JPH0590281U - 半導体冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】厳寒期における冷却水の凍結を防ぐことができ
る半導体冷却装置を得ること。 【構成】半導体装置１を冷却する冷却水の空冷の放熱部
３を建築物２の内部に収納する。建築物２には、吸気ダ
ンパ４Ａが取り付けられた吸気室16と、排気ダンパが取
り付けられた排気室15と、吸気室16と排気室15の隔壁に
取り付けられた循環ダンパ４Ｃを設ける。放熱部３を収
納した放熱室14を排気室15と吸気室16に隣接し、放熱室
14と排気室15の間に排気ファン５を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体冷却装置に係り、特に、冷却水が外気で冷却される半導体冷 却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の水冷式の半導体冷却装置の一例を図４の縦断面図に示す。図４において 、半導体装置が内部に収納された建築物22の屋外には、半導体冷却装置９の空冷 式の放熱部10が設置されている。

【０００３】 この放熱部10の箱体11の内部には、放熱管12が収納され、箱体11の側面には、 一対の排気ファン９Ａ，９Ｂが上下に取り付けられ、箱体11の下部には、図示し ない吸気口が設けられている。放熱管12の下端には、配管６Ｂの片側が接続され 、この配管６Ｂの他側は、冷却対象物としての半導体装置１が収納された建築物 22の壁を貫通し、ポンプ７を経て半導体装置１の排出側の外部接続継手に接続さ れている。同様に、放熱管12の上端にも配管６Ａの片側が接続され、この配管６ Ａの他側は、ヒータ８を経て半導体装置１の給水側の外部接続継手に接続されて いる。

【０００４】 このように構成された半導体冷却装置においては、半導体装置１を冷却する冷 媒には、一般に抵抗率の高い蒸留水が使われ、半導体装置１の充電部が直接冷却 されている。

【０００５】 半導体装置１が発生した熱は、この半導体装置１の内部に導かれた冷却水に伝 達され、この熱伝達で暖められた冷却水は、ポンプ７によって配管６Ｂを経て放 熱管12に送り込まれる。この放熱管12で熱を外気に放熱し冷却された冷却水は、 配管６Ａとヒータ８を経て、再び、半導体装置１の内部に送り込まれて循環する 。

【０００６】 このように構成された半導体冷却装置においては、半導体装置１の負荷が減少 したときには、配管６Ｂで放熱部12に還流した冷却水は、温度が低く、寒冷地に おいては、冬季の氷点下の外気で冷却されて凍結するおそれがあるので、ヒータ ８で加熱して半導体装置１に送り込まれる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このように構成された半導体冷却装置が寒冷地に設置されたときに は、半導体装置１の運転を停止したときや、万一の停電時には、凍結防止のため に放熱管10の内部の冷却水を抜く必要があり、半導体装置１の運転を再開すると きには注入しなければならない。また、注入のタイミングも、もし、早すぎると 、半導体装置１の運転開始までに放熱部12の冷却水が凍結するおそれもある。 そこで、本考案の目的は、冷却水の凍結を防ぎ、半導体装置の運転停止時の保 守が容易な半導体冷却装置を得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、冷却水が環流する放熱部が冷却空気で冷却される半導体冷却装置に おいて、外気と仕切られた収納室に放熱部を設け、収納室に、外気を吸入する吸 気ダンパと、放熱部を冷却した冷却空気を排出する排気ダンパと、放熱部を冷却 した冷却空気を放熱部に環流させる循環ダンパを設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

外気と半導体装置の運転状態によって冷却水の温度が過度に下がると、吸気ダ ンパと排気ダンパを閉じ、循環ダンパを開けることで、放熱部を通過した冷却空 気を再び循環させる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の半導体冷却装置の一実施例を図面を参照して説明する。図１は 、本考案の半導体冷却装置を示す縦断面図で、図４に対応する図である。

【００１１】 図１において、半導体装置１が収納された建築物２の内部は、隔壁２ａ，２ｂ で前後に区画され、隔壁２ａの前側下部に半導体装置室13を、隔壁２ａ，２ｂの 間に放熱室14を、隔壁２ｂと後壁２ｄの間の上部に排気室15を、隔壁２ｂと後壁 ２ｄ間の下部に吸気室16を形成している。このうち、放熱室14の下部には、隔壁 ２ｂの下部に、放熱部３が取り付けられ、この放熱部３の内部には、放熱管12が 収納されている。

【００１２】 この放熱管12の下端は、従来と同様に、半導体装置１が収納された半導体装置 室13の隔壁２ａを貫通した配管６Ｂが接続され、この配管６Ｂの他側は、ポンプ ７を経て半導体装置１の排出側の接続継手に接続されている。同様に、放熱管12 の上端も、配管６Ａによって半導体装置１の給水側の接続継手に接続されている 。

【００１３】 隔壁２ｂには、排気ファン５が取り付けられ、後壁２ｄの下部には、電動操作 の吸気ダンパ４Ａが取り付けられ、後壁２ｄの上部には、電動操作の排気ダンパ ４Ｂが取り付けられている。また、排気室15と吸気室16の間に設けられた隔壁２ ｃには、電動操作の循環ダンパ４Ｃが取り付けられている。

【００１４】 このように構成された半導体冷却装置においては、半導体装置１の配管６Ｂ側 に、半導体装置１から排出される冷却水の温度を検出する温度検出器が取り付け られ、この温度検出器で検出した冷却水の温度の高低により、吸気ダンパ４Ａ， 排気ダンパ４Ｂと循環ダンパ４Ｃの角度を図２，図３で後述するように制御する 。例えば、冷却水の温度が低いときには、吸気ダンパ４Ａと排気ダンパ４Ｂはわ ずかに開いた状態として、循環ダンパ４Ｃは全開に近い状態とする。逆に、冷却 水の温度が高いときには、吸気ダンパ４Ａ，排気ダンパ４Ｂは全開とし、循環ダ ンパ４Ｃは全閉とする。

【００１５】 この結果、冷却水の温度が高いときには、放熱部３から出た暖かい冷却空気を 排気ファン５と排気ダンパ４Ｂで屋外に放出し、逆に、冷却水の温度が低いとき には、放熱部３でわずかに加熱され通過した低温の冷却空気を、吸気ダンパ４Ａ から吸入したわずかの外気とともに循環ダンパ４Ｃによって放熱室14と排気室15 内を循環させる。

【００１６】 図２は、冬期や厳寒期でないときの半導体冷却装置の運転パターンを示す説明 図である。図２において、夏季又は半導体装置１の負荷の増加で、冷却水の温度 があらかじめ設定した上限の温度Ｔｈを超えると、図示しない制御装置で吸気ダ ンパ４Ａと排気ダンパ４Ｂを全開とし、その結果またはその後の負荷の減少で、 冷却水の温度が下がってあらかじめ設定した温度Ｔｌになると、吸気ダンパ４Ａ と排気ダンパ４Ｂを約45°まで閉じる。これらのとき、循環ダンパ４Ｃは、全閉 とする。

【００１７】 次に、図３は、厳寒期のときの半導体冷却装置の運転パターンを示す説明図で ある。図３において、厳寒期に半導体装置１が運転停止又は無負荷になって、冷 却水の温度が上記Ｔｌまで下がると、吸気ダンパ４Ａと排気ダンパ４Ｂは閉動作 を開始し、循環ダンパ４Ｃは開動作を開始する。その結果、冷却水の温度が０℃ よりもやや高いある値まで下がると、吸気ダンパ４Ａと排気ダンパ４Ｂはわずか に開いた状態で静止し、循環ダンパ４Ｃはほぼ全開として放熱部３に送り込まれ る冷却風の大部分を循環空気とする。

【００１８】 また、この状態で半導体装置の負荷が定格負荷まで増えて、冷却水の温度も上 ってくると、吸気ダンパ４Ａと排気ダンパ４Ｂは開動作を開始し、循環ダンパ４ Ｃは閉動作を開始する。その結果、冷却水の温度が上述したＴｌになると、吸気 ダンパ４Ａ，排気ダンパ４Ｂは、ほぼ45°の角度で静止し、循環ダンパ４Ｃは全 閉状態で静止する。

【００１９】 半導体装置１の運転を完全に停止したときには、吸気ダンパ４Ａと排気ダンパ ４Ｂは全閉とする。なお、建築物２の外壁の断熱状態や外気の温度によっては、 放熱部３や配管６Ａ，６Ｂの下方に、ヒータを設置してもよい。

【００２０】 このように、本考案の半導体冷却装置においては、吸気ダンパ４Ａと排気ダン パ４Ｂを設け、放熱部３で加熱された冷却空気を排気ファンで循環させる循環ダ ンパ４Ｃを設け、半導体装置１で加熱された冷却水の温度に従い、放熱部３を冷 却する冷却空気となる外気と循環空気の混合比を変えることで、放熱部３を冷却 する冷却空気の温度の過冷を防ぎ、放熱部の凍結を防ぐことができる。また、冷 却空気が吸収した放熱部３の熱を、ダンパ４Ｃで循環される冷却空気として再利 用することで、従来の配管に接続されたヒータを不要とし、省エネルギーを図る ことができるだけでなく、厳寒期に、半導体装置１の運転が停止したときでも、 放熱管12の内部の冷却水を抜く必要がないので、保守の手間を省き、蒸留水の無 駄を省くこともできる。

【００２１】

【考案の効果】

以上、本考案によれば、冷却水が環流する放熱部が冷却空気で冷却される半導 体冷却装置において、外気と仕切られた収納室に放熱部を設け、収納室に、外気 を吸収する吸気ダンパと、放熱部を冷却した冷却空気を排出する排気ダンパと、 放熱部を冷却した冷却空気を放熱部に環流させる循環ダンパを設けることで、外 気と半導体装置の影響によって冷却水の温度が過度に下がると、吸気ダンパと排 気ダンパを閉じ、循環ダンパを開いて冷却空気を還流させたので、冷却水の凍結 を防ぎ、半導体装置の運転停止時の保守が容易な半導体装置を得ることができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の半導体冷却装置の一実施例を示す縦断
面図。

【図２】本考案の半導体冷却装置の作用を示す説明図
で、外気の温度が過冷でないときを示す図。

【図３】本考案の半導体冷却装置の作用を示す説明図
で、外気の温度が過冷のときを示す図。

【図４】従来の半導体冷却装置を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…半導体装置、２…建築物、３…放熱部、４Ａ…吸気
ダンパ、４Ｂ…排気ダンパ、４Ｃ…循環ダンパ、５…排
気ファン、６Ａ，６Ｂ…配管、７…ポンプ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｐ 8727−4Ｅ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却水が環流する放熱部が冷却空気で冷
   却される半導体冷却装置において、外気と仕切られた収
   納室に前記放熱部を設け、前記収納室に、前記外気を吸
   入する吸気ダンパと、前記放熱部を冷却した前記冷却空
   気を排出する排気ダンパと、前記放熱部を冷却した前記
   冷却空気を前記放熱部に環流させる循環ダンパを設けた
   ことを特徴とする半導体冷却装置。