配管１０との間の熱交換を殆ど阻害せず、熱交換の効率を高めるのに有利である。
【００３８】
末端基Rは特に限定されず、メチル基（−CH3）、アミノ基（−NH2）、カルボキシル基（−COOH）、カルボキシラト基（−COO−）、ヒドロキシル基（−OH）、アミド基（−CONH2）、及びホルミル基（−COH）のいずれかから選択され得る。
【００３９】
このうち、末端基Rがメチル基の場合、冷却水との界面における吸着皮膜１５が疎水性となる。そのため、冷却水が吸着皮膜１５に浸入し難くなり、配管１０等の部品を冷却水から効率的に遮断することができる。
【００４０】
そのような冷却水の遮断効果は、アルキル鎖（(CH2)n）が長くなり、吸着皮膜１５の膜厚が増大するほど高められる。但し、アルキル鎖があまり長すぎると、アルキル鎖同士がうまく会合できず、自己組織化された単分子層が形成されないおそれがある。アルキル鎖同士の会合を妨げないという観点からすると、nは２１以下、より好ましくは１８以下がよい。
【００４１】
一方、アルキル鎖が短いと、吸着皮膜１５の膜厚が減少し、冷却水の遮断効果が低下するので、nを７以上、より好ましくは１２以上とするのが好ましい。
【００４２】
また、末端基Rをヒドロキシル基、アミノ基、及びカルボキシル基等の官能基に置換すれば、メチル基の場合と比較して、吸着皮膜１５と冷却水との界面の親和性を変化させることができる。
【００４３】
アルカンチオール化合物の吸着皮膜１５を形成するには、アルカンチオール化合物を溶媒に溶解してアルカンチオール溶液を作製し、それを配管１０等の表面に塗布すればよい。
【００４４】
溶媒としては、非毒性で安く、取り扱いが容易なものが好ましい。そのような溶媒としては、例えば、アルコール、グリコール、アセトン、トルエン、酢酸エチル、ヘキサン、ペンタン、ヘクタン、オクタン、ヘキサン、フラン、テトラヒドロフラン（THF）、メチレンクロライド、エーテル、ぎ酸、ホルムアミド、N、N−ジメチルホルムアミド、アセトニトル、テレピン油、ベンゼン、ブチルアセテート、石油エステル、キシレン、四塩化炭素、及び水、或いはこれらの混合物がある。
【００４５】
これらのうち、直鎖炭化水素を含む溶媒は、環状又は分岐型炭化水素を含むものと比較して、アルカンチオール化合物中のアルキル鎖（(CH2)n）が自己組織化し易く、アルカンチオール化合物の稠密な単分子層を形成し易いという点で有利である。直鎖炭化水素を含む溶媒としては、例えば、アルコール、グリコール、ペンタン、ヘクタン、オクタン、及びヘキサンがある。
【００４６】
なお、配管１０等の部品表面にアルカンチオール溶液を塗布する前に、該溶液の溶媒を部品表面に予め塗布してもよい。このようにすると、部品表面がアルカンチオール溶液になじみ易くすることができる。
【００４７】
更に、アルカンチオール溶液を塗布した後に、該溶液の溶媒中に配管１０等の部品を浸漬し、吸着皮膜の形成に寄与しなかったアルカンチオールを部品表面から除去するようにしてもよい。
【００４８】
アルカンチオール溶液の濃度については、アルカンチオールの単分子層よりなる吸着皮膜を形成するのに最低限必要な濃度、例えば１ppm以上、より好ましくは２０ppm以上とするのがよい。一方、必要以上に濃度が高いと、吸着皮膜１５の形成に寄与しないアルカンチオール化合物が無駄になり、コスト増を招いてしまう。コストを抑えるという観点からすると、アルカンチオール溶液の濃度は５０００ppm以下、より好ましくは５００ppm以下とするのがよい。
【００４９】
アルカンチオール溶液の塗布の仕方は特に限定されない。浸漬、噴霧、ペインティング、ロールコーティング、及びフローコーティング（流し塗り）のいずれかにより、配管１０等の部品表面にアルカンチオール溶液を塗布し得る。これらのうち、浸漬は、機械的にアルカンチオール溶液を撹乱しないので、部品表面上にアルカンチオール化合物の自己組織化された単分子層が容易に形成できるという点で有利である。
【００５０】
浸漬による塗布の場合、１〜５分程度の短時間の浸漬時間で部品全面にアルカンチオール化合物の単分子層よりなる吸着皮膜１５が１〜２nmの厚さに形成される。
【００５１】
また、塗布後、室温雰囲気又は加熱雰囲気において吸着皮膜１５中の溶媒成分を乾燥させるのが好ましい。加熱雰囲気の場合、温度が高すぎるとアルカンチオール化合物が分解してしまうので、吸着皮膜の温度を室温（２０℃）〜１８０℃の温度に制御して乾燥を行うのが好ましい。
【００５２】
更に、その乾燥を促すために、吸着皮膜１５の表面を空気や窒素の気流に曝してもよい。
【００５３】
アルカンチオール溶液の塗布の対象となる部品の材料は特に限定されない。そのような材料としては、例えば、鉄、鋼、アルミニウム、銅、亜鉛、錫、金、及び銀等がある。また、部品の形態も特に限定されず、金属基板、熱延鋼鈑、酸洗浄鋼鈑、及び冷延鋼鈑等の板状部材や、金属箔に対してアルカンチオール溶液を塗布し得る。
【００５４】
更に、溶融又は電解めっきによる金属被覆鋼鈑に塗布を行ってもよい。その金属被覆は、例えば、鉛、鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛、錫、及び錫合金のいずれかの材料の１以上の層を含む。或いは、リン酸塩化成被覆や樹脂被覆が施された鋼鈑に塗布してもよい。
【００５５】
ここで、配管１０等の部品の表面に酸化物、グリース、オイル等の不純物が存在すると、該表面とアルカンチオール化合物の単分子層との密着性が低下する。そのため、アルカンチオール溶液を塗布する前に、エタノール等を用いて部品の表面を清浄化しておくのが好ましい。
【００５６】
次に、アルカンチオール化合物の吸着皮膜を用いた実施例と比較例について説明する。
【００５７】
これらの例では、アルカンチオール化合物として、ドデカンチオール（CH3(CH2)11SH）を使用する
・実施例１
本実施例では、以下の手順に従って、銅板上にドデカンチオールの吸着皮膜を作製した。
【００５８】
（ステップ１） まず、大きさが５０mm×３０mm×３mm（＝長さ×幅×厚さ）の銅板を用意する。そして、この銅板に対する前処理として、粗さが５００番のサンドペーパと１００番のサンドペーパをこの順に用いて銅板を研磨した。その後、水中において銅板に対する超音波洗浄を５分間行った。
【００５９】
（ステップ２） ７mol/リットルのHNO3水溶液に銅板を３０秒間浸漬させてエッチングを行い、銅板表面の酸化物等の不純物を除去した。
【００６０】
（ステップ３） 銅板を水洗し、その表面のHNO3水溶液を洗い流した。水洗は二回行い、各回の水洗時間は１〜２秒とした。
【００６１】
（ステップ４） 銅板をエタノール中に２回浸漬した。各回の浸漬時間は１〜２秒である。本ステップにより銅板表面から水が排除される。
【００６２】
（ステップ５） ドデカンチオール溶液中に銅板を３分間浸漬した。そのドデカンチオール溶液は、エタノール中にドデカンチオールを１００ppmの濃度で溶解させてなる。ステップ４において予め銅板をエタノール中に浸漬したので、銅板表面がドデカンチオール溶液になじみ易くすることができる。
【００６３】
そして、本ステップにより、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜が形成されることになる。
【００６４】
（ステップ６） エタノール中に銅板を一晩浸漬し、吸着皮膜に寄与していないドデカンチオールをエタノール中に溶解させた。
【００６５】
（ステップ７） 銅板表面に窒素ガスを噴き付けて乾燥を行った。
【００６６】
この後に、銅板を容器に入れて、その容器と循環ポンプとの間において、ベンゾトリアゾール（BTA）が溶解した冷却水を循環させた。その冷却水中におけるベンゾトリアゾールの濃度は１００ppmとした。
【００６７】
・実施例２
本実施例では、実施例１と同様にステップ１〜ステップ７をこの順に行った。但し、ステップ５において、ドデカンチオール溶液の濃度を実施例１よりも高い５００ppmとした。
【００６８】
そして、実施例１と同様に銅板を容器内に入れ、ベンゾトリアゾールが１００ppmの濃度で添加された冷却水を循環させた。
【００６９】
・第１比較例
本比較例では、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜を成膜させないために、実施例１のステップ５を省略し、ステップ１〜４、６、７を行った。
【００７０】
そして、実施例１と同様に銅板を容器内に入れ、ベンゾトリアゾールが１００ppmの濃度で添加された冷却水を循環させた。
【００７１】
・第２比較例
本比較例では、実施例１と同じ手順に従って、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜を形成した。
【００７２】
その後、銅板を容器に入れて、その容器と循環ポンプとの間において冷却水を循環させた。但し、実施例１と異なり、その冷却水中におけるベンゾトリアゾールの濃度は０ppmとした。
【００７３】
次の表１は、上記した実施例１、２及び比較例１、２における銅板の侵食度、冷却水中のBTA濃度、及び冷却水の導電率の試験結果を示す表である。
【００７４】
【表１】
なお、試験中における冷却水の温度は６０℃とし、試験期間は３０日と６０日にした。
【００７５】
また、試験後の銅板については、表面の腐食生成物を除去した後、メタノール、アセトンで洗浄し、その重量を測定した。
【００７６】
表１における侵食度は腐食度Wを用いて算出された。腐食度Wは、銅板の表面積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。
【００７７】
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。
【００７８】
W：腐食度(mdd)
M1：銅板の試験前の重量（mg）
M2：銅板の試験後の重量（mg）
S：銅板の表面積（dm2）
T：試験日数
ここで、実施例１、２と比較例２における銅板の試験前の重量M1は、冷却水を循環させる前における、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜が形成された状態での重量である。そして、比較例１における銅板の試験前の重量M1は、冷却水を循環させる前の銅板の重量である。
【００７９】
上記の腐食度Wを用いて、侵食度Pは次のようにして算出される。
【００８０】
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。
【００８１】
P：侵食度（mm／y）
W：腐食度(mdd)
D：銅板の密度（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。
【００８２】
なお、表１中のBTA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、冷却水の導電率は、卓上型導電率計（メトラートレイド製S30）により測定した。
【００８３】
表１に示されるように、ドデカンチオールの吸着皮膜を形成した実施例１と、該吸着皮膜を形成しない比較例１とを比べると、実施例１の方が試験日数の経過によるベンゾトリアゾール（BTA）濃度の低下が小さい。これは、実施例１では、ドデカンチオールの吸着皮膜が剥離した部分にのみベンゾトリアゾールの沈殿皮膜が形成され、該沈殿皮膜が銅板の全面に形成される比較例１よりもベンゾトリアゾールの消費量が少ないためと考えられる。
【００８４】
また、実施例１と比較例１では、実施例１の方が冷却水の導電率の上昇が抑えられている。冷却水の導電率は、侵食した銅が冷却水中に溶け出すことで上昇すると考えられる。よって、この結果から、実施例１のようにドデカンチオールの吸着皮膜を形成することで、銅板の腐食防止の効果が高められることが明らかとなった。このことは、実施例１の侵食度が比較例１よりも小さいことからも理解される。
【００８５】
更に、実施例１と実施例２とを比較すると、ドデカンチオール溶液の濃度が高い実施例２の方が、試験期間の経過に伴う侵食度の増加が抑えられており、ドデカンチオール溶液の高濃度化が侵食防止に効果的であることが分かる。
【００８６】
また、比較例２では、実施例１、２よりも、試験期間の経過に伴う侵食度と導電率の上昇が著しい。これは、比較例２では、銅板表面にドデカンチオールの吸着皮膜のみを形成し、冷却水中にベンゾトリアゾールを添加しないため、ドデカンチオールの吸着皮膜が剥離した部分がベンゾトリアゾールの沈殿皮膜で修復されず、該部分の銅板表面が冷却水に直接曝されたためと考えられる。
【００８７】
以上の結果から、部品表面にアルカンチオール化合物等の吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜を形成し、かつ、冷却水中にベンゾトリアゾール等の沈殿皮膜型のインヒビターを添加することで、冷却水と接する部品の腐食防止に効果的であることが明らかとなった。
【００８８】
更に、冷却水中の沈殿皮膜型のインヒビター濃度が、使用期間の経過に伴って減少するのが抑えられることも明らかとなった。これにより、使用当初に冷却水に添加する沈殿皮膜型のインヒビター濃度を低減できるようになり、沈殿皮膜型のインヒビターを無害化したり希釈したりするための廃液処理を省くことも可能となる。
【００８９】
（２）第２実施形態
本実施形態では、電子装置用の液冷システムについて説明する。
【００９０】
図４は、本実施形態に係る液冷システムの構成図である。
【００９１】
この液冷システム１では、循環ポンプ１７の駆動力によって冷却水Cが循環配管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。循環配管２の材料は特に限定されないが、熱伝導率が高く、他の金属と比較して耐腐食性に優れた銅又は銅合金であるのが好ましい。
【００９２】
冷却部３は、冷却液C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から出た冷却液Cが通水される分岐配管５及び冷却板６とを備える。冷却板６は、電子装置７に搭載されたLSI等の半導体装置毎に設けられ、各半導体装置が個別に冷却板により冷却される。
【００９３】
冷却板６の材料としては、循環配管２と同様に、熱伝導率が高く半導体装置との間で熱交換が効率的に行われる銅や銅合金を用いるのが好ましい。また、マニフォールド４と分岐配管５の材料についても、冷却水Cに対する耐腐食性に優れているとの理由により、銅又は銅合金であるのが好ましい。
【００９４】
電子装置７の熱を奪ったことで温められた冷却水Cは、冷却部３の下流の循環配管２に設けられた熱交換器８に入る。熱交換器８では、ファンにより冷却液Cが空冷され、冷却液Cの熱が外部に放熱される。冷却液Cと接する部分の熱交換器８には、熱交換を容易に行うため、銅や銅合金の材料を使用するのが好ましい。
【００９５】
熱交換器８を出た冷却液Cは、タンク９において一時的に貯蔵された後、再びポンプ１７によって循環配管２を循環することになる。
【００９６】
このような液冷システム１では、冷却液Cと接する部品に、熱伝導率に優れた銅や銅合金が使用される。但し、銅等の金属は、長期にわたって液冷システム１を使用しているうちに、冷却液Cとの接触によって表面が腐食してしまう。
【００９７】
そこで、本実施形態では、第１実施形態で説明したように、冷却液Cと接する部品の表面に、予め吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜を形成しておき、かつ、冷却水Cに沈殿皮膜型のインヒビターを添加する。
【００９８】
吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜が形成される部品としては、金属性の循環配管２、マニフォールド４、分岐配管５、及び冷却板６等がある。そして、その吸着皮膜は、第１実施形態で説明したように、ドデカンチオール等のアルカンチオール溶液にこれらの部品を浸漬することにより形成され得る。
【００９９】
一方、冷却水Cに添加される沈殿型のインヒビターとしては、銅や銅合金の腐食防止に有用なベンゾトリアゾールがある。
【０１００】
このように異種のインヒビター同士を併用することにより、部品表面に形成されている吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜が欠損しても、欠損箇所が沈殿皮膜型のインヒビターの沈殿皮膜によって修復される。
【０１０１】
そのため、冷却水Cに添加すべき沈殿皮膜型のインヒビターの濃度は、欠損箇所の修復に必要な濃度で済み、吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜を形成しない場合よりも低濃度となる。その結果、冷却水Cを廃液処理する際に、インヒビターを無害化したり希釈したりするための廃液処理を省くことが可能となる。
【０１０２】
また、第１実施形態の試験結果で明らかなように、吸着皮膜型と沈殿皮膜型のインヒビターの片方のみを利用する場合と比較して、使用期間の経過に伴う部品表面の侵食度を低減することができ、冷却板６等における漏水トラブルを長期間にわたって効果的に防止できる。
【０１０３】
以下に、本発明の諸態様を付記にまとめる。
【０１０４】
（付記１） 冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムであって、
前記冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜が形成され、
前記冷却水に、前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加されたことを特徴とする液冷システム。
【０１０５】
（付記２） 前記第１の腐食防止剤は、アルカンチオール化合物であることを特徴とする付記１に記載の液冷システム。
【０１０６】
（付記３） 前記吸着皮膜は、前記第１の腐食防止剤の単分子層よりなることを特徴とする付記１又は付記２に記載の液冷システム。
【０１０７】
（付記４） 前記第２の腐食防止剤は、ベンゾトリアゾールであることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の液冷システム。
【０１０８】
（付記５） 冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムの部品であって、
前記冷却水と接する部分の表面に、腐食防止剤の吸着皮膜が形成されたことを特徴とする液冷システム部品。
【０１０９】
（付記６） 冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜を予め形成し、
前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された冷却水を、前記部品に通水して電子装置を冷却する電子装置の冷却方法。
【０１１０】
（付記７） 前記吸着皮膜は、前記第１の腐食防止剤が溶解した溶液を前記部品に塗布することにより形成されることを特徴とする付記６に記載の電子装置の冷却方法。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１は、沈殿皮膜型のインヒビターの機能を示す模式図である。
【図２】図２は、吸着皮膜型のインヒビターの機能を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、沈殿皮膜型のインヒビターと吸着皮膜型のインヒビターとを組み合わせることにより得られる利点について説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る液冷システムの構成図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…液冷システム、２…循環配管、３…冷却部、４…マニフォールド、５…分岐配管、６…冷却板、７…電子装置、８…熱交換器、９…タンク、１０…配管、１１…沈殿皮膜、１３…沈殿皮膜型のインヒビター、１５…吸着皮膜型のインヒビターの吸着皮膜、１７…循環ポンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムであって、
前記冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜が形成され、
前記冷却水に、前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加されたことを特徴とする液冷システム。
【請求項２】
前記第１の腐食防止剤は、アルカンチオール化合物であることを特徴とする請求項１に記載の液冷システム。
【請求項３】
前記吸着皮膜は、前記第１の腐食防止剤の単分子層よりなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液冷システム。
【請求項４】
冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムの部品であって、
前記冷却水と接する部分の表面に、腐食防止剤の吸着皮膜が形成されたことを特徴とする液冷システム部品。
【請求項５】
冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜を予め形成し、
前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された冷却水を、前記部品に通水して電子装置を冷却する電子装置の冷却方法。
【請求項１】
冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムであって、
前記冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜が形成され、
前記冷却水に、前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加されたことを特徴とする液冷システム。
【請求項２】
前記第１の腐食防止剤は、アルカンチオール化合物であることを特徴とする請求項１に記載の液冷システム。
【請求項３】
前記吸着皮膜は、前記第１の腐食防止剤の単分子層よりなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液冷システム。
【請求項４】
冷却水によって電子装置を冷却する液冷システムの部品であって、
前記冷却水と接する部分の表面に、腐食防止剤の吸着皮膜が形成されたことを特徴とする液冷システム部品。
【請求項５】
冷却水と接する部分の部品の表面に、第１の腐食防止剤の吸着皮膜を予め形成し、
前記第１の腐食防止剤とは異なる第２の腐食防止剤が添加された冷却水を、前記部品に通水して電子装置を冷却する電子装置の冷却方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１６０４５（Ｐ２０１０−１６０４５Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７２４０５（Ｐ２００８−１７２４０５）
【出願日】平成２０年７月１日（２００８．７．１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１日（２００８．７．１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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