JP2010034215A - 車両用半導体冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】メインテナンスの手数を減少させることが可能な車両用半導体冷却装置を提供する。
【解決手段】車両用半導体冷却装置は、冷却風ダクト内にヒートシンク4を収容し、ヒートシンク4の素子取付部4bを電力変換用半導体素子に密着して取り付け、ヒートシンク4の放熱フィン4aを前記冷却風ダクト内の冷却風の通り道に置き、前記冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタ5a、5bを取り付け、前記冷却風ダクト内の前記入風口側若しくは排風口側に、前記入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす逆回転可能な冷却ファン6を設置した。
【選択図】図1
【解決手段】車両用半導体冷却装置は、冷却風ダクト内にヒートシンク4を収容し、ヒートシンク4の素子取付部4bを電力変換用半導体素子に密着して取り付け、ヒートシンク4の放熱フィン4aを前記冷却風ダクト内の冷却風の通り道に置き、前記冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタ5a、5bを取り付け、前記冷却風ダクト内の前記入風口側若しくは排風口側に、前記入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす逆回転可能な冷却ファン6を設置した。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両用半導体冷却装置に関する。
従来一般に、強制風冷タイプの車両用半導体冷却装置では、冷却風ダクト内への塵埃の侵入防止のために、冷却風ダクト入風口部分にエアフィルタが取り付けられている。このような車両用半導体冷却装置では、冷却風は冷却風ダクトの入風口から排風口へ一定の方向で流れるために、入風側に設置されているエアフィルタの入風口側の面に塵埃が堆積して目詰まりし、入風を妨げるようになる。このため、必要な冷却風量確保のためにはエアフィルタを定期的に清掃するメインテナンスが必要であった。
本発明は、上述した従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、メインテナンスの手数を減少させることが可能な車両用半導体冷却装置を提供することを目的とする。
本発明の1つの特徴は、ヒートシンクの素子取付部を電力変換用半導体素子に密着して取り付け、前記ヒートシンクの放熱フィンを冷却風ダクト内の冷却風の通り道に置き、前記冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、前記冷却風ダクト内の前記入風口側若しくは排風口側に、前記入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす逆回転可能な冷却ファンを設置した車両用半導体冷却装置である。
本発明の他の特徴は、ヒートシンクの素子取付部を電力変換用半導体素子に密着して取り付け、前記ヒートシンクの放熱フィンを冷却風ダクト内の冷却風の通り道に置き、前記冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、前記冷却風ダクト内の前記入風口側若しくは排風口側に、前記入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第1の冷却ファンと、前記排風口から入風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第2の冷却ファンとを設置した車両用半導体冷却装置である。
本発明のさらに他の特徴は、ヒートシンクの素子取付部を電力変換用半導体素子に密着して取り付け、前記ヒートシンクの放熱フィンを冷却風ダクト内の冷却風の通り道に置き、前記冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、前記冷却風ダクト内の前記入風口側に、前記入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第1の冷却ファンを設置し、前記冷却風ダクト内の前記排風口側に、前記排風口から入風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第2の冷却ファンを設置した車両用半導体冷却装置である。
本発明の車両用半導体冷却装置によれば、冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、冷却風ダクト内の入風口側若しくは排風口側に、入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす逆回転可能な冷却ファンを設置したので、この冷却ファンを定期的に逆方向に運転することにより、入風口側のエアフィルタにとっては冷却ファンの順方向の運転時に堆積した塵埃を冷却ファンの逆方向の運転時に排風口側から入風口側へ逆方向に流れる冷却風にて吹き飛ばすことができ、その結果、エアフィルタを自動的に清掃でき、エアフィルタ清掃のためのメインテナンス周期を長くして省メインテナンス化が図れる。
また、本発明の車両用半導体冷却装置によれば、冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、冷却風ダクト内の入風口側若しくは排風口側に、入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第1の冷却ファンと、排風口から入風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第2の冷却ファンとを設置したので、第1の冷却ファンと第2の冷却ファンとの運転を定期的に切り替えることにより、入風口側のエアフィルタにとっては第1の冷却ファンの運転時に堆積した塵埃を第2の冷却ファンの運転時に排風口側から入風口側へ逆方向に流れる冷却風にて吹き飛ばすことができ、また、排風口側のエアフィルタにとっては第2の冷却ファンの運転時に堆積した塵埃を第1の冷却ファンの運転時に入風口側から排風口側へ順方向に流れる冷却風にて吹き飛ばすことができ、その結果、エアフィルタを自動的に清掃でき、エアフィルタ清掃のためのメインテナンス周期を長くして省メインテナンス化が図れる。
さらに、本発明の車両用半導体冷却装置によれば、冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、冷却風ダクト内の入風口側に、入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第1の冷却ファンを設置し、冷却風ダクト内の排風口側に、排風口から入風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第2の冷却ファンを設置したので、第1の冷却ファンと第2の冷却ファンとの運転を定期的に切り替えることにより、入風口側のエアフィルタにとっては第1の冷却ファンの運転時に堆積した塵埃を第2の冷却ファンの運転時に排風口側から入風口側へ逆方向に流れる冷却風にて吹き飛ばすことができ、また、排風口側のエアフィルタにとっては第2の冷却ファンの運転時に堆積した塵埃を第1の冷却ファンの運転時に入風口側から排風口側へ順方向に流れる冷却風にて吹き飛ばすことができ、その結果、エアフィルタを自動的に清掃でき、エアフィルタ清掃のためのメインテナンス周期を長くして省メインテナンス化が図れる。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。尚、各実施の形態において、共通する構成要素には同一の符号を用いて説明する。
(第1の実施の形態)本発明の第1の実施の形態の車両用半導体冷却装置を、図1を参照して説明する。図1において、筐体1の内部は開放部2と密閉部3から構成されている。開放部2は冷却風ダクトとして使用する。開放部2と密閉部3の境界部にはヒートシンク4が取り付けられている。このヒートシンク4のフィン4aが開放部2側に、半導体素子取付部4bが密閉部3側になっている。一方、筐体1の開放部2で、ヒートシンク4の冷却風の流れる方向、つまり順方向である方向7a、逆方向である方向7bそれぞれに対応する面は開口させ、一方の開口である入風口側に第1のエアフィルタ5aを取り付け、他方の開口である排風口側に第2のエアフィルタ5bを取り付けてある。第1のエアフィルタ5aとヒートシンク4のフィン4aとの間には、順逆両方向の運転が可能な冷却ファン6を設置してある。この冷却ファン6は制御装置10により通常は正転させ、定期的に逆転させるように運転制御がなされる。
次に、上記構成の第1の実施の形態の車両用半導体冷却装置の動作を説明する。冷却ファン6が正転動作すると、開放部2の内部に冷却風が順方向7aに起こる。この冷却風がフィン4aを通過することにより、ヒートシンク4が冷却器として半導体素子取付部4bに設置されている素子を冷却する。冷却風は第1のエアフィルタ5aを通過後に開放部2に取り込まれるため、第1のエアフィルタ5aには、使用時間の経過とともに塵埃が堆積していくことになる。冷却ファン6の回転方向を逆転にした場合には冷却風は逆方向7bの方向に起こり、冷却風は第2のエアフィルタ5bから取り込まれるようになり、塵埃が第2のエアフィルタ5bに堆積することになる。
冷却風が、例えば順方向7aの方向に流れる状態にて長時間使用すると、第1のエアフィルタ5aへの塵埃の堆積量が増加していく。その結果、冷却風の取込み効率が低下し、冷却上必要な冷却性能が維持できなくなる。そのため、従来装置では入風側の第1のエアフィルタの清掃が定期的に必要となっていた。ところが、本実施の形態によれば、冷却ファン6の回転方向を逆転させることで、冷却風を順方向7aから逆方向7bに逆に流すことができ、その結果、逆転させるまでは入風フィルタとして働いていた第1のエアフィルタ5aに対して、塵埃が堆積している面の反対側の面から冷却風が通過することになり、堆積した塵埃を吹き飛ばして清掃できることになる。
このように、本実施の形態の車両用半導体冷却装置によれば、制御装置10により定期的に冷却ファン6の回転方向を逆転させるだけで冷却風の方向も逆転し、その結果、エアフィルタ5aを自動的に清掃でき、エアフィルタ清掃のためのメインテナンス周期を長くして省メインテナンス化が可能となる。尚、冷却ファン6の逆転運転期間は正転運転期間と同じ長さとする必要はなく、上記の入風側の第1のエアフィルタ5aに堆積した塵埃を必要十分に吹き飛ばすことができる時間だけ、定期的に逆転させる制御をすればよい。
(第2の実施の形態)本発明の第2の実施の形態の車両用半導体冷却装置を、図2を参照して説明する。本実施の形態では、第1の実施の形態における冷却ファン6の代わりに、第1、第2の冷却ファン8a,8bの2台を直列に設置している。第1、第2の冷却ファン8a,8bそれぞれは、一方向の回転時に十分な冷却風を発生するように最適設計されており、その時の風量は第1の実施の形態の冷却ファン6より多い。この第1、第2の冷却ファン8a,8bは、冷却風を発生する方向が互いに逆になっている。そしてここでは、第1の冷却ファン8aが順方向7aの冷却風を起こし、第2の冷却ファン8bが逆方向7bの冷却風を起こす設定にしてある。また、制御装置11はこれらの第1、第2の冷却ファン8a,8bそれぞれを定期的に運転する制御をする。
次に、上記構成の第2の実施の形態の車両用半導体冷却装置の動作を説明する。第1の冷却ファン8aが動作する時には、冷却風は順方向7aの方向に流れ、その時には第1の実施の形態より大きな冷却風量が得られる。この冷却風がフィン4aを通過することにより、ヒートシンク4が冷却器として半導体素子取付部4bに設置されている素子を冷却する。冷却風は入風側の第1のエアフィルタ5aを通過後に冷却風ダクトとしての開放部2に取り込まれるため、第1のエアフィルタ5aには使用時間の経過とともに塵埃が堆積していくことになる。
他方の第2の冷却ファン8bが動作する時には、冷却風は第1の冷却ファン8aが動作する時とは逆に逆方向7bの方向に流れ、その時も第1の実施の形態より大きな冷却風量が得られる。この逆方向7bの方向に流れる冷却風がフィン4aを通過することにより、ヒートシンク4が冷却器として半導体素子取付部4bに設置されている素子を冷却する。この時、冷却風は先には排風側であった第2のエァフィルタ5bから取り込まれるために、塵埃はエアフィルタ5bに堆積することになる。
本実施の形態の場合、第1、第2の冷却ファン8a,8bのどちらが動作するかにより、冷却風の流れる方向は順方向7aと逆方向7bとの間で変化する。冷却風が順方向7aの方向に流れる時には、第1のエアフィルタ5aが入風側のエアフィルタとして働くために塵埃が堆積し、冷却風が逆方向7bの方向に流れる時には、第2のエアフィルタ5bが入風側のエアフィルタとして働き、塵埃が堆積する。
冷却風が順方向7aの方向に流れる態様にて長時間使用すると、第1のエアフィルタ5aへの塵埃の堆積量が増加していく。その結果、冷却風の取込み効率が低下し、冷却上必要な冷却性能が維持できなくなるため、従来装置では入風側エアフィルタの清掃を定期的に行う必要があった。ところが、本実施の形態では、第1、第2の冷却ファン8a,8bの2台のどちらを動作させるかにより、冷却風の流れの方向を順方向7aから逆方向7bに切り替えることができる。その結果、逆転させるまでは入風フィルタとして働いていた第1のエアフィルタ5aには、塵埃が堆積している面の反対面から冷却風が通過することになり、堆積した塵埃が吹き飛ばされ、自動的に清掃されることになる。さらに、第1の実施の形態と比較してより大きな冷却風量を得られるため、ヒートシンク4の冷却性能が高い。
尚、本実施の形態の場合、制御装置11による第1、第2の冷却ファン8a,8bの運転の切り替えは定期的に同一時間ずつ交互に行うことができ、また第1の冷却ファン8aによる運転を主とし、定期的に一定時間だけ第2の冷却ファン8bによる運転に切り替えて行うように制御することもできる。
以上のように、第2の実施の形態の車両用半導体冷却装置では、定期的に運転する冷却ファンを切り替えることで冷却風の方向を逆転させるので、エアフィルタ5a,5bが自動的に清掃され、省メインテナンス化が可能となる。さらに第1の実施の形態より風量が大きくなることで、高い冷却性能を得ることができる。
(第3の実施の形態)本発明の第3の実施の形態の車両用半導体冷却装置を、図3を参照して説明する。本実施の形態では、第1の実施の形態における冷却ファン6の代わりに、2台の第1、第2の冷却ファン9a,9bを、その一方の第1の冷却ファン9aは入風口側の第1のエアフィルタ5aとフィン4aとの間に、他方の第2の冷却ファン9bは排風口側の第2のエアフィルタ5bとフィン4aとの間に設置してある。第1、第2の冷却ファン9a,9bはそれぞれ一方向の回転時に十分な冷却風を発生するように最適設計されており、その時の風量は第1の実施の形態の冷却ファン6より多い。第1の冷却ファン9aは冷却風を順方向7aの方向に起こすように回転し、第2の冷却ファン9bは冷却風を逆方向7bの方向に起こすように回転する。この運転制御は制御装置12により行う。
また、第1の冷却ファン9aと入風口側の第1のエアフィルタ5a、第2の冷却ファン9bと排風口側の第2のエアフィルタ5bは、それぞれ冷却ファンとエアフィルタとの間が機構的に剛体により繋がった構造にして、冷却ファン各々の振動がエアフィルタ各々に伝達するようにしてある。そして、エアフィルタ部分の固有振動数は、冷却ファンの定常動作時に発生する振動数より低い構成にして、各冷却ファンが起動して定常動作速度に到達するまでに発生する上記の固有振動数と同一の周波数の振動をしている時に共振するようにしてある。
次に、上記構成の第3の実施の形態の車両用半導体冷却装置の動作を説明する。一方の順方向の第1の冷却ファン9aが動作する時には、冷却風は順方向7aの方向に流れ、その時に第1の実施の形態より大きな冷却風量が得られる。この冷却風がフィン4aを通過することにより、ヒートシンク4が冷却器として半導体素子取付部4bに設置されている素子を冷却する。冷却風は入風口側の第1のエアフィルタ5aを通過後に冷却風ダクトとしての開放部2に取り込まれるため、第1のエアフィルタ5aには使用時間の経過とともに塵埃が堆積していくことになる。
他方の逆方向の第2の冷却ファン9bが動作する時には、冷却風が第1の冷却ファン9aが動作する時とは逆の逆方向7bに起こり、その時にも第1の実施の形態より大きな冷却風量が得られる。この冷却風がフィン4aを通過することにより、ヒートシンク4が冷却器として半導体素子取付部4bに設置されている素子を冷却する。この時には、冷却風は元は排風口側であった第2のエァフィルタ5bから取り込まれるために、塵埃は第2のエアフィルタ5bに堆積することになる。
第1、第2の冷却ファン9a,9bのどちらが動作するかにより、冷却風は順方向7aと逆方向7bとの間で変化する。冷却風が順方向7aの時には、第1のエアフィルタ5aが入風側のエアフィルタとして働くためにその入風側の面に塵埃が堆積し、冷却風が逆方向7bの方向の時には、元は排風側であった第2のエアフィルタ5bが入風側のエアフィルタとして働くためにその入風側の面に塵埃が堆積する。第1、第2の冷却ファン9a,9bについては、各々が停止状態から定常回転速度に達する途中、エアフィルタ5a,5bの固有振動数付近で動作し、その時にエアフィルタ5a,5bは共振により大きく振動することになる。
冷却風が順方向7aの方向に流れる状態で長時間使用すると、第1のエアフィルタ5aへの塵埃の堆積量が増加していく。その結果、冷却風の取込み効率が低下し、冷却上必要な冷却性能が維持できなくなるため、従来装置では入風側エアフィルタの清掃を定期的に行う必要があった。ところが、本実施の形態では、第1、第2の冷却ファン9a,9bのどちらを動作させるかにより、冷却風の方向も順方向7aから逆方向7bに切り替えることができる。その結果、逆転させるまでは入風側フィルタとして働いていた第1のエアフィルタ5aには、塵埃が堆積している面の反対面から冷却風が通過することになり、堆積した塵埃が吹き飛ばされて自動的に清掃されることになる。さらに、第1の実施の形態と比較して、大きな冷却風量を得られるため、ヒートシンク4の冷却性能が高い。また、第1、第2のエアフィルタ5a,5bには第1、第2の冷却ファン9a,9bの動作時に共振による振動が発生するためにこの振動によっても第1、第2のエアフィルタ5a,5bに堆積している塵埃をふるい落とすことができ、第1、第2の実施の形態に比べて、より効果的に塵埃を清掃することが可能である。
以上に加えて、第1、第2の冷却ファン9a,9bの2台を、吸い込みまたは押し込みと同条件で使用することになるため、冷却風量は順方向7a、逆方向7bとも方向によらず同一とすることが可能であり、ヒートシンク4では一定の冷却性能が得られる。
尚、本実施の形態の場合にも、制御装置12による第1、第2の冷却ファン9a,9bの運転の切り替えは定期的に同一時間ずつ交互に行うことができ、また第1の冷却ファン9aによる運転を主とし、定期的に一定時間だけ第2の冷却ファン9bによる運転に切り替えて行うように制御することもできる。
以上のように、本実施の形態の車両用半導体冷却装置によれば、動作する冷却ファンを定期的に変えることで冷却風の方向を逆転させ、エアフィルタを自動的に清掃することができるので省メインテナンス化が可能となる。さらに本実施の形態によれば、第1の実施の形態より風量が大きくなることで、高い冷却性能を得ることができる。また、エアフィルタを共振させる構造にしたことにより、エアフィルタの塵埃をより効果的に除去することが可能である。さらに、冷却風の方向によらず一定の冷却性能を得ることができる。
1…筐体
2…開放部
3…密閉部
4…ヒートシンク
4a…フィン
4b…半導体素子取付部
5a,5b…エアフィルタ
6…冷却ファン
7a,7b…冷却風の方向
8a,8b…冷却ファン
9a,9b…冷却ファン
10,11,12…制御装置
2…開放部
3…密閉部
4…ヒートシンク
4a…フィン
4b…半導体素子取付部
5a,5b…エアフィルタ
6…冷却ファン
7a,7b…冷却風の方向
8a,8b…冷却ファン
9a,9b…冷却ファン
10,11,12…制御装置
Claims (4)
- ヒートシンクの素子取付部を電力変換用半導体素子に密着して取り付け、前記ヒートシンクの放熱フィンを冷却風ダクト内の冷却風の通り道に置き、
前記冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、
前記冷却風ダクト内の前記入風口側若しくは排風口側に、前記入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす逆回転可能な冷却ファンを設置したことを特徴とする車両用半導体冷却装置。 - ヒートシンクの素子取付部を電力変換用半導体素子に密着して取り付け、前記ヒートシンクの放熱フィンを冷却風ダクト内の冷却風の通り道に置き、
前記冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、
前記冷却風ダクト内の前記入風口側若しくは排風口側に、前記入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第1の冷却ファンと、前記排風口から入風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第2の冷却ファンとを設置したことを特徴とする車両用半導体冷却装置。 - ヒートシンクの素子取付部を電力変換用半導体素子に密着して取り付け、前記ヒートシンクの放熱フィンを冷却風ダクト内の冷却風の通り道に置き、
前記冷却風ダクトの入風口、排風口それぞれにエアフィルタを取り付け、
前記冷却風ダクト内の前記入風口側に、前記入風口から排風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第1の冷却ファンを設置し、
前記冷却風ダクト内の前記排風口側に、前記排風口から入風口に向かう方向に流れる冷却風を起こす第2の冷却ファンを設置したことを特徴とする車両用半導体冷却装置。 - 前記第1の冷却ファンと入風口側のエアフィルタとの間、及び前記第2の冷却ファンと排風口側のエアフィルタとの間は前記第1の冷却ファンの振動、第2の冷却ファンの振動それぞれが前記エアフィルタそれぞれに伝達する構造にし、前記エアフィルタそれぞれの部分の固有振動数を第1の冷却ファン、第2の冷却ファンそれぞれの定常動作時に発生する振動数よりも低くしたことを特徴とする請求項3に記載の車両用半導体冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008193506A JP2010034215A (ja) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | 車両用半導体冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008193506A JP2010034215A (ja) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | 車両用半導体冷却装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Country Status (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2008
- 2008-07-28 JP JP2008193506A patent/JP2010034215A/ja active Pending
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