CN112805826A - 冷却装置 - Google Patents

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CN112805826A CN201880098417.2A CN201880098417A CN112805826A CN 112805826 A CN112805826 A CN 112805826A CN 201880098417 A CN201880098417 A CN 201880098417A CN 112805826 A CN112805826 A CN 112805826A
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江森健太
新井田淳平
山口滋春
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Nissan Motor Co Ltd
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Renault SAS
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种冷却装置。该冷却装置具有：接合有发热体的散热器、产生对散热器进行冷却的主流的主流产生装置、以及电产生诱导流的诱导流产生装置，诱导流产生装置设置于与散热器对置的支承部件。

Description

冷却装置
技术领域
本发明涉及冷却装置。
背景技术
因为在转换器等电力转换装置中包括半导体、电容器、或者线圈等成为发热主要部件的电子配件，所以安装有对上述部件进行冷却的散热器。另一方面，在上述电力转换装置中，从实现大功率化及小型化的角度出发，需要高密度地构成各回路主要部件及冷却结构。
然而，因为电力转换装置内的发热密度会由于高密度化而上升，所以需要具有更高的冷却性能。在此，散热器的冷却性能通常依赖于其体积(热容量)、材料(热传导率)、以及对应于形状的表面积(传热面积)。
因此，为了提高冷却性能，要求增大散热器自身，并导致电力转换装置整体大型化。因此，从抑制散热器自身增大、且实现冷却性能的提高的角度出发，正在研究改善散热器的材料及形状。
在(日本)JP2013-016569A中，已经提出一种使用上述散热器的冷却装置。在该冷却装置中，已经提出经由构成制冷剂流路的多个管道向安装有发热体的散热器喷射制冷剂的冷却装置。
发明内容
然而，在上述现有的冷却装置中，为了通过制冷剂的湍流对散热器进行冷却而设有多个管道，因而冷却装置整体的结构增大且复杂。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够抑制大型化且适当地调节制冷剂流通路的冷却装置。
根据本发明的一个实施方式，能够提供一种冷却装置，该冷却装置具有：接合有发热体的散热器、产生对散热器进行冷却的主流的主流产生装置、以及电产生诱导流的诱导流产生装置。而且，诱导流产生装置设置于与散热器对置的支承部件。
附图说明
图1是说明本发明第一实施方式的冷却装置的结构的剖视图。
图2是图1的A-A’线向视剖面图。
图3是图1的B-B’线向视剖面图。
图4是说明第1-1变形例的冷却装置的结构的剖视图。
图5是说明第1-2变形例的冷却装置的结构的剖视图。
图6是说明第1-3变形例的冷却装置的结构的立体图。
图7是从Z轴正方向侧观察图6的支承部件的主要部分的俯视图。
图8是说明第二实施方式的等离子体促动器的结构的剖视图。
图9是说明设有等离子体促动器的冷却装置的结构的剖视图。
图10是说明第2-1变形例的冷却装置(等离子体促动器处于断开状态)的结构的剖视图。
图11是说明第2-1变形例的冷却装置(等离子体促动器处于接通状态)的结构的剖视图。
图12是说明第三实施方式的冷却装置(等离子体促动器处于断开状态)的结构的剖视图。
图13是说明第三实施方式的冷却装置(等离子体促动器处于接通状态)的结构的剖视图。
图14是说明第四实施方式的冷却装置的结构的剖视图。
图15是图14的A-A’线向视剖面图。
图16是图14的冷却装置的主要部分的立体图。
图17是说明第4-1变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图18是说明第4-2变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图19是说明第4-3变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图20是说明第4-4变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图21是说明第4-5变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图22是说明第4-6变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图23是说明第4-7变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图24是表示沿箭头AR的方向观察图23后的结构的图。
图25是说明第五实施方式的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图26是说明第5-1变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图27是说明第5-2变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
图28是说明第5-3变形例的冷却装置的结构的主要部分的立体图。
具体实施方式
下面，参照附图等，针对本发明的各实施方式进行说明。需要说明的是，在各实施方式及其变形例的说明中使用的附图概括地表示各实施方式的结构的主要部件。
(第一实施方式)
下面，针对第一实施方式进行说明。
图1是说明本实施方式的冷却装置10的结构的流动方向的剖视图。另外，图2是图1的A-A’线向视剖面图。图3是图1的B-B’线向视剖面图。
如图所示，冷却装置10具有：发热体1、构成本实施方式的散热器的散热器主体2、产生诱导流If的诱导流产生装置3、作为产生主流Mf的主流产生装置的风扇4、以及与散热器主体2对置而配置的支承部件9。发热体1是在马达、发动机、以及家电等电子设备中包含的各种发热主要部件。特别是作为发热体1，可以假设为半导体、半导体的模制封装件、电容器以及线圈等电子配件。
散热器主体2是将发热体1所产生的热量向周围的气氛中释放的构造物。在本实施方式中，散热器主体2形成为板状部件。而且，在散热器主体2的一方侧(Z轴负方向侧)的表面即第一表面2a接合有发热体1。
散热器主体2例如由铜或铝等热传导率比较高的金属制材料、或者FR4(FlameRetardant Type 4：耐燃材料类型4)或陶瓷等热传导率比较高的非金属制材料构成。
诱导流产生装置3在与散热器主体2的第一表面2a的背面即第二表面2b对置的支承部件9的表面9a上设置。特别是诱导流产生装置3遍及支承部件9的表面9a的Y轴向上伸展区域的整个域延伸而设置。诱导流产生装置3在X轴向的一方侧(图中为X轴负方向)具有诱导流产生部3a。因此，诱导流产生装置3可以向图2上的X轴负方向产生诱导流If。
需要说明的是，发热体1与支承部件9的表面9a之间的Y方向的宽度的关系可以适当调整，以使诱导流If根据发热体1的宽度及热量、热量向散热器主体2扩展的面积为对热传递有效的宽度。
更详细地说，诱导流产生装置3是对周围的相(空气、氮气或氩气等惰性气体等的气相、或水等液相)中的分子进行电作用，通过向该气氛中的电荷分布施加偏压而施加压力差，从而产生诱导流If的装置。需要说明的是，在下面，为了便于说明，以周围的相是空气(空气层7)为前提。然而，下面的说明也同样适用于其它的气相或者液相。
另外，本实施方式的诱导流产生装置3相对于发热体1在主流Mf的流动方向(X轴向)上配置在上游。
风扇4考虑到根据被假设为发热体1的配件或者设备的形式及设置空间所要求的风量及风速等因素，由DC/AC轴流风扇或者鼓风机等适当构成。需要说明的是，在散热器主体2设有散热片6的情况下，优选构成与该散热片6的形式对应的类型的风扇4。
另外，在本实施方式中，风扇4设置于散热器主体2的X轴向的一端部(图1的左侧端部)的附近。
利用该结构，通过驱动风扇4，使主流Mf在散热器主体2的第二表面2b与支承部件9的表面9a之间向X轴正方向流动。另一方面，如上所述，诱导流If从诱导流产生装置3向X轴负方向流动。因此，根据本实施方式的结构，主流Mf的流动方向与诱导流If的流动方向相互大致平行且大致相反。
因此，来自风扇4的主流Mf被来自诱导流产生装置3的反向诱导流If阻挡，由此被引导向散热器主体2的第二表面2b的方向(Z轴负方向)。特别是在本实施方式中，因为诱导流产生装置3相对于发热体1在主流Mf的流动方向上配置在上游，所以主流Mf在发热体1的上游由该诱导流If被引导向第二表面2b的方向。特别是相对流速较高的主流Mf流动的中心位置Cf被引导而接近发热体1。由此，能够促进从散热器主体2的第二表面2b向空气层7的热传递。
在具有上述结构的冷却装置10中，发热体1的热量首先向散热器主体2传递。然后，传递至散热器主体2的热量在该散热器主体2中扩散，并且向Z轴负方向(诱导流产生装置3的方向)传导。
另一方面，诱导流产生装置3所产生的诱导流If沿散热器主体2的第二表面2b向X轴正方向流动，促进散热器主体2的第二表面2b与空气层7之间的热传递。特别是因为诱导流If能够在发热体1正下方的与散热器主体2相接的空气层7的界面流动，所以能够抑制在固体流体间产生的隔热层这样的边界层过度发展。其结果是，能够以较少的诱导流If的流量有效地实行冷却。
根据具有如上说明的结构的本实施方式，具有如下的作用效果。
在本实施方式的冷却装置10中，具有：作为接合有发热体1的散热器的散热器主体2、作为产生对散热器主体2进行冷却的主流Mf的主流产生装置的风扇4、以及电产生诱导流If的诱导流产生装置3。而且，诱导流产生装置3设置于与散热器主体2对置的支承部件9。
由此，能够由诱导流产生装置3产生的诱导流If调节对从发热体1向散热器主体2传递的热量进行冷却的风扇4的主流Mf的流动方向。因此，能够向散热器主体2的发热体1的附近等相对热量增高的部分引导主流Mf，促进该部分的热传递，并且能够在散热器主体2中相对热量较低的部分(远离发热体1的部分)降低主流Mf的流速，抑制压力损失。作为结果，能够进一步提高发热体1的冷却效率。
另外，在本实施方式中，诱导流产生装置3配置为产生将主流Mf的流动向散热器主体2的方向(图1的Z轴负方向)引导的诱导流If。
由此，因为来自风扇4的主流Mf的流动集中在散热器主体2的周边，所以能够提高散热器主体2的周边的流速。因此，能够进一步促进散热器主体2与空气层7之间的热传递，并进一步提高冷却性能。
特别是在本实施方式中，诱导流产生装置3及风扇4被配置为使主流Mf的流动方向及诱导流If的流动方向相互大致平行且大致相反。
由此，在诱导流产生装置3的诱导流产生位置(诱导流产生部3a)的周边，能够阻挡主流Mf的流动。因此，能够将主流Mf的流动向与设有诱导流产生装置3的支承部件9对置的散热器主体2的方向引导。作为结果，能够提高散热器主体2的周边的冷却风的流速，并能够进一步提高冷却性能。
另外，在本实施方式中，诱导流产生装置3配置在主流Mf的流动方向的发热体1的上游位置(图1中的X轴负方向侧)。
由此，通过诱导流If的作用，能够使主流Mf被向散热器主体2的方向引导并集中的部分(流量/流速较高的部分)在散热器主体2的周边与和发热体1相对接近的部位接触。作为结果，能够进一步促进散热器主体2与空气层7之间的热传递，进一步提高对发热体1的冷却性能。
需要说明的是，作为本实施方式的发热体1，假设是在马达、发动机、以及家电等电子设备内设置的电子配件。即，能够将半导体、电容器、以及线圈等通过通电而发热的电子配件作为发热体1，应用本实施方式的冷却装置10的结构。因此，能够提供用于冷却电子配件的适合的结构。
下面，针对第一实施方式的各第1-1～第1-3变形例进行说明。
(第1-1变形例)
图4是第1-1变形例的冷却装置10的剖视图。如图所示，在本第1-1变形例的冷却装置10中，为了使诱导流If向散热器主体2流动，诱导流产生装置3以诱导流产生部3a面向Z轴负方向的状态设置于支承部件9。
利用该结构，来自风扇4的主流Mf的流动方向由诱导流If引导向散热器主体2的方向。
根据如上说明的本变形例的冷却装置10，诱导流产生装置3被配置为在将主流Mf的流动向散热器主体2引导的方向上产生诱导流If。另外，诱导流产生装置3及风扇4被配置为使主流Mf的流动方向及诱导流If的流动方向相互大致平行且大致相反。此外，配置使诱导流If的流动相对于从支承部件9朝向散热器主体2的方向大致正交。
利用该结构，能够相对于来自风扇4的主流Mf，使诱导流If从与主流Mf的流动方向大致正交的方向撞击而流动。即，能够以与图1所示的主流Mf的流动方向及诱导流If的流动方向相互大致平行且大致相反的结构不同的方式，实现产生将主流Mf的流动向散热器主体2引导的方向上的诱导流If的结构。作为结果，在即使根据冷却装置10的各用途而存在风扇4等的设置位置等不同的设计差异的情况下，也能够根据该设计的差异更广泛地实现为了将主流Mf向散热器主体2引导而产生诱导流If的结构。
需要说明的是，使在支承部件9设置的诱导流产生装置3的诱导流If的流动方向为面向散热器主体2的方向的具体结构不限于在本变形例中说明的结构。例如，也可以配置相对于主流Mf大致平行地产生诱导流If的两个诱导流产生装置3，以使各个诱导流产生部3a在支承部件9的表面9a上相互对置，通过使从各个诱导流产生部3a产生的诱导流If彼此碰撞，产生面向垂直方向(散热器主体2的方向)的合成的诱导流If。即，也可以使多个诱导流产生装置3产生的诱导流If合成，产生向散热器主体2方向的流动。
(第1-2变形例)
图5是第1-2变形例的冷却装置10的剖视图。如图所示，在本第1-2变形例的冷却装置10中，诱导流产生装置3相对于发热体1设置于主流Mf的流动方向的下游(图5中的X轴正方向侧)。
特别是图5所示的冷却装置10假设相对于在图1～图4等中说明的其它的冷却装置10进一步配置在主流Mf的流动方向的下游侧。即，本变形例的主流Mf在设置于上游侧的其它冷却装置10中用于冷却，与刚从风扇4产生的主流Mf相比，保有高热量。
而且，诱导流产生装置3以使诱导流产生部3a面向X轴正方向的状态设置于支承部件9的表面9a。因此，诱导流产生装置3所产生的诱导流If的流动相对于来自风扇4的主流Mf大致平行。
根据本变形例的结构，来自风扇4的主流Mf由来自诱导流产生部3a的诱导流If引导向支承部件9的表面9a的方向。因此，能够使主流Mf的流动的中心位置Cf靠近支承部件9。
根据如上说明的本变形例的冷却装置10，诱导流产生装置3配置为在将主流Mf的流动向支承部件9引导的方向上产生诱导流If。
由此，能够使主流Mf的流动向支承部件9侧靠近，远离设有冷却对象即发热体1的散热器主体2。因此，例如在主流Mf已经在上游侧的冷却中应用而保有热量、并且从冷却的角度出发不优选使该主流Mf与散热器主体2接触的情况下，能够使该流动远离散热器主体2。
另外，通过使主流Mf的流动向支承部件9侧靠近，能够适当地改变散热器主体2与支承部件9之间的空气层7的压力分布。
此外，根据本变形例的冷却装置10，诱导流产生装置3配置为相对于主流Mf的流动大致平行且大致同向。
由此，通过诱导流If的作用，引导主流Mf的流动沿着该诱导流If的流动方向。因此，通过调整诱导流产生装置3的配置这样简单的结构，能够实现用于使主流Mf的流动向支承部件9侧靠近的具体的方式。
此外，在本实施方式中，诱导流产生装置3配置在主流Mf的流动方向上的发热体1的下游位置(图5中的X轴正方向侧)。
由此，能够在发热体1的上游发挥将已在冷却中使用而保有热量的主流Mf向支承部件9的方向引导的诱导流If的作用。而且，通过这样在发热体1的上游位置使主流Mf向支承部件9靠近，能够与该支承部件9的周边未主动进行热传递的流体混合。其结果是，能够降低主流Mf的温度。
(第1-3变形例)
图6是第1-3变形例的冷却装置10的立体图。另外，图7是从Z轴正方向侧观察图6的支承部件9后的主要部分的俯视图。如图所示，在本第1-3变形例的冷却装置10中，诱导流产生装置3以诱导流产生部3a面向Y轴负方向的状态设置于支承部件9的表面9a。
另外，风扇4配置为与上述图1的冷却装置10相同地使主流Mf的流动沿着X轴正方向。此外，发热体1在散热器主体2的第一表面2a的靠近X轴正方向且Y轴负方向的位置(在图6中左且纸面进深侧的位置)进行配置。
根据本变形例的冷却装置10的结构，主流Mf的流动及诱导流If的流动相互大致正交，且诱导流If的流动与散热器主体2的第二表面2b大致平行。
根据如上说明的本变形例的冷却装置10，诱导流产生装置3及风扇4配置为，使主流Mf的流动及诱导流If的流动相互大致正交，且诱导流If的流动与散热器主体2的面即第二表面2b大致平行。
由此，能够使诱导流If与主流Mf碰撞，改变该主流Mf的流动方向。因此，能够将主流Mf的流动集中在具有相对较高的热量的冷却需求较高的部分，能够有助于进行更有效的冷却。
特别是在本变形例中，发热体1在第一表面2a的靠近X轴正方向且Y轴负方向的位置进行设置。由此，能够在与设有发热体1的第一表面2a对置的第二表面2b的周边位置(下面也称为“发热体对置位置P1”)集中主流Mf的流动，并且能够进一步提高冷却效率。
上面，根据说明的第一实施方式、以及各第1-1～第1-3变形例的冷却装置10的结构，对应于各个诱导流产生装置3或者风扇4的配置方式，能够在诱导流If的作用下，将主流Mf的流动调节为期望的方向。因此，在包含有导体、半导体的模制封装件、电容器、以及线圈等发热的电子配件的电子设备等中，即使不设置调节主流Mf的通路的隔壁等，也能够控制该主流Mf的流动。
需要说明的是，也可以构成具有第一实施方式及各第1-1～第1-3变形例中分别说明的诱导流产生装置3之中的至少两个的冷却装置10。即，也可以构成任意地具有图1～图3中说明的诱导流产生装置3、图4中说明的诱导流产生装置3、以及图6～图7中说明的诱导流产生装置3之中的至少两个的冷却装置10。由此，能够实现对应于用途的适合的冷却装置10。
(第二实施方式)
下面，针对第二实施方式进行说明。需要说明的是，对于与第一实施方式相同的主要部件使用相同的标记，省略其说明。
图8是说明第二实施方式的等离子体促动器17的结构的剖视图。
如图所示，在第一电极12与接地的第二电极13之间夹持电介质14而构成等离子体促动器17。而且，等离子体促动器17与电源装置15连接。需要说明的是，在等离子体促动器17的上部及下部施加有规定的绝缘层。
第一电极12及第二电极13在Z轴向上设置在相互错位的位置上。另外，第一电极12及第二电极13由铜、铝、或铁等金属材料构成。第一电极12及第二电极13例如由厚度为数百um数量级的铜带构成。
电介质14由规定的绝缘材料构成。特别是作为该绝缘材料，从对于高电压的耐受性及高绝缘性的角度出发，优选采用聚四氟乙烯、聚酰亚胺、或者尼龙。只要是上述绝缘材料，即使厚度为数百um数量级，也能够对于数kV左右的高电压确保耐受性。
另外，第二电极13及电介质14在Y轴向(图23的纸面正交方向)上错位而设置。即，第二电极13及电介质14在Z轴向上相互不重合地进行设置。
而且，本实施方式的等离子体促动器17构成为使Z轴向的整体厚度例如为1mm以下程度。
电源装置15由交流电源构成，分别与等离子体促动器17的第一电极12及第二电极13连接。即，通过电源装置15向等离子体促动器17施加交流电压，从第一电极12向X轴正方向侧产生等离子体气氛16。通过电作用于空气分子而使该等离子体气氛16中的离子移动，能够产生沿X轴正方向流动的诱导流If。即，第一电极12用作为诱导流产生部3a。
在此，尽管由等离子体促动器17生成的诱导流If从第一电极12向X轴正方向产生，但流速在X轴正方向上与等离子体气氛16偏离规定距离的位置P2上最大。这是因为等离子体气氛16中的带电粒子因库仑力而产生体积力，开始加速，并在偏离上述规定距离的位置上达到一定的速度。
需要说明的是，与上述的诱导流If所产生的等离子体气氛16的规定距离虽然因电源装置15的施加交流电压的频率、电极材料以及电介质14的材料而不同，但例如为数mm～数cm。
例如，在电源装置15的施加电压(施加交流电压的有效值)为数kV左右且交流频率为20kHz以下程度的情况下，位置P2是与等离子体气氛16偏离2cm左右的位置部分。
因此，等离子体促动器17的设置位置优选考虑诱导流If的流速最大的位置P2而适当进行调节。
图9是说明具有等离子体促动器17的冷却装置10的结构的剖视图。
如图所示，本实施方式的冷却装置10为采用等离子体促动器17作为图1中说明的冷却装置10的诱导流产生装置3的结构。更详细地说，第二电极13及电介质14与支承部件9的表面9a连接。需要说明的是，也可以在等离子体促动器17与支承部件9的表面9a之间适当设置绝缘材料。
这样，通过冷却装置10的诱导流产生装置3采用等离子体促动器17，能够较薄地形成诱导流产生装置3。由此，能够进一步适当地抑制等离子体促动器17自身阻挡流体沿散热器主体2的第二表面2b流动这样的事态发生。
另外，只要是等离子体促动器17，就能够电控制诱导流If。更详细地说，通过切换电源装置15供给电源的接通/断开，能够对产生诱导流If的状态与不产生诱导流If的状态进行切换。通过该电源供给的接通/断开的切换，能够扰乱主流Mf的流动，促进湍流，从而使热传递提高。此外，在不需要产生诱导流If的状况下，通过使电源供给为断开状态，能够抑制因诱导流If的作用而产生的压力损失。此外，通过适当调节电源装置15的施加电压的大小，能够调节诱导流If的流速/流量。
需要说明的是，在本实施方式的冷却装置10中，等离子体促动器17设置于与接合有发热体1的散热器主体2分体的支承部件9。因此，能够抑制因等离子体促动器17的操作产生的功率损耗而引起的热量向发热体1的附近传递。
根据具有如上说明的结构的本实施方式的冷却装置10，具有如下的作用效果。
在本实施方式的冷却装置10中，诱导流产生装置3具有在第一电极12及第二电极13之间存在电介质14而形成的等离子体促动器17。
由此，能够实现产生促进发热体1的冷却的诱导流If的结构，而不会伴随有冷却装置10的整体尺寸及体积的大幅度增加。特别是因为等离子体促动器17能够比较小型地形成，所以能够进一步适当地抑制诱导流产生装置3自身阻挡流体沿着散热器主体2的第二表面2b流动这样的事态发生。
特别是随着等离子体促动器17的操作而会产生热量。与此相对，在本实施方式的冷却装置10中，因为是在与接合有发热体1的散热器主体2分体的支承部件9设有等离子体促动器17的结构，所以能够抑制等离子体促动器17与发热体1之间的热干扰。
另外，通过对于等离子体促动器17的电控制或者构成材料的选择，能够使产生诱导流If的区域比较小。因此，能够实现既减少冷却装置10整体对压力损失的影响、又生成用于冷却的流动的结构。
此外，本实施方式的冷却装置10还包括作为控制向等离子体促动器17施加的交流电压的大小及频率的控制装置的电源装置15。
由此，能够通过电源装置15电控制诱导流If的流速及流量。因此，通过由电源装置15调节诱导流If的流速及流量，也能够适当调节主流Mf的流动(流动的中心位置Cf)。因此，与使用隔壁等已有的被动配件(流路的结构等)相比，能够以高响应性控制该主流Mf的流动，并且能够进行对应于发热体1及冷却装置10的状态的实时性控制。
此外，在本实施方式中，等离子体促动器17在与接合于散热器主体2的第一表面2a的发热体1对置的第二表面2b的位置(发热体对置位置P1)上，在与发热体1偏离规定距离的位置上进行配置。
由此，能够在热量相对较高的散热器主体2的部分施加流速较高的状态的诱导流If，所以能够更有效地进行冷却。特别是在本实施方式中，因为在等离子体促动器17所生成的诱导流If的流速最大的位置P2上配置有发热体1的中心位置Cf，所以进一步提高冷却的效率。另外，通过与等离子体促动器17偏离而配置发热体1，也能够抑制因等离子体促动器17的发热而对发热体1的热干扰。
下面，针对第二实施方式的第2-1变形例进行说明。需要说明的是，在用于说明第2-1变形例的图10及图11中，为了简化附图，未图示上述的第一电极12、第二电极13、以及电介质14等等离子体促动器17的具体结构。
(第2-1变形例)
图10及图11是说明第2-1变形例的冷却装置10的结构的剖视图。特别是在图10中，表示了风扇4产生主流Mf、而等离子体促动器17为断开状态(未施加有交流电压的状态)的情况下的冷却装置10。另外，在图11中，表示了风扇4产生主流Mf、且等离子体促动器17为接通状态(施加有交流电压的状态)的情况下的冷却装置10。
如图所示，本变形例的冷却装置10为将散热器主体2、等离子体促动器17、风扇4、以及支承部件9收纳在筐体5的形式。另外，虽然未图示，但电源装置15例如配置在筐体5的外部，经由筐体5的配线孔与等离子体促动器17配线连接。
筐体5由金属材料或者树脂材料构成。特别是在发热体1为电子配件、且由铝等金属材料构成筐体5的情况下，优选在该筐体5的表面实施氧化铝膜处理等绝缘处理。而且，本实施方式的支承部件9设置在图10及图11上的筐体5的下部(Z轴正方向侧的一端)。更详细地说，支承部件9构成为筐体5的一壁面。
在本变形例的冷却装置10中，通过风扇4的操作，在图中左侧从筐体5的入口5a引入主流Mf。然后，被引入的主流Mf在筐体5内应用在散热器主体2的冷却中，从筐体5的出口5b排出。
因此，当是本变形例的结构时，来自风扇4的主流Mf及诱导流If维持在筐体5内而不会扩散，能够在散热器主体2的第二表面2b与支承部件9的表面9a之间的空气层7流动。因此，能够更有效地实行散热器主体2与空气层7之间的热传递，冷却性能进一步提高。另外，能够利用筐体5更可靠地防止自外部的暴露及触电等。
另外，在本变形例中，在散热器主体2及支承部件9分别设有多个发热体1及等离子体促动器17(在图10及图11中分别为两个)。特别是各等离子体促动器17在主流Mf的流动方向上设置在比各发热体1更靠上游位置(靠近X轴负方向的位置)上。另外，各等离子体促动器17也可以配置为使诱导流If在与主流Mf的流动大致相反方向(X轴负方向)上流动。
根据本变形例，即使在设有多个冷却对象即发热体1的情况下，通过相应地分别设置等离子体促动器17，能够产生诱导流If，将主流Mf的流动向各发热体1各个发热体对置位置P1引导。由此，能够实现更有效的冷却。
另外，在等离子体促动器17的断开状态(参照图10)下，主流Mf的流动的中心位置Cf维持在散热器主体2与支承部件9之间的Z轴向的大致中央。即，主流Mf的流动不受诱导流If的影响，是抑制产生湍流、且抑制压力损失的状态。
另一方面，在等离子体促动器17为接通状态(参照图11)的情况下，能够得到将上述的主流Mf的流动向各发热体1各个发热体对置位置P1引导的作用。
因此，根据需要切换等离子体促动器17的接通状态与断开状态，由此而能够实时地控制主流Mf的流动。
此外，在本变形例的冷却装置10中，支承部件9作为包围散热器主体2的筐体5的一部分而被构成。
这样，通过将散热器主体2收纳在筐体5内，能够抑制主流Mf及诱导流If的扩散，有效地实行冷却。另外，能够将在支承部件9设置的等离子体促动器17或者与散热器主体2接合的电子配件等发热体1等具有比较高的电压的配件与外部隔离，能够更可靠地防止暴露及触电等。
此外，通过将筐体5的一部分构成为支承部件9，与在筐体5内部额外构成支承部件9的情况相比，能够节省空间。作为结果，也能够有助于冷却装置10整体的小型化。
(第三实施方式)
下面，针对第三实施方式进行说明。需要说明的是，对于与第一实施方式或者第二实施方式相同的主要部件使用相同的标记，省略其说明。
图12及图13是说明第三实施方式的冷却装置10的结构的剖视图。特别是在图12中，表示了风扇4产生主流Mf、而等离子体促动器17为断开状态(未施加有交流电压的状态)的情况下的冷却装置10。另外，在图13中，表示了风扇4产生主流Mf、且等离子体促动器17为接通状态(施加有交流电压的状态)的情况下的冷却装置10。需要说明的是，在图12及图13中，为了简化附图，未图示上述的第一电极12、第二电极13、以及电介质14等等离子体促动器17的具体结构。
在本实施方式的冷却装置10中，在散热器主体2的第二表面2b设有散热片6。
散热片6是将从发热体1经由散热器主体2而传递的热量从其表面6a向空气层7释放的部件。即，散热片6是以进一步扩大散热器与空气层7之间的传热区域(表面积)为目的而构成的结构。
散热片6形成为从散热器主体2的第二表面2b向图12及图13中的下方、即支承部件9伸展的剖视为大致长方形状的形状。而且，本实施方式的散热片6沿Y轴向以大致恒定的间距而设有多个(在图12及图13中为四个)，整体构成为梳齿形状。
另外，散热片6由与散热器主体2相同的材料或者不同的材料构成。即，散热片6例如由铜或铝等热传导率比较高的金属制材料或者FR4或陶瓷等热传导率比较高的非金属制材料构成。
需要说明的是，在散热器主体2由金属等导电材料形成的情况下，通过由热传导率比较高的非导电材料形成散热片6，能够确保散热器主体2与散热片6之间的热传导性能，并且赋予绝缘功能。另一方面，在能够确保散热器主体2与由绝缘材料构成的发热体1之间的绝缘功能的情况下，优选由铝等热传导率比较高且低成本的材料形成散热片6。
另外，虽然在图12及图13中未图示，但本实施方式的冷却装置10也与图1中说明的冷却装置10相同，将风扇4设置在散热器主体2的X轴向的一端部附近。因此，来自风扇4的主流Mf流过由邻接的散热片6分隔的空间的一部分，从图12及图13的纸面近前侧向进深侧流动。
在此，在本实施方式的冷却装置10中，在图12所示的等离子体促动器17的断开状态下，在邻接的散热片6之间形成的主流Mf的流动的中心位置Cf处于散热器主体2与支承部件9之间的Z轴向的大致中央。即，主流Mf的流动不受诱导流If的影响，是抑制产生湍流且抑制压力损失的状态。
另一方面，在图13所示的等离子体促动器17的接通状态下，通过诱导流If的作用，邻接的散热片6之间的主流Mf的流动被引导向散热器主体2的方向。由此，能够使主流Mf的流动的中心位置Cf靠近散热器主体2(参照图13的虚线箭头)。
根据具有如上说明的结构的本实施方式，具有如下的作用效果。
本实施方式的冷却装置10的散热器主体2还包括在作为发热体1的接合面即第一表面2a的背面的第二表面2b设置的散热片6。
由此，能够以简易的结构增加散热器与空气层7之间的传热面积，进一步提高冷却性能。
另外，本实施方式的冷却装置10将等离子体促动器17设置在支承部件9的表面9a，散热片6向散热器主体2的支承部件9伸展，所以，设置于支承部件9的等离子体促动器17配置在比散热器主体2更接近散热片6。因此，在邻接的散热片6之间形成的主流Mf的流路比较接近诱导流If的产生源即等离子体促动器17。因此，能够通过诱导流If更适当地实行主流Mf的控制，能够进一步提高冷却性能。
另外，在本实施方式的冷却装置10中，梳齿状地设有多个散热片6。
由此，能够将诱导流If的流路划定在梳齿状排列的散热片6之间，所以，通过适当调节各散热片6的配置间隔及尺寸(Y轴向的宽度及X轴向的长度等)，能够在散热器主体2的第二表面2b上构成期望通路的诱导流If的流路。
需要说明的是，也可以取代本变形例的梳齿状地设置的多个散热片6，在散热器主体2设有一个或多个形成为大致四棱柱形状、大致圆柱形状、或者其它任意的形状(多棱柱形状、圆锥形状、或者多棱锥形状等)的突起状散热片6。即，散热片6也可以形成为突起状。
由此，诱导流If的方向与突起状的散热片6碰撞而发生改变。
因此，通过将散热片6配置在散热器主体2的第二表面2b上的适当的位置，能够适当地改变主流Mf及诱导流If的流动方向。作为结果，能够进一步促进散热器主体2或者散热片6与空气层7之间的热传递。
特别是当为突起状的散热片6时，能够扰乱主流Mf及诱导流If，产生湍流(三维的流动)，抑制因流速在散热器主体2的第二表面2b或者散热片6的表面6a的周边降低而引起的边界层(隔热层)的发展。
需要说明的是，在上述第二实施方式及第三实施方式中，针对为了向散热器主体2的方向引导主流Mf的流动而配置等离子体促动器17的例子进行了说明。然而，也可以为了向支承部件9的方向引导主流Mf的流动而配置等离子体促动器17。更详细地说，也可以采用等离子体促动器17作为图5中说明的冷却装置10的诱导流产生装置3。
(第四实施方式)
下面，针对第四实施方式进行说明。需要说明的是，对于与第一实施方式～第三实施方式的任一方式相同的主要部件使用相同的标记，省略其说明。在本实施方式中，针对采用图8中说明的等离子体促动器17作为诱导流产生装置3的冷却装置10的其它例子进行说明。特别是在本实施方式中，针对等离子体促动器17的第二电极13由散热器(散热器主体2及散热片6)构成、第一电极12由支承部件9的冷却装置10构成的方式进行说明。
图14是说明本实施方式的冷却装置10的结构的剖视图。图15是图14的A-A’线向视剖面图。此外，图16是由图14的虚线B包围的区域的立体图。
如图所示，本实施方式的冷却装置10以图12或者图13中说明的结构作为基础，突起9b在支承部件9的表面9a与各散热片6分别对置而形成。另外，在各散热片6与突起9b之间设有电介质14。
本实施方式的散热器主体2及各散热片6由金属材料形成，与接地电位连接，用作为第二电极13。另一方面，支承部件9与电源装置15电连接，用作为第一电极12。由此，通过电源装置15向支承部件9与散热器主体2及散热片6之间施加交流电压，上述部件作为等离子体促动器17而进行工作。
因此，利用在支承部件9与散热器主体2及各散热片6之间产生的电压差，从电介质14在空气层7中产生朝向散热器主体2的方向的诱导流If。作为结果，利用本实施方式的冷却装置10的结构，能够产生控制主流Mf的流动的诱导流If，特别是能够产生将主流Mf的流动向散热器主体2引导的诱导流If。
根据具有如上说明的结构的本实施方式，具有如下的作用效果。
在本实施方式中，能够提供采用了图8中说明的等离子体促动器17作为诱导流产生装置3的冷却装置10。而且，第一电极12由散热器(散热器主体2及散热片6)构成，第二电极13由支承部件9构成。
由此，因为将等离子体促动器17的第一电极12及第二电极13分别与支承部件9及散热器作为一体而构成，所以不必设置添加的电极，能够简单且低成本地实现用于产生诱导流If的结构。
特别是本实施方式的冷却装置10构成为，使散热器(散热器主体2及散热片6)成为接地电位，且支承部件9的电位发生变化。
由此，在发热体1为电子配件的情况下，通过使散热器侧成为接地电位，能够抑制因等离子体促动器17的操作而产生的电压变化的影响。另外，能够容易地进行散热器与发热体1的绝缘设计。
下面，针对第四实施方式的各第4-1～第4-7变形例进行说明。需要说明的是，如下的各第4-1～第4-7变形例例示了考虑所要求的主流Mf及诱导流If的流动方向、冷却性能、绝缘性能、风扇4的输出性能、以及压力损失、适当选择而得到的具体的结构。
(第4-1变形例)
图17是第4-1变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。如图所示，在本变形例的冷却装置10中，相对于图16中说明的冷却装置10的结构，支承部件9形成为，构成其表面9a的面部的X轴向的伸展区域比突起9b的X轴向的伸展区域短。具体而言，在图17所示的例子中，支承部件9的面部的X轴向的伸展区域形成为突起9b的X轴向的伸展区域的1/5～1/6左右。利用该结构，能够产生从支承部件9的突起9b向图中的下方(Z轴正方向)流动的诱导流If。
(第4-2变形例)
图18是第4-2变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。如图所示，在本变形例的冷却装置10中，相对于图17中说明的冷却装置10的结构，只由从支承部件9的图中左侧起的第一个与第三个突起9b的部分构成为第二电极13。利用该结构，诱导流If能够在邻接的散热片6之间涡旋地流动。
(第4-3变形例)
图19是第4-3变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。如图所示，本变形例的冷却装置10除了图16中说明的冷却装置10的结构，此外，在邻接的散热片6之间的空间中，设有产生向X轴正方向流动的主流Mf的风扇4。利用该结构，能够在诱导流If的作用下使主流Mf靠近散热器主体2。需要说明的是，散热片6也可以形成为突起状。
(第4-4变形例)
图20是第4-4变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。如图所示，在本变形例的冷却装置10中，取代图16中说明的冷却装置10的散热片6的形式，构成有大致圆柱形状的突起状散热片6。另外，支承部件9的突起9b及电介质14的形状也形成为大致圆柱形状。需要说明的是，构成使上述各部件的大致圆柱形状的径按照散热片6、电介质14、以及突起9b的顺序而增大。利用该结构，能够生成沿着支承部件9的突起9b的周区域向图中的下方(Z轴正方向)流动的诱导流If。
(第4-5变形例)
图21是第4-5变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。如图所示，在本变形例的冷却装置10中，相对于图16中说明的冷却装置10的结构，在支承部件9形成有多个(在图21中为三个)狭缝部9c。
狭缝部9c分别设置在支承部件9中与邻接的散热片6之间的空间对置的位置上，在该支承部件9的面上沿X轴向伸展。另外，风扇4相对于狭缝部9c在Z轴负方向侧对置而配置。利用该结构，来自风扇4的主流Mf通过狭缝部9c，在邻接的散热片6之间的空间向散热器主体2流动。此外，因为诱导流If从突起9b向Z轴正方向流动，所以，利用该诱导流If能够使主流Mf加速，增大其流速。
(第4-6变形例)
图22是第4-6变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。如图所示，在本变形例的冷却装置10中，以图16中说明的冷却装置10的结构为基础，形成为在支承部件9的各突起9b之间夹持有电介质14的结构。利用该结构，能够使冷却装置10的结构更稳定。
(第4-7变形例)
图23是第4-7变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。另外，图24是沿箭头AR的方向观察图23后的结构的图。如图所示，在本变形例的冷却装置10中，以图22中说明的冷却装置10的结构为基础，各突起9b的前端形成为尖细的锥状。利用该结构，能够从突起9b使产生的诱导流If的方向扩散，并且能够使各散热片6之间的空间中的流动为湍流。
(第五实施方式)
下面，针对第五实施方式进行说明。需要说明的是，对于与第一实施方式～第四实施方式的任一方向相同的主要部件使用相同的标记，省略其说明。在本实施方式中，针对采用图8中说明的等离子体促动器17作为诱导流产生装置3的冷却装置10的其它例子进行说明。特别是在本实施方式中，针对等离子体促动器17的第一电极12由散热器(散热器主体2及散热片6)构成、且第二电极13由支承部件9的冷却装置10构成的方式进行说明。
图25是说明本实施方式的冷却装置10的结构的主要部分的立体图。如图所示，在本实施方式的冷却装置10中，散热器主体2及各散热片6与电源装置15电连接，用作为第一电极12。另一方面，支承部件9与接地电位连接，用作为第二电极13。由此，通过电源装置15向散热器主体2及散热片6与支承部件9之间施加交流电压，上述部件作为等离子体促动器17而进行工作。
因此，利用在散热器主体2及散热片6与支承部件9之间产生的电压差，从电介质14在空气层7中产生朝向支承部件9的表面9a的方向的诱导流If。作为结果，利用本实施方式的冷却装置10的结构，能够产生控制主流Mf的流动的诱导流If，特别是能够产生使主流Mf的流动向支承部件9的表面9a靠近的诱导流If。
根据具有如上说明的结构的本实施方式，具有如下的作用效果。
在本实施方式中，构成为使支承部件9成为接地电位，且散热器(散热器主体2及散热片6)的电位发生变化。
由此，能够形成为由电介质14覆盖与散热器相接的支承部件9的面(突起9b的侧面)的整个面的结构。因此，能够适当地确保散热器主体2及散热片6与支承部件9之间的绝缘性。另外，当为本实施方式的结构时，能够产生朝向支承部件9的表面9a的方向的诱导流If，所以能够在无法忽视等离子体促动器17发热的影响的情况下使主流Mf偏离散热器主体2，抑制与发热体1的热干扰。
下面，针对第五实施方式的各第5-1～第5-3变形例进行说明。需要说明的是，如下的各第5-1～第5-3变形例例示了考虑了所要求的主流Mf及诱导流If的流动方向、冷却性能、绝缘性能、风扇4的输出性能、以及压力损失、适宜选择而得到的具体的结构。
(第5-1变形例)
图26是第5-1变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。在本变形例的冷却装置10中，虽然以图25中说明的冷却装置10的结构为基础，但电介质14的结构不同。具体而言，电介质14具有：覆盖支承部件9的表面9a的整个面的板状基部14a、以及覆盖支承部件9的突起9b的两侧面的突出部14b。利用该结构，也能够产生使主流Mf的流动向支承部件9的表面9a靠近的诱导流If。
(第5-2变形例)
图27是第5-2变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。如图所示，在本变形例的冷却装置10中，取代图25中说明的冷却装置10的散热片6的形式，构成大致圆柱形状的突起状散热片6。
另外，支承部件9的突起9b及电介质14的形状也形成为大致圆柱形状。需要说明的是，构成为使上述各部件的大致圆柱形状的径按照散热片6、电介质14、以及突起9b的顺序而增大。利用该结构，能够生成沿支承部件9的突起9b的周区域向图中的上方(Z轴负方向)流动的诱导流If。
(第5-3变形例)
图28是第5-3变形例的冷却装置10的主要部分的立体图。如图所示，在本变形例的冷却装置10中，相对于图25中说明的冷却装置10的结构，在支承部件9形成有多个(在图28中为三个)狭缝部9c。
狭缝部9c分别设置在支承部件9中与邻接的散热片6之间的空间对置的位置上，在该支承部件9的面上沿X轴向伸展。另外，在本变形例中，吸引式风扇4′相对于狭缝部9c在Z轴负方向侧对置而配置。利用该结构，随着风扇4′的操作，在邻接的散热片6之间的空间中产生从散热器主体2向通过狭缝部9c的方向(Z轴负方向)流动的主流Mf。此外，因为诱导流If从突起9b向Z轴负方向流动，所以，利用该诱导流If，能够使主流Mf加速，增大其流速。
需要说明的是，也可以取代本实施例中说明的吸引式风扇4′的配置，与诱导流If正交地配置风扇4′，以调节主流Mf的方向。
上面，针对本发明的实施方式进行了说明，但上述各实施方式及各变形例只表示了本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构中。
例如在上述图16及图17中说明的冷却装置10(第3-1变形例及第3-2变形例的冷却装置10)中，说明了将风扇4配置在筐体5的入口5a的例子。然而，也可以取代该结构，形成为将风扇4配置在筐体5的出口5b、通过风扇4的操作从出口5b吸入空气的结构。
另外，在说明上述各实施方式的附图中发热体1以大致四边形状进行了表示。然而，针对作为发热体1而假设的线圈及电容器等电子配件、或者与冷却所要求的其它装置等的形状对应的形状的发热体1，也可以应用于上述各实施方式。
此外，在上述各实施方式中，针对对于一个发热体1设置一个诱导流产生装置3的例子进行了说明。然而，不限于此，也可以形成为对于一个发热体1而设有多个诱导流产生装置3、或对于多个发热体1而设有一个诱导流产生装置3的结构。
另外，作为诱导流产生装置3，也可以使用在上述第四实施方式中说明的等离子体促动器17以外的其它装置。例如，也可以利用通过压电元件等的电作用而产生气流的其它装置来构成诱导流产生装置3。
此外，在上述各实施方式中，说明了在相对于主流Mf大致正交的方向或者大致平行的方向上产生诱导流If的方式。然而，产生的诱导流If的方向不限于该方式，也可以相对于主流Mf形成规定的角度来产生诱导流If。特别是从获得调节主流Mf的流动方向或者辅助主流Mf的流量/流速的作用的角度出发，能够适当调节产生诱导流If的方向及诱导流If的流量或者流速。
另外，在上述各实施方式中，作为主流产生装置，说明了使用送风式风扇4或者吸入式风扇4′的例子。然而，主流产生装置只要能够实现帮助从散热器向空气层7散热的功能，也可以采用其它类型的装置。例如，也可以取代风扇4或者风扇4′，采用通过自然滞留而在散热器的周边产生气流流动的装置。
需要说明的是，在上述各实施方式中，说明了在散热器主体2的第一表面2a直接接合发热体1的方式。然而，也可以取代该结构，从使来自发热体1的热量在散热器主体2中更适合地扩散的角度出发，在发热体1与散热器主体2之间存在促进该热量扩散的部件即热量扩散装置。
上述热量扩散装置可以由与散热器主体2或者散热片6相同的材料或者不同的材料形成。特别优选热量扩散装置由铜、铝、及碳结构体(碳黑或者金刚石等)热传导率比较高的材料形成。更优选热量扩散装置由铜等成本比较低的材料构成。
这样，通过在发热体1与散热器主体2之间存在有热量扩散装置，不必偏离散热器主体2或者散热片6指定的部位，能够更均匀地进行传递。作为结果，能够增大散热器主体2或者散热片6与主流Mf及诱导流If之间的实质性上的传热区域，进一步提高热传递性能。

Claims (20)

1.一种冷却装置，其特征在于，具有：
散热器，其接合有发热体；
主流产生装置，其产生对所述散热器进行冷却的主流；
诱导流产生装置，其电产生诱导流；
所述诱导流产生装置设置于与所述散热器对置的支承部件。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置配置为使所述诱导流产生在将所述主流的流动向所述散热器引导的方向上。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置及所述主流产生装置配置为使所述主流的流动及所述诱导流的流动相互大致平行且大致相反。
4.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置配置为使所述诱导流的流动相对于从所述支承部件向所述散热器的方向大致正交。
5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置配置为使所述诱导流产生在将所述主流的流动向所述支承部件引导的方向上。
6.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置配置为产生相对于所述主流的流动大致平行且大致相同方向的所述诱导流。
7.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置及所述主流产生装置配置为，使所述主流的流动及所述诱导流的流动相互大致正交，且所述诱导流的流动与所述散热器的面大致平行。
8.如权利要求2～7中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
至少具有两个所述诱导流产生装置。
9.如权利要求1～8中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置包括在第一电极及第二电极之间存在电介质而形成的等离子体促动器。
10.如权利要求9所述的冷却装置，其特征在于，
还包括控制装置，所述控制装置控制向所述等离子体促动器施加的交流电压的大小及频率。
11.如权利要求2～4中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置配置在所述主流的流动方向上的所述发热体的上游位置。
12.如权利要求5或6所述的冷却装置，其特征在于，
所述诱导流产生装置配置在所述主流的流动方向上的所述发热体的下游位置。
13.如权利要求1～12中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述散热器还包括在所述发热体的接合面的背面设置的散热片。
14.如权利要求13所述的冷却装置，其特征在于，
梳齿状地设有多个所述散热片。
15.如权利要求14所述的冷却装置，其特征在于，
所述散热片形成为突起状。
16.如权利要求1～15中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述支承部件作为包围所述散热器的筐体的一部分而被构成。
17.如权利要求1～16中任一项所述的冷却装置，其特征在于，
所述发热体为设置在电子设备内的电子配件。
18.如权利要求9或10所述的冷却装置，其特征在于，
所述第一电极由所述散热器构成，
所述第二电极由所述支承部件构成。
19.如权利要求18所述的冷却装置，其特征在于，
构成为使所述散热器成为接地电位，且所述支承部件的电位发生变化。
20.如权利要求19所述的冷却装置，其特征在于，
构成为使所述支承部件成为接地电位，且所述散热器的电位发生变化。
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