JP2006302918A - プラズマシンセティックジェットを用いた冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ヒートシンク12の各フィン14の先端の縁辺に沿って間に絶縁体15を介在させて電極16を設け、電極16とフィン14との間に交流電圧を印加してプラズマシンセティックジェットによる空気流を生ぜしめる。
【選択図】 図2
Description
CPUの冷却装置は、図4に示されるようにCPU外周に熱が伝わるように熱伝導率の高い材料からなるヒートシンクを付設し、特にヒートシンクの外側にフィンの部分を形成して熱伝達を行う伝熱面積を増大させ、側方から送風を行い熱交換により冷却することが一般的である。
しかしながら、CPUの寸法は小さいものであり、コンパクトな構成のコンピュータにおいてCPUを実装する空間も限られたものであるため、ヒートシンク、フィンもそれほど大きくできないという制約がある。また、枚数を増やすと、フィンの間隔が小さくなり、空気抵抗が増して同じ送風力では流れが弱まり、それでも流れを弱めないためには、送風力を高める、すなわち送風機の動力を大きくする必要があり、結局冷却効率を全体として高めるには限度があった。
特許文献2は、CPU等の発熱素子を冷却するためのヒートシンクの放熱効率を高めるために、銅材料のプレートの上にアルミニウム材料のプレートをクラッドし、上側からの切り起こしによって、先端のみにアルミニウム材料からなる部分を有する銅材料からなるスカイブフィンを形成することを開示している。
一方、翼体、平板等に沿った流れ制御について、プラズマシンセティックジェットアクチュエータ(PSJA)が最近注目されており、次のような文献に開示されている。
電極の後端側縁辺はフィンの面に対して50〜120ミクロンの段差を有するのが好ましい。
本発明は、フィンが形成されたヒートシンクにおける冷却効率を高めるために、近年注目されている翼面剥離制御に有効な流体制御デバイスとしてのプラズマシンセティックジェットアクチュエータ(PSJA)の技術手法を用いるものであり、まずPSJAについて説明する。
PSJAによる作用は例えば図1(a)に断面図で示されるような形状の電極構造で生ずる。翼体1等の壁面に設けられた中心の針状の電極2はニクロムメッキ線とし、間に絶縁体3を介在させてこの先端を取り囲むワッシャ状の電極4との間に電圧750V、周波数0.5〜1.20kHzの交流電圧を印加すると、針状電極から放射状に青紫色の発光を伴う数本の放電路が生じ、それとともに3次元的な渦流が誘起される。渦流は線香の煙などで可視化されるが、流速としては数cm/sのオーダーである。
このようにPSJAによる作用が実際に確認されており、そのような作用が生ずるメカニズムについては、エネルギー密度の勾配に比例する誘電力が重要な要素であると考えられ、この考えに応じたシミュレーション等により検討されているが、いまだ厳密に解明されているとは言えない。
従来のヒートシンクではフィンの間隔を5mm程度より小さくすると、強制対流によっても放熱効率が低下するため、フィンの間隔が5mm程度になるという制約があったが、本発明によるPSJAを用いたヒートシンクによれば、フィンの間隔を2mm程度にしても放熱効率がそれほど低下せず、結果として放熱面積を大幅に増大させることができ、ヒートシンクの冷却能力を格段に高めることになる。
2 電極
3 絶縁体
4 ワッシャ状の電極
5 固体絶縁体
6、7 ストリップ
11 CPU
12 ヒートシンク
13 ベース
14 フィン
15 絶縁体
16 アノード電極
21 変圧器
22 スイッチングデバイス
23 出力
24 出力
Claims (4)
- 発熱部分が取り付けられ導電性材料からなる複数のフィンが一体的に形成されたヒートシンクを有する冷却装置において、前記複数のフィンの各々の先端の縁辺に沿って間に絶縁体を介在して電極が取り付けられ、該電極と前記フィンとの間に交流電圧を印加してプラズマシンセティックジェット作用による前記フィンの面に沿った空気流を生ぜしめることを特徴とする冷却装置。
- 前記交流電圧が0.5〜1.20kHzの周波数で、電圧が700〜1000Vであることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。
- 前記電極がアルミニウムからなり前記複数のフィンの各々の先端の縁辺に沿ってこれを周回するように取り付けられ、前記絶縁体がカプトンからなるものであることを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載の冷却装置。
- 前記電極の後端側縁辺が前記フィンの面に対して50〜120ミクロンの段差を有するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷却装置。
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