JP3577196B2

JP3577196B2 - Semiconductor cooling device and power conversion device having semiconductor cooling device

Info

Publication number: JP3577196B2
Application number: JP15067897A
Authority: JP
Inventors: 清治黒河
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2017-06-09
Also published as: JPH10339537A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置を純水を用いて冷却する半導体冷却装置、及び半導体冷却装置を有する電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子が多数個直並列接続されて構成される半導体変換装置を有する電力変換装置において、半導体素子の冷却に純水が使用されており、この純水の温度及び導電度を維持するために半導体冷却装置が設けられている。
【０００３】
図１１はその電力変換装置の一例を示すもので、１は半導体変換装置（以下、変換装置と略称する。）である。この変換装置１には、図１２に示すような、半導体素子２、及び半導体素子２が発生する熱を冷却するためのヒ−トシンク３が多数個積層されて構成された半導体スタック４が多数個収納されている。各ヒ−トシンク２間、及びヒ−トシンク２と出入口配管５ａ、５ｂの間はそれぞれ絶縁ホース６ａ、６ｂ、６ｃで絶縁されて接続されている。
【０００４】
又、７は半導体冷却装置（以下、冷却装置と略称する。）で、水冷式の熱交換器８、該熱交換器８の純水配管側に設けられた循環ポンプ９、流量計１０、温度計１１、及び純水の導電度を維持するためのイオン交換器１２、導電率計１３、出入口配管１４ａ、１４ｂにより構成されている。又、１６はイオン交換器１２の流量調整バルブである。一方外水配管側は出入口配管１５ａ、１５ｂにより構成されている。
【０００５】
このように構成される冷却装置７において、半導体素子２が発熱する熱を循環ポンプ９の運転により純水を循環させ熱交換器８により熱交換され冷却される。又、イオン交換器１２に純水を常時流し、純水の導電度を規定値に維持することにより、半導体素子２間及び半導体素子２と出入口配管５ａ、５ｂの間の絶縁を確保している。導電率計１３は純水の導電度を監視し規定値を越えた場合に信号を出しイオン交換器１２内のイオン交換樹脂の劣化を検知する。
【０００６】
又、図１３は空冷式の熱交換器８ａを用いた場合を示し、多数個のファン２４により純水を冷却するもので熱交換器８ａ以外は図１１、図１２と同じ構成となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では保守、点検時において、あるいは予備装置として、長期間変換装置及び冷却装置からなる電力変換装置を停止した場合、純水と接触する金属部分、特に銅材のヒ−トシンクの金属イオンが純水に溶け出し純水導電度を上昇させ規定値を越える。この状態で装置を運転させると絶縁ホ−ス中の漏れ電流が大きくなり絶縁ホ−スを劣化させると共に絶縁が確保できず、結果として絶縁破壊に至るという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点を解消させるためになされたもので、純水の導電度を維持し、又装置の運転までの時間を短縮すると共にイオン交換器内のイオン交換樹脂の劣化速度を小さく抑えた冷却装置および、冷却装置を有する電力変換装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体装置を水冷又は空冷式の熱交換器によって冷却される純水で冷却する半導体冷却装置において、純水を循環させるポンプを、半導体装置の停止中に断続運転させて純水の導電度を規定値内に維持するように制御する手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、純水を循環させるポンプを断続運転させるにあたっては、ポンプを一定サイクル毎にかつ、一定時間断続運転させるように制御することができる。
純水の導電度を常時、規定値以内に維持することができると共に断続運転によりイオン交換樹脂の劣化速度を抑え更にポンプの消費電力も抑えることができる。
【００１１】
また、純水を循環させるポンプを断続運転させるにあたっては、純水の水温及び導電度を規定値内に抑えながら断続運転させるように制御してもよい。
このような構成とすることにより、純水を冷却する外水あるいはファンが停止している場合においても純水の導電度を常時規定値以内に維持することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、半導体装置を水冷又は空冷式の熱交換器によって冷却される純水で冷却する半導体冷却装置において、純水が低速で循環するようにポンプを、前記半導体装置の停止中に連続運転させて純水の導電度を規定値内に維持するように制御する手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、純水が低速で循環するようにポンプを連続運転させるには、例えば純水を循環させるポンプを低速で連続運転させるように制御すればよい。また、純水が低速で循環するようにポンプを連続運転させるには、通常純水を循環させる主ポンプを停止させ、これとは別に設けられた補助ポンプを連続運転させるように制御してもよい。
【００１４】
このような構成とすることにより、純水を冷却する外水あるいはファンが停止している場合においても純水の導電度を常時規定値以内に維持することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、半導体装置を水冷又は空冷式の熱交換器によって冷却される純水で冷却する半導体冷却装置において、純水を循環させるポンプを半導体装置の停止中の運転前に起動させ少なくとも純水を１巡以上循環させて純水の導電度を規定値以下に抑えた後、半導体装置を運転するように制御する手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
このような構成とすることにより、純水が停止中に絶縁が要求される部分の導電度が上昇した場合でも、純水を循環させることにより導電率計によるコントロ−ルが可能となり、導電度を規定値以内に維持することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記請求項１乃至３に記載の発明において、純水の導電度を維持するイオン交換器に流れる純水の流量を導電度の変化に応じて制御する手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
ここで、純水の導電度を維持するイオン交換器に流れる純水の流量をするにあたっては、例えばイオン交換器の入口又は出口配管に流量を制御できる電動バルブを入れてもよいし、主配管とイオン交換器の入口又は出口配管の分岐部分に電動型の三方弁を入れてイオン交換器の流量を制御してもよい。
【００１９】
このような構成とすることにより、純水の導電度の変化に合わせ、イオン交換器への流量を変化させることができることから規定値の導電度に達するまでの時間を縮めることができると共にイオン交換樹脂の劣化速度を抑えることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、半導体素子を用いて電力を変換する半導体装置と、この半導体装置を水冷又は空冷式の熱交換器によって冷却される純水で冷却する半導体冷却装置とからなる電力変換装置において、半導体装置の停止中に半導体冷却装置が純水を循環させるポンプを断続運転させて純水の導電度を規定値内に維持するように制御する手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
このような構成とすることにより、装置が停止している間純水の導電度を維持し、装置の運転再開までの時間を短縮すると共に、イオン交換器内のイオン交換樹脂の劣化速度を小さく抑えることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。尚、図１〜図１３において、同一符号は、同一機能である同一部分または対応部分を示す。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図であり、また図２はその動作を説明するためのタイムチャ−トである。
【００２３】
図１において１はインバータ、コンバータ等の変換装置であり、これらの構成は従来技術で説明した図１１及び図１２のものと同じである。
７は冷却装置であり、熱交換器８を有する。この熱交換器８の純水側は循環ポンプ９、流量計１０、温度計１１、及び純水の導電率を維持するためのイオン交換器１２、導電率計１３、及び出入口配管１４ａ、１４ｂにより構成されている。一方外水側は出入口配管１５ａ、１５ｂにより構成される。
【００２４】
１７は循環ポンプ９の運転をコントロ−ルする制御装置である。
このように構成された冷却装置７において、変換装置１が停止中で、図２に示す様に外水が通水中である場合は、制御装置１７の制御により、循環ポンプ９を一定サイクル毎にかつ一定時間断続運転させる。例えば１日に一回１時間程度運転させる。
【００２５】
このように循環ポンプ９を断続運転させることにより、純水の導電度を規定値に維持できると共にイオン交換器１２内のイオン交換樹脂（例えば、スチレンとジビニルベンゼンの共重合物で生成された、陽イオン交換樹脂または陰イオン交換樹脂）の劣化速度を抑え、更に循環ポンプ９の消費電力を抑えることができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は第２の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図であり、また図４はその動作を説明するためのタイムチャ−トである。図３において１１は温度計、１３は導電率計でありそれぞれ信号が制御装置１７にフィ−ドバックされている。２０は電磁弁であり変換装置１の停止中は外水を停止させるものである。他の構成部品は図１と同じである。
【００２７】
このように構成された冷却装置７において、変換装置１が停止中で、図４に示すように外水が停止中の場合においても、純水の水温及び導電度をフィ−ドバックしながら循環ポンプ９を断続運転する。
【００２８】
即ち、導電率計１３により検出される導電度が上限設定値になったとき循環ポンプ９の運転を開始させ、循環ポンプ９の発熱による純水の温度上昇で純水の温度が上限設定値になったことを温度計１１で検出したとき循環ポンプ９の運転を停止させる。
【００２９】
このことを繰り返して、循環ポンプ９を断続運転することにより、循環ポンプ９の発熱による純水の温度上昇値及び導電度を設定値に抑えることができ純水の導電度を規定値に維持することができる。
【００３０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は第３の実施形態の構成を示す図であり、また図６はその動作を説明するためのタイムチャ−トである。図５において１７は循環ポンプ９の電源電圧を制御する制御装置であり、外水の停止信号を受けると共に循環ポンプ９の電源電圧を降下させ低速で連続運転させる。
【００３１】
循環ポンプ９を低速で運転させることで純水が低速で循環し、外水が停止中の場合においても循環ポンプ９の発熱による純水の温度上昇値及び導電率を設定値に抑えることができ純水の導電度を規定値に維持することができる。
【００３２】
なお、このように、低速運転中も導電率計１３により導電度を検出し、もし導電度が上限設定値にある程度近づいたときは循環ポンプ９の電源電圧を少し上げ、また温度計１１により純水の温度を検出して、もし純水の温度が上限設定値にある程度近づいたときは循環ポンプ９の電源電圧を少し下げるように制御することもできる。
【００３３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図７は、第４の実施形態の動作を説明するためのタイムチャ−トである。図５に示す第３の実施形態の構成と同様に、制御装置１７を設け、変換装置１の運転に入る前に外水の通水を行うとともに、制御装置１７の制御により、循環ポンプ９を運転させ純水が変換装置１及び冷却装置７の配管を少なくとも１巡以上循環させ、一定時間経過後、導電度が規定値以下になるのを検知したのちに変換装置１の運転に入るようなシ−ケンスとする。
【００３４】
純水の循環ポンプ９が停止中においては金属イオンの溶出し易いヒ−トシンク（図５中のＡ点）では導電度が規定値を越えているのに対し導電率計１３の部分（図５中のＢ点）ではステンレス等の金属イオンの溶出しにくい材質であるために導電度の異常が検出されない。そこで、純水を循環させ、一定時間経過後、導電率計１３により、導電度が規定値以下になるのを検知したのちに、変換装置１の運転に入ることとする。
【００３５】
このように、循環ポンプ９の運転を開始後ある時間Ｔ経過後変換装置１の運転に入るシ−ケンスにすることで、導電度の異常時での変換装置１の運転を防止できる。
【００３６】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図８は第５の実施形態の構成を示す図である。図中２１は導電度の変化に合わせて制御される電動バルブでありイオン交換器１２の入口又は出口配管（図中では入口）に入れられる。
【００３７】
このような構成にすることにより、純水の導電度の大きさに比例して電動バルブ２１の開閉度合を変化させイオン交換器１２を通る純水流量を変化させることができる。このようにイオン交換器１２を通る純水流量を変化させることで、規定の導電度にするまでの時間を縮めることができると共にイオン交換器１２内のイオン交換樹脂の劣化速度を小さく抑えることができる。
【００３８】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
図９は第６の実施形態の構成を示す図である。図に示すように、イオン交換器１２が出口配管１４ａに並列接続され、かつ、出口配管１４ａとイオン交換器１２の入口又は出口配管（図中では入口）の分岐部分に導電度の変化に合わせて制御される電動型の三方弁２２を入れたものである。この三方弁２２は、熱交換器８から流れてくる純水の、直接出口配管１４ｂ方向へ流れる純水流量と、イオン交換器１２へ流れる純水流量との割合をコントロールするもので、これにより純水の導電度の大きさに応じてイオン交換器１２を通る純水流量を変化させることができる。
【００３９】
このような構成にすることによりイオン交換器１２を通る純水流量がより大きくできることから規定の導電度にするまでの時間をより短縮することができると共にイオン交換樹脂の劣化速度を小さく抑えることができる。
【００４０】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
図１０は第７の実施形態の構成を示す図である。図中２２は電動型の三方弁であり、イオン交換器１２の入口部に設けられる。又２３は補助ポンプで循環ポンプ９に比べて容量が小型のものであり循環ポンプ９の入口と前記三方弁２２の一方に接続される。三方弁２２は、イオン交換器１２に導入される純水の入力側を、熱交換器８からと補助ポンプ２３からとに切り替えるものである。
【００４１】
このような構成において外水の停止信号が制御装置１７に入力されると共に制御装置１７により三方弁２２が補助ポンプ２３側に切替わった後、補助ポンプ２３の運転に切替わりイオン交換器１２のイオン交換樹脂を通過した純水が変換装置内を循環することになり、導電度の上昇を抑えることができる。
【００４２】
なお、電導度計１３により、電導度が規定値以下であることを確認している。このように、小型の補助ポンプ２３を設けることにより純水を低速で循環させることができ、消費電力を小さく抑えることができると共に外水が停止中でも常時導電度を規定値以下に抑えることができる。
なお、上記第１乃至第７の実施形態においては、水冷式の熱交換器の場合について説明したが、空冷式の熱交換器の場合も同様に実施することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、長期間、変換装置及び冷却装置を停止する場合においても、純水の導電度を維持し変換装置の運転までの準備時間を最短にできると共に、イオン交換器内のイオン交換樹脂の劣化速度を最小に抑えた冷却装置、及び電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態の動作を説明するためのタイムチャート。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図。
【図４】第２の実施形態の動作を説明するためのタイムチャート。
【図５】本発明の第３および第４の実施形態の構成を示すブロック図。
【図６】第３の実施形態の動作を説明するためのタイムチャート。
【図７】第４の実施形態の動作を説明するためのタイムチャート。
【図８】本発明の第５の実施形態の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第６の実施形態の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第７の実施形態の構成を示すブロック図。
【図１１】従来の水冷式の半導体冷却装置を有する電力変換装置の一例の構成を示すブロック図。
【図１２】図１１に示す半導体冷却装置の一部の詳細な構成を示すブロック図。
【図１３】従来の空冷式の半導体冷却装置を有する電力変換装置の一例の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…半導体変換装置
２…半導体素子
３…ヒ−トシンク
４…半導体スタック
５ａ…出口配管
５ｂ…入口配管
６ａ、６ｂ、６ｃ…絶縁ホ−ス
７…半導体冷却装置
８…熱交換器
９…循環ポンプ
１０…流量計
１１…温度計
１２…イオン交換器
１３…導電率計
１４ａ…出口配管
１４ｂ…入口配管
１５ａ…入口配管
１５ｂ…出口配管
１６…流量調整バルブ
１７…制御装置
２０…電磁弁
２１…電動バルブ
２２…三方弁
２３…補助ポンプ
２４…ファン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor cooling device that cools a semiconductor device using pure water, and a power conversion device having the semiconductor cooling device.
[0002]
[Prior art]
In a power converter having a semiconductor converter configured by connecting a large number of semiconductor elements in series and parallel, pure water is used for cooling the semiconductor elements, and a semiconductor is used to maintain the temperature and conductivity of the pure water. A cooling device is provided.
[0003]
FIG. 11 shows an example of the power converter. Reference numeral 1 denotes a semiconductor converter (hereinafter abbreviated as a converter). As shown in FIG. 12, the converter 1 includes a plurality of semiconductor elements 2 and a plurality of semiconductor stacks 4 formed by stacking a plurality of heat sinks 3 for cooling heat generated by the semiconductor elements 2. It is stored. The heat sinks 2 and the heat sinks 2 and the inlet / outlet pipes 5a and 5b are insulated and connected by insulating hoses 6a, 6b and 6c, respectively.
[0004]
Reference numeral 7 denotes a semiconductor cooling device (hereinafter abbreviated as a cooling device), which is a water-cooled heat exchanger 8, a circulating pump 9 provided on the pure water pipe side of the heat exchanger 8, a flow meter 10, and a temperature meter. It comprises a total 11, an ion exchanger 12 for maintaining the conductivity of pure water, a conductivity meter 13, and inlet / outlet pipes 14 a and 14 b. Reference numeral 16 denotes a flow control valve of the ion exchanger 12. On the other hand, the outside water pipe side is constituted by the inlet / outlet pipes 15a and 15b.
[0005]
In the cooling device 7 configured as described above, the heat generated by the semiconductor element 2 is circulated by the operation of the circulation pump 9 to circulate pure water, and the heat is exchanged and cooled by the heat exchanger 8. Further, pure water is always flowed through the ion exchanger 12 to maintain the conductivity of the pure water at a specified value, thereby ensuring insulation between the semiconductor elements 2 and between the semiconductor element 2 and the inlet / outlet pipes 5a and 5b. . The conductivity meter 13 monitors the conductivity of the pure water and outputs a signal when the conductivity exceeds a specified value to detect deterioration of the ion exchange resin in the ion exchanger 12.
[0006]
FIG. 13 shows a case in which an air-cooled heat exchanger 8a is used, in which pure water is cooled by a number of fans 24, and has the same configuration as in FIGS. 11 and 12 except for the heat exchanger 8a. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned prior art, when the power conversion device including the conversion device and the cooling device is stopped for a long period of time during maintenance, inspection, or as a standby device, the metal portion that comes into contact with pure water, particularly the metal of a copper heat sink. Ions dissolve in pure water and increase the conductivity of pure water, exceeding the specified value. If the device is operated in this state, the leakage current in the insulating hose increases, deteriorating the insulating hose and making it impossible to secure insulation, resulting in a problem of dielectric breakdown.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and maintains the conductivity of pure water, shortens the time until the operation of the apparatus, and reduces the deterioration rate of the ion exchange resin in the ion exchanger. It is an object of the present invention to provide a suppressed cooling device and a power conversion device having the cooling device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in a semiconductor cooling device that cools a semiconductor device with pure water cooled by a water-cooled or air-cooled heat exchanger , an intermittent operation of a pump that circulates pure water is performed while the semiconductor device is stopped. And means for controlling the conductivity of the pure water so as to maintain the conductivity within a specified value.
[0010]
Here, when the pump for circulating the pure water is intermittently operated, it can be controlled so that the pump is intermittently operated at regular intervals and for a constant time.
The conductivity of the pure water can always be maintained within a specified value, and the intermittent operation suppresses the rate of deterioration of the ion exchange resin and further reduces the power consumption of the pump.
[0011]
Further, when the pump for circulating the pure water is intermittently operated, the pump may be controlled to perform the intermittent operation while keeping the temperature and conductivity of the pure water within specified values.
With this configuration, the conductivity of the pure water can always be maintained within the specified value even when the external water for cooling the pure water or the fan is stopped.
[0012]
The invention according to claim 2 is a semiconductor cooling device that cools a semiconductor device with pure water cooled by a water-cooled or air-cooled heat exchanger , wherein a pump is provided so that the pure water circulates at a low speed . It is characterized in that a means is provided for controlling the continuous operation of the pure water during the stop to maintain the conductivity of the pure water within a specified value.
[0013]
Here, in order to continuously operate the pump so that the pure water circulates at a low speed, for example, the pump for circulating the pure water may be controlled so as to continuously operate at a low speed. In order to continuously operate the pump so that the pure water circulates at a low speed, the main pump that normally circulates the pure water is stopped, and the auxiliary pump provided separately is controlled to be continuously operated. Good.
[0014]
With this configuration, the conductivity of the pure water can always be maintained within the specified value even when the external water for cooling the pure water or the fan is stopped.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in a semiconductor cooling device for cooling a semiconductor device with pure water cooled by a water-cooled or air-cooled heat exchanger, a pump for circulating pure water is operated before the semiconductor device is stopped during operation. after the activated thereby at least pure water is circulated over 1 round the conductivity of pure water is suppressed below a specified value, characterized by comprising a means for controlling to operate the semiconductor device.
[0016]
By adopting such a configuration, even when the conductivity of a portion where insulation is required increases while the pure water is stopped, the conductivity can be controlled by the conductivity meter by circulating the pure water. Can be maintained within the specified value.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the means for controlling the flow rate of the pure water flowing through the ion exchanger for maintaining the conductivity of the pure water in accordance with a change in the conductivity is provided. It is characterized by having.
[0018]
Here, in controlling the flow rate of the pure water flowing through the ion exchanger that maintains the conductivity of the pure water, for example, an electric valve capable of controlling the flow rate may be inserted into the inlet or outlet pipe of the ion exchanger, or the main pipe may be used. Alternatively, an electric three-way valve may be inserted at the branch of the inlet or outlet pipe of the ion exchanger to control the flow rate of the ion exchanger.
[0019]
With this configuration, the flow rate to the ion exchanger can be changed in accordance with the change in the conductivity of pure water, so that the time required to reach the specified value of conductivity can be shortened, and ion exchange can be performed. The deterioration rate of the resin can be suppressed.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device for converting power using a semiconductor element, and a semiconductor cooling device for cooling the semiconductor device with pure water cooled by a water-cooled or air-cooled heat exchanger. In the conversion device, the semiconductor cooling device includes means for controlling the semiconductor cooling device to intermittently operate the pump for circulating the pure water while the semiconductor device is stopped so as to maintain the conductivity of the pure water within a specified value. .
[0021]
With such a configuration, the conductivity of the pure water is maintained while the apparatus is stopped, the time until the operation of the apparatus is restarted, and the deterioration rate of the ion exchange resin in the ion exchanger is reduced. Can be suppressed.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 13, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts having the same function.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power converter according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart for explaining the operation thereof.
[0023]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a conversion device such as an inverter or a converter, and the configuration thereof is the same as that of FIGS. 11 and 12 described in the related art.
Reference numeral 7 denotes a cooling device having a heat exchanger 8. The pure water side of the heat exchanger 8 is provided by a circulation pump 9, a flow meter 10 , a thermometer 11, an ion exchanger 12 for maintaining the conductivity of the pure water, a conductivity meter 13, and inlet / outlet pipes 14a and 14b. It is configured. On the other hand, the outside water side is constituted by the inlet / outlet pipes 15a and 15b.
[0024]
A control device 17 controls the operation of the circulation pump 9.
In the cooling device 7 configured as described above, when the conversion device 1 is stopped and the external water is flowing as shown in FIG. 2, the circulation pump 9 is controlled by the control device 17 every fixed cycle. And it is operated intermittently for a certain time. For example, the operation is performed once a day for about one hour.
[0025]
By intermittently operating the circulation pump 9 in this manner, the conductivity of pure water can be maintained at a specified value, and the ion exchange resin (for example, formed of a copolymer of styrene and divinylbenzene, The deterioration rate of the cation exchange resin or the anion exchange resin) can be suppressed, and the power consumption of the circulation pump 9 can be further suppressed.
[0026]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the power converter according to the second embodiment, and FIG. 4 is a time chart for explaining the operation thereof. In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a thermometer, and 13 denotes a conductivity meter. Signals are fed back to the controller 17. Reference numeral 20 denotes an electromagnetic valve that stops external water while the converter 1 is stopped. Other components are the same as those in FIG.
[0027]
In the cooling device 7 configured as described above, even when the converter 1 is stopped and the external water is stopped as shown in FIG. 4, the circulation pump is operated while feeding back the temperature and conductivity of the pure water. 9 is operated intermittently.
[0028]
That is, when the conductivity detected by the conductivity meter 13 reaches the upper limit set value, the operation of the circulation pump 9 is started, and the temperature of the pure water rises to the upper limit set value due to the temperature rise of the pure water due to the heat generated by the circulation pump 9. The operation of the circulating pump 9 is stopped when the thermometer 11 detects that the temperature has become zero.
[0029]
By repeating this, the intermittent operation of the circulation pump 9 can suppress the temperature rise value and the conductivity of the pure water due to the heat generated by the circulation pump 9 and maintain the conductivity of the pure water at a specified value. be able to.
[0030]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the third embodiment, and FIG. 6 is a time chart for explaining the operation. In FIG. 5, reference numeral 17 denotes a control device for controlling the power supply voltage of the circulating pump 9 , which receives a stop signal of the external water and lowers the power supply voltage of the circulating pump 9 to continuously operate at low speed.
[0031]
By operating the circulation pump 9 at a low speed, the pure water circulates at a low speed, and even when the external water is stopped, the temperature rise value and the conductivity of the pure water due to the heat generated by the circulation pump 9 can be suppressed to the set values. The conductivity of pure water can be maintained at a specified value.
[0032]
As described above, the conductivity is detected by the conductivity meter 13 even during the low-speed operation, and if the conductivity approaches the upper limit set value to some extent, the power supply voltage of the circulating pump 9 is slightly increased, and the conductivity is measured by the thermometer 11. If the temperature of the water is detected, and the temperature of the pure water approaches the upper limit set value to some extent, the power supply voltage of the circulating pump 9 may be controlled to be slightly lowered.
[0033]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of the fourth embodiment. Similar to the configuration of the third embodiment shown in FIG. 5, the control device 17 is provided, the outside water is supplied before the operation of the conversion device 1 is started, and the circulation pump 9 is controlled by the control device 17. The operation is performed such that the pure water circulates at least once through the pipes of the conversion device 1 and the cooling device 7 and, after a lapse of a predetermined time, detects that the conductivity becomes equal to or less than a specified value, and then starts the operation of the conversion device 1. Sequence.
[0034]
When the pure water circulation pump 9 is stopped, the conductivity exceeds the specified value at the heat sink (point A in FIG. 5) where metal ions are easily eluted, whereas the portion of the conductivity meter 13 (FIG. 5). (Point B in the middle) is a material such as stainless steel in which metal ions are hardly eluted, so that no abnormality in conductivity is detected. Therefore, the pure water is circulated, and after a certain period of time, the conductivity meter 13 detects that the conductivity becomes equal to or less than a specified value, and then starts the operation of the conversion device 1.
[0035]
In this way, by setting the sequence to start the operation of the converter 1 after a certain time T has elapsed after the start of the operation of the circulation pump 9, the operation of the converter 1 when the conductivity is abnormal can be prevented.
[0036]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment. In the figure, reference numeral 21 denotes an electric valve which is controlled in accordance with a change in conductivity, and is inserted into an inlet or outlet pipe (in the figure, an inlet) of the ion exchanger 12.
[0037]
With such a configuration, the degree of opening and closing of the electric valve 21 can be changed in proportion to the conductivity of the pure water, and the flow rate of the pure water passing through the ion exchanger 12 can be changed. By changing the flow rate of pure water passing through the ion exchanger 12 in this manner, the time required to achieve the specified conductivity can be shortened, and the deterioration rate of the ion exchange resin in the ion exchanger 12 can be reduced. it can.
[0038]
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the sixth embodiment. As shown in the figure, the ion exchanger 12 is connected in parallel with the outlet pipe 14a, and the outlet pipe 14a and the branch portion of the inlet or outlet pipe (in the figure, the inlet) of the ion exchanger 12 are adjusted according to the change in conductivity. The motor-operated three-way valve 22 is controlled. The three-way valve 22 controls the ratio of the flow rate of pure water flowing from the heat exchanger 8 toward the outlet pipe 14 b and the flow rate of pure water flowing to the ion exchanger 12. The flow rate of pure water passing through the ion exchanger 12 can be changed according to the degree of conductivity of the pure water.
[0039]
With such a configuration, the flow rate of pure water passing through the ion exchanger 12 can be increased, so that the time required for obtaining the specified conductivity can be further reduced, and the deterioration rate of the ion exchange resin can be reduced. it can.
[0040]
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the seventh embodiment. In the figure, reference numeral 22 denotes an electric three-way valve, which is provided at the inlet of the ion exchanger 12. An auxiliary pump 23 has a smaller capacity than the circulation pump 9 and is connected to the inlet of the circulation pump 9 and one of the three-way valves 22. The three-way valve 22 switches the input side of the pure water introduced into the ion exchanger 12 between the heat exchanger 8 and the auxiliary pump 23.
[0041]
In such a configuration, after the external water stop signal is input to the controller 17 and the three-way valve 22 is switched to the auxiliary pump 23 by the controller 17, the operation is switched to the operation of the auxiliary pump 23 and the operation of the ion exchanger 12 is stopped. Pure water that has passed through the ion-exchange resin circulates through the inside of the converter, so that an increase in conductivity can be suppressed.
[0042]
The conductivity meter 13 confirms that the conductivity is equal to or less than a specified value. Thus, by providing the small auxiliary pump 23, pure water can be circulated at a low speed, the power consumption can be reduced, and the conductivity can always be suppressed to a specified value or less even when the external water is stopped. .
In the first to seventh embodiments, the case of the water-cooled heat exchanger has been described. However, the case of the air-cooled heat exchanger can be similarly implemented.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the conversion device and the cooling device are stopped for a long period of time, the conductivity of pure water can be maintained and the preparation time until the operation of the conversion device can be minimized, and ion exchange can be performed. It is possible to provide a cooling device and a power conversion device in which the deterioration rate of the ion exchange resin in the vessel is minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of the second embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration according to third and fourth embodiments of the present invention.
FIG. 6 is a time chart for explaining the operation of the third embodiment.
FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of the fourth embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an example of a power conversion device having a conventional water-cooled semiconductor cooling device.
FIG. 12 is a block diagram showing a detailed configuration of a part of the semiconductor cooling device shown in FIG. 11;
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an example of a power conversion device having a conventional air-cooled semiconductor cooling device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor conversion device 2 ... Semiconductor element 3 ... Heat sink 4 ... Semiconductor stack 5a ... Outlet piping 5b ... Inlet piping 6a, 6b, 6c ... Insulating hose 7 ... Semiconductor cooling device 8 ... Heat exchanger 9 ... Circulation pump DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Flow meter 11 ... Thermometer 12 ... Ion exchanger 13 ... Conductivity meter 14a ... Outlet piping 14b ... Inlet piping 15a ... Inlet piping 15b ... Outlet piping 16 ... Flow control valve 17 ... Control device 20 ... Solenoid valve 21 ... Electricity Valve 22 ... three-way valve 23 ... auxiliary pump 24 ... fan

Claims

In a semiconductor cooling device that cools a semiconductor device with pure water cooled by a water-cooled or air-cooled heat exchanger, a pump that circulates the pure water is operated intermittently while the semiconductor device is stopped to reduce the conductivity of the pure water. A semiconductor cooling device comprising means for controlling so as to maintain the temperature within a specified value.

In a semiconductor cooling device for cooling a semiconductor device with pure water cooled by a water-cooled or air-cooled heat exchanger, a pump is operated continuously while the semiconductor device is stopped so that the pure water circulates at a low speed. A semiconductor cooling device, comprising: means for controlling water conductivity to be maintained within a specified value.

In a semiconductor cooling device for cooling a semiconductor device with pure water cooled by a water-cooled or air-cooled heat exchanger, a pump for circulating the pure water is started before the operation of the semiconductor device while the semiconductor device is stopped, and at least one cycle of the pure water is performed. after suppressing circulated allowed by the conductivity of pure water below the specified value or more, the semiconductor cooling device, characterized in that it comprises means for controlling to operate the semiconductor device.

4. The semiconductor cooling device according to claim 1 , further comprising means for controlling a flow rate of the pure water flowing through the ion exchanger for maintaining the conductivity of the pure water in accordance with a change in the conductivity. apparatus.

In a power conversion device including a semiconductor device that converts power using a semiconductor element and a semiconductor cooling device that cools the semiconductor device with pure water cooled by a water-cooled or air-cooled heat exchanger, the semiconductor device is stopped. power conversion apparatus characterized by semiconductor cooling device comprises means for controlling so as to maintain the pure water intermittently to operate the pump for circulating the by the specified value the conductivity of the pure water in the.