JP2019067844A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の冷却効果を得ながら、設計、設置の自由度が高い冷却装置を実現する。【解決手段】冷却装置１０は、イオン生成部２０、および、冷却補助部材３０を備える。イオン生成部２０は、放電電極２１と集電極２２とを有する。イオン生成部２０は、放電電極２１と集電極２２との間でコロナ放電を発生させ、イオンを生成する。冷却補助部材３０は、放電電極２１と集電極２２との距離よりも長い距離で、放電電極２１から離間して配置されている。冷却補助部材３０は、イオン２００によるイオン風２１０を受ける。【選択図】 図１

Description

本発明は、熱源体の冷却にイオン風を用いる冷却装置に関するものである。

従来、イオン風を用いた冷却装置が各種考案されている。例えば、特許文献１に記載のイオン風冷却装置は、ヒートシンクに設けられた複数の冷却フィンと、複数の放電電極とを備える。複数の冷却フィンは、間隔を空けて配置されている。複数の放電電極のそれぞれは、これら複数の冷却ファンの間に配置されている。

特許文献１に記載のイオン風冷却装置は、放電電極と冷却フィンを備えたヒートシンクとの間で放電を行い、イオン風を発生させている。

特開平９−２５２０６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のイオン風冷却装置の構造では、電源電圧を変えずに放電電極とヒートシンクとの距離が長くなると、イオンの生成量が減少して、十分な冷却効果が得られない。したがって、放電電極とヒートシンクとの距離を長くするには、電源電圧の高電圧化が必要になり、必然的に大きな形状の電源が必要になる。

一方、電源電圧の高電圧化を行わないためには、放電電極とヒートシンクとの距離を短くしなければならない。すなわち、放電電極とヒートシンクとの位置関係に制限が生じる。

このように、従来の構成では、イオン風冷却装置を構成する各構成要素の設計、設置の自由度が低い。

したがって、本発明の目的は、所望の冷却効果を得ながら、設計、設置の自由度が高い冷却装置を提供することにある。

この発明の冷却装置は、イオン生成部、および、冷却補助部材を備える。イオン生成部は、放電電極と集電極とを有する。イオン生成部は、放電電極と集電極との間でコロナ放電を発生させ、イオンを生成する。冷却補助部材は、放電電極と集電極との距離よりも長い距離で、放電電極から離間して配置されている。冷却補助部材は、イオンによるイオン風を受ける。

この構成では、イオン生成部からのイオンによるイオン風が冷却補助部材まで伝搬され、冷却補助部材を冷却する。この際、放電電極と集電極との距離は、イオン生成部と冷却補助部材との距離に依存しない。したがって、イオン生成部と冷却補助部材との位置関係の自由度を得ながら、特定の電圧によって、コロナ放電を安定して発生できる。

また、この発明の冷却装置では、放電電極と冷却補助部材との距離は、冷却補助部材によって冷却される発熱体の温度境界層の厚みよりも短いことが好ましい。

この構成では、イオン風による冷却補助部材の表面への冷却効果が向上する。

また、この発明の冷却装置は、次の構成であることが好ましい。冷却補助部材は、導電性を有する電極を備える。この電極は、電気的に接地されている。

この構成では、イオンによる冷却補助部材の帯電が抑制されため、イオン風が安定して冷却補助部材に供給され、冷却効果が持続する。

また、この発明の冷却装置は、次の構成であることが好ましい。冷却補助部材は、導電性を有する電極を備える。この電極は、イオン生成部で生成するイオンの正負と逆の極性の電位が与えられている。

この構成では、イオン生成部と冷却補助部材の電極との間に、一定の電位差を与えられるため、より速度の速いイオン風が得られ、冷却効果が向上する。

また、この発明の冷却装置では、イオン生成部は、正イオンまたは負イオンを選択的に生成することが好ましい。

この構成では、イオン生成部と冷却補助部材の電極との間に、一定の電位差をさらに確実に与えられるため、速度の速いイオン風が確実に得られ、冷却効果が向上する。

また、この発明の冷却装置では、次の構成であることが好ましい。冷却補助部材は、絶縁基板、および、電界形成用の電極を備える。電界形成用の電極は、絶縁基板に形成され、絶縁基板の表面に沿った電界を発生させる。

この構成では、イオンが冷却補助部材の表面に平行な方向に伝搬され、このイオンの動きに応じたイオン風が得られる。

また、この発明の冷却装置では、次の構成であることが好ましい。冷却補助部材は、絶縁基板、および、電気力学的搬送力生成用の電極を備える。電気力学的搬送力生成用の電極は、絶縁基板に形成され、絶縁基板の表面に沿った電気力学的搬送力を発生させる。

この構成では、イオンが冷却補助部材の表面に平行な方向に搬送され、このイオンの動きに応じたイオン風が得られる。

また、この発明の冷却装置では、次の構成であることが好ましい。電気力学的搬送力生成用の電極は、電気力学的搬送力の作用する方向に沿って間隔を空けて配列された複数対の電極である。

この構成では、所望の電気力学的搬送力が得られる。

また、この発明の冷却装置では、複数対の電極は、それぞれに直線状であり、各電極の延びる方向に対して直交する方向に沿って間隔を空けて配列されていてもよい。

この構成では、冷却補助部材の表面における複数対の電極の延びる方向に平行な特定の線部から、この線部に直交する方向にイオンが伝搬され、この方向に沿ってイオン風が流れる。これにより、この線部の冷却効果が向上する。

また、この発明の冷却装置では、複数対の電極は、それぞれに環状、または、それぞれに部分的な環状であり、環状または部分的な環状に対する放射方向に沿って間隔を空けて配列されていてもよい。

この構成では、冷却補助部材の表面における特定点から、放射方向にイオンが伝搬され、この放射方向に沿ってイオン風が流れる。これにより、この特定点での冷却効果が向上する。

また、この発明の冷却装置では、冷却補助部材は、イオン生成部側の表面に絶縁層を備えることが好ましい。

この構成では、冷却補助部材がイオン等の活性種に触れず、腐食が抑制される。また、冷却補助部材として電界形成用の電極または電気力学的搬送力生成用の電極を備える絶縁基板を用いる場合には、イオンが電極に吸収されることが抑制され、イオンがより確実に冷却補助部材の表面に平行な方向に伝搬される。

また、この発明の冷却装置では、冷却補助部材の電極に、イオン生成部で生成するイオンの正負と逆の極性の電位を与える電源を備えていてもよい。

この構成では、冷却補助部材に対して所望の電位を与える電源も含んで、冷却装置が構成される。

また、この発明の冷却装置では、電界形成用の電極に、電界形成用の電圧を印加する電源を備えていてもよい。

この構成では、冷却補助部材に対して電界形成用の所望の電圧を印加する電源も含んで、冷却装置が構成される。

また、この発明の冷却装置では、電気力学的搬送力生成用の電極に、交番電圧を印加する電源を備えていていもよい。

この構成では、冷却補助部材に対して電気力学的搬送力生成用の交番電圧を印加する電源も含んで、冷却装置が構成される。

また、この発明の冷却装置では、放電電極と集電極との間に、コロナ放電用の電圧を印加する放電用電源を備えていてもよい。

この構成では、コロナ放電用の電源も含んで、冷却装置が構成される。

この発明によれば、所望の冷却効果を得ながら、設計、設置の自由度が高い、イオン風を用いた冷却装置を実現できる。

（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図であり、（Ｂ）は、イオン風の流れの一例を簡略的に示す図である。 本発明の冷却装置と比較対象の冷却装置との冷却効果を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフである。 （Ａ）は、本発明の第８の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、本発明の第８の実施形態に係る冷却補助部材に与える電圧波形の一例を示す図であり、（Ｃ）は、温度分布を示すグラフである。 （Ａ）は、本発明の第９の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第１０の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第１１の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第１２の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第１３の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。

本発明の第１の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図であり、図１（Ｂ）は、イオン風の流れの一例を簡略的に示す図である。

図１（Ａ）に示すように、冷却装置１０は、イオン生成部２０、冷却補助部材３０、および、電源４０を備える。電源４０は、冷却装置１０とは別であってもよく、本発明の「放電用電源」に対応する。

イオン生成部２０は、放電電極２１および集電極２２を備える。放電電極２１および集電極２２は、後述する所望の材料からなる。放電電極２１と集電極２２とは、図１（Ｂ）に示すように距離Ｄｄで離間して配置されている。放電電極２１と集電極２２とは、電源４０に接続されている。

電源４０は、例えば、電圧が１ｋＶから１０ｋＶ程度の直流電源である。電源４０の正極は放電電極２１に接続され、電源４０の負極は集電極２２に接続されている。また、電源４０の負極は、接地されている。

このように、電源４０を介して放電電極２１と集電極２２との間にコロナ放電用の電圧を印加することで、放電電極２１と集電極２２との間にコロナ放電が発生する。

冷却補助部材３０は、後述する所望の材料からなる導電体であり、表面３０１と裏面３０２とを有する平板である。なお、冷却補助部材３０の形状は、平板に限るものではない。冷却補助部材３０の表面３０１は、イオン生成部２０に対向している。すなわち、イオン生成部２０は、冷却補助部材３０の表面３０１に直交する直線上に配置されている。冷却補助部材３０の裏面３０２は、発熱体ＨＥの表面に当接している。なお、冷却補助部材３０の裏面３０２は、発熱体ＨＥに直接当接していなくても、熱伝導部材を介して当接していてもよい。

この際、冷却補助部材３０とイオン生成部２０との距離、より具体的には、図１（Ｂ）に示すように冷却補助部材３０と放電電極２１との距離Ｌｂは、放電電極２１と集電極２２との距離Ｄｄよりも長い。これにより、コロナ放電は、放電電極２１と集電極２２との間で確実に発生する。すなわち、イオン生成部２０は、コロナ放電を安定して発生でき、イオン２００を安定して生成できる。

このようにコロナ放電によって生成されたイオン２００は、放電電極２１と集電極２２との間に生じる電界、放電電極２１または集電極２２とイオン２００との間に生じる静電気力によって、イオン生成部２０を起点として遠ざかる方向に加速される。これにより、イオン２００は、冷却補助部材３０の方向に伝搬される。

さらに、放電電極２１または集電極２２と冷却補助部材３０との間に生じる電界によって、イオン２００は加速され、冷却補助部材３０方向に加速される。このように加速されたイオン２００は、その伝搬の過程において、中性粒子と衝突を繰り返す。これにより、図１（Ｂ）に示すように、イオン生成部２０側から冷却補助部材３０側に流れるイオン風２１０が生じる。

イオン風２１０は、冷却補助部材３０の表面３０１付近に達し、表面３０１付近での風速を増大させる。これにより、冷却補助部材３０の表面３０１側の温度境界層が破壊され、冷却補助部材３０の放熱効果、すなわち、冷却効果は向上する。したがって、冷却補助部材３０は、自然対流のみを用いた場合よりも効果的に冷却される。ひいては、冷却補助部材３０に対して熱的に接続されている発熱体ＨＥは、効果的に冷却される。

さらに、冷却装置１０では、コロナ放電を発生させるための放電電極２１と集電極２２との距離Ｄｄは、イオン生成部２０と冷却補助部材３０との距離Ｌｂに依存しない。したがって、放電電極２１と集電極２２との間の電圧が一定であれば、イオン生成部２０と冷却補助部材３０との距離Ｌｂによらず、イオン２００の生成量は一定となる。これにより、イオン生成部２０は、イオン２００を安定して生成でき、イオン風２１０は安定する。

この結果、放電電極２１と集電極２２との間の電圧を必要最小限にしながら、所望の冷却効果を実現できる。さらに、コロナ放電用の電圧は、イオン生成部２０と冷却補助部材３０との距離Ｌｂに応じて調整する必要が無く、イオン生成部２０と冷却補助部材３０との距離Ｌｂの選択自由度は、向上する。したがって、冷却補助部材３０すなわち発熱体ＨＥに対するイオン生成部２０の配置の自由度は向上する。

図２は、本発明の冷却装置と比較対象の冷却装置との冷却効果を示すグラフである。比較対象の冷却装置は、本発明の集電極がなく、放電電極と冷却補助部材との間でコロナ放電を行う。この際、比較対象の冷却装置と本発明の冷却装置との放電用の電圧は、同じに設定しており、距離Ｌｂに応じて変化せず一定である。図２において、○印が本発明の冷却装置の場合を示し、×印が比較対象の冷却装置の場合を示す。図２における横軸は、イオン生成部２０と冷却補助部材３０との距離Ｌｂであり、縦軸は、冷却補助部材３０の表面温度である。なお、この表面温度の測定点は、冷却補助部材３０の表面３０１において、放電電極２１から表面３０１への垂線と表面３０１とが交わる点である。そして、温度Ｔ０は、冷却を行っていない場合の測定点の温度である。なお、図２では、放電電極２１がステンレスであり、集電極２２が酸化ルテニウムであり、冷却補助部材３０が銅であり、距離Ｄｂが３ｍｍ、コロナ放電用の電圧が４ｋＶの場合を示している。

図２に示すように、比較対象の冷却装置では、距離Ｌｂが極短ければ、温度Ｔは低下し、冷却効果は得られる。しかしながら、比較対象の冷却装置は、距離Ｌｂが長くなると冷却効果は得られない。一方、本発明の冷却装置１０では、比較対象の冷却装置が冷却効果を得られない距離Ｌｂであっても、温度Ｔは低下する。すなわち、本発明の冷却装置１０は、効果的な冷却効果を実現できる。

自然対流における平板状の温度環境層の厚みは、約１０ｍｍになると知られている。そして、図２から分かるように、本発明の冷却装置１０を用いると、距離Ｌｂを温度境界層の厚みよりも短くすることで、温度Ｔの低下量は特に大きくなる。すなわち、本発明の構成を用いることによって、イオン生成部２０と冷却補助部材３０との距離Ｌｂを温度境界層の厚みよりも短くすることで、より効果的な冷却効果が得られる。これでも、比較対象の装置と比較して、本発明の冷却装置１０は、距離Ｌｂの選択範囲を広くでき、設計の自由度を確保できる。

冷却装置１０の各構成要素は、例えば、次に示す構成によって実現可能である。

放電電極２１は、線状の電極からなる。なお、放電電極２１の形状はこれに限らず、平板状、ワイヤ状等、別の形状であってもよい。放電電極２１は、コロナ放電に耐えうる材質であればよく、例えば、ステンレス、炭素鋼、タングステン、チタン、アルミニウム合金等からなる。

集電極２２は、平板の電極からなる。なお、集電極２２の形状はこれに限らず、線状、棒状、メッシュ状、筒状等の湾曲を有する形状であってもよい。すなわち、集電極２２は、放電電極２１に対向する部分を有するものであればよい。集電極２２は、例えば、酸化ルテニウムからなる。平板の集電極２２を構成する場合、例えば、集電極２２は、Ａｌ２Ｏ３基板の表面に酸化ルテニウムペーストを印刷して焼き付けることによって実現される。集電極２２は、他には、例えば、カーボン抵抗等の抵抗体、ステンレス等の金属導体であってもよい。抵抗体を用いた場合、集電極２２と放電電極２１との接触による電気的な短絡が生じ、発熱することを抑制できる。したがって、抵抗体は、集電極として、より好ましい。

冷却補助部材３０は、導電体であればよく、例えば、アルミニウム、ステンレス等でもよい。また、冷却補助部材３０は、酸化ルテニウム、酸化インジウムスズ等の非金属であってもよい。冷却補助部材３０の形状は、平板に限るものではなく、線状、棒状、メッシュ状、筒状等の湾曲を有する形状であってもよい。

また、冷却補助部材３０は、放電電極２１の位置を基準にして、放電電極２１と集電極２２とを結ぶ方向とは異なる方向に配置されていることが好ましい。これにより、イオンは効果的に冷却補助部材３０の方向に伝搬される。ただし、集電極２２が線状、棒状、メッシュ状等であり、放電電極２１から見て集電極２２によって冷却補助部材３０が隠れる関係になければ、冷却補助部材３０が放電電極２１と集電極２２とを結ぶ方向と同じ方向に配置されていてもよい。

なお、上述の図２に示す場合のように、放電電極２１と集電極２２との距離Ｄｂは、３ｍｍに限定されるものではなく、コロナ放電用の電圧も４ｋＶに限定されるものではない。これは、放電電極２１と集電極２２の材質、形状、対向面の大きさ、所望とするイオン風の風速、電気的短絡、コロナ放電の可能電圧等に応じて適宜設定すればよい。

また、上述の説明では、冷却補助部材３０を導電体とする態様を示したが、冷却補助部材３０の表面３０１側のみを導電体としてもよい。すなわち、後述する絶縁基板上に電極を備える構成でもよい。

また、集電極２２は、放電電極２１に対向する面に絶縁層を備えていることが好ましい。この絶縁層を備えることによって、腐食を抑制し、信頼性が向上する。また、漏れ電流が少なくなり、放電電流による発熱を小さくすることができるため、イオン風の温度を抑えられる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。

図３に示すように、第２の実施形態に係る冷却装置１０Ａは、第１の実施形態に係る冷却装置１０に対して、イオン生成部２０に対する冷却補助部材３０の配置において異なる。冷却装置１０Ａの他の構成は、冷却装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は、省略する。

冷却補助部材３０の表面３０１は、イオン生成部２０と冷却補助部材３０とを結ぶ方向に対して平行に配置されている。この際、イオン生成部２０と冷却補助部材３０との距離Ｌｂは、例えば、図３に示すように、冷却補助部材３０におけるイオン生成部２０側の端部を基準に設定される。

このような配置でも、第１の実施形態と同様に、所望の冷却効果を得ながら、設計、設置の自由度が高い冷却装置を実現できる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。

図４に示すように、第３の実施形態に係る冷却装置１０Ｂは、第１の実施形態に係る冷却装置１０に対して、冷却補助部材３０に一定の電位が設定されている点で異なる。冷却装置１０Ｂの他の構成は、冷却装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図４に示すように、冷却補助部材３０は、接地されている。この構成では、放電電極２１と冷却補助部材３０との間の電界強度を安定して設定できる。さらに、イオンによって冷却補助部材３０が帯電することを抑制できる。これにより、冷却補助部材３０は、所望の風速のイオン風を、継続的に受けることができる。したがって、冷却装置１０Ｂは、持続的な冷却効果を実現できる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図５は、本発明の第４の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。

図５に示すように、第４の実施形態に係る冷却装置１０Ｃは、第１の実施形態に係る冷却装置１０に対して、冷却補助部材用の電源を備える点で異なる。冷却装置１０Ｃの他の構成は、冷却装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図５に示すように、冷却装置１０Ｃは、電源４１を備える。電源４１の一方端子は、冷却補助部材３０に接続されており、電源４１の他方端子は、接地されている。

電源４１は、放電電極２１に与えられる電位とは正負が逆の電位を冷却補助部材３０に与える。

このような構成によって、放電電極２１と冷却補助部材３０との電位差が大きくなる。したがって、イオン生成部２０で生成されたイオンは、冷却補助部材３０の方向に加速される。これにより、さらに速度の大きなイオン風が発生し、冷却効果は向上する。

さらに、冷却装置１０Ｃでは、電源４０による電圧の印加方向を調整する。例えば、電源４０によって、放電電極２１に正の電圧を印加する。この場合、コロナ放電では、正のイオンが発生する。この際、電源４１によって冷却補助部材３０に負の電位を与える。これにより、放電電極２１と冷却補助部材３０との電位差がさらに高くなる。また、イオン生成部２０で生成されたイオンは、冷却補助部材３０の方向に一様に加速される。これにより、イオン風の速度はさらに高くなる。

また、電源４０によって、放電電極２１に負の電圧を印加する。この場合、コロナ放電では、負のイオンが発生する。この際、電源４１によって冷却補助部材３０に正の電位を与える。これにより、放電電極２１と冷却補助部材３０との電位差がさらに高くなる。また、イオン生成部２０で生成されたイオンは、冷却補助部材３０の方向に一様に加速される。これにより、イオン風の速度はさらに高くなる。

このように、電源４０と電源４１との電圧印加方向を調整して、イオンの正負の極性と逆の電位を冷却補助部材３０に与えることによって、イオン風の速度はさらに高くなり、冷却効果は向上する。

次に、本発明の第５の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図６は、本発明の第５の実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。

図６に示すように、第５の実施形態に係る冷却装置１０Ｄは、第４の実施形態に係る冷却装置１０に対して、冷却補助部材用の絶縁層５０を追加した点で異なる。冷却装置１０Ｄの他の構成は、冷却装置１０Ｃと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

絶縁層５０は、冷却補助部材３０の表面３０１を覆っている。このような構成によって、冷却補助部材がイオン等の活性種に直接触れなくなり、腐食を抑制することができる。また、冷却補助部材として、後述の電界形成用の電極または電気力学的搬送力生成用の電極を備える絶縁基板を用いる場合には、イオンが冷却補助部材３０に吸収されることが抑制されてイオンが絶縁基板表面に留まり、絶縁基板表面の電界により再加速されることにより、冷却効果を向上させることができる。

次に、本発明の第６の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図７は、本発明の第６の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図である。

図７に示すように、第６の実施形態に係る冷却装置は、第１の実施形態に係る冷却装置１０に対して、冷却補助部材の構造において異なる。第６の実施形態に係る冷却装置の他の構成は、冷却装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態の冷却補助部材３０Ａは、絶縁基板３１、電極３２１、および、電極３２２を備える。電極３２１および電極３２２は、絶縁基板３１に形成されている。電極３２１および電極３２２は、一方向に長く、これに直交する方向に短い線状もしくは帯状である。電極３２１および電極３２２は、絶縁基板３１の表面３０１に平行な方向で、且つ、それぞれの長さ方向に直交する方向に間隔を空けて配置されている。例えば、図７の例であれば、電極３２１は、絶縁基板３１の互いに対向する一方側面の近傍に配置され、電極３２２は、絶縁基板３１の互いに対向する他方側面の近傍に配置されている。

電極３２１と電極３２２とは、電源４２に接続されている。電源４２からの直流電圧供給によって、電極３２１と電極３２２との間には、絶縁基板３１の表面３０１に平行な、一様の電界Ｅが発生する。

このような構成では、イオンは、イオン生成部２０で生成され冷却補助部材３０Ａの表面３０１に到達すると、電界Ｅによってクーロン力を受け、電界Ｅに沿った方向に加速される。これにより、表面３０１の近傍領域において、表面３０１に沿った速度の速いイオン風が形成される。したがって、冷却補助部材３０Ａの冷却効果は向上する。特に、図７に示すように、冷却補助部材３０Ａの表面３０１の略全面に亘って電界Ｅが形成されることによって、イオンの加速が表面３０１の略全面に亘って実現され、風速がさらに速くなり、冷却効果も向上する。また、イオン風の速度が低下することなく、イオン風は表面３０１の略全面に亘るので、冷却効果は更に向上する。特に、冷却補助部材３０Ａの表面３０１の電界Ｅに沿った方向の端部の冷却効果は向上する。

このような冷却補助部材３０Ａは、次に示す方法によって実現可能である。絶縁基板３１は、高い絶縁性を有するものであり、熱伝導性を有するものであればよい。例えば、材質は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、各種のガラス、ＢａＴｉＯ_３等の酸化物、もしくは、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミック）のようなガラスと酸化物フィラーの混合物、エポキシ、ポリイミド等の樹脂からなる。なお、絶縁基板３１の厚みは薄い方が発熱体の熱が伝わりやすく、大きな放熱効果が得られるため好ましい。

電極３２１と電極３２２は、絶縁基板３１に形成可能なものであればよい。例えば、絶縁基板３１が酸化物材料からなる場合、材質には、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｗ、もしくは、ＲｕＯ_２等の抵抗ペーストを選択すればよい。

冷却補助部材３０Ａの製造方法としては、絶縁基板上に電極を印刷して製造する方法、セラミックグリーンシートに電極を形成して焼成することによって製造する方法等、一般的な配線基板の製造方法を採用できる。

なお、図７では、電極３２１および電極３２２は、絶縁基板３１の表面３０１に形成される態様を示している。しかしながら、電極３２１および電極３２２は、絶縁基板３１内に形成されていてもよい。または、電極３２１および電極３２２が形成された表面３０１に、絶縁層を形成してもよい。これにより、電極３２１および電極３２２にイオンが吸収されることを抑制でき、冷却効果は、さらに向上する。

次に、本発明の第７の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図８（Ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図である。図８（Ｂ）は、温度分布を示すグラフである。

図８（Ａ）に示すように、第７の実施形態に係る冷却装置は、第１の実施形態に係る冷却装置１０に対して、冷却補助部材の構造において異なる。第７の実施形態に係る冷却装置の他の構成は、冷却装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図８（Ａ）に示すように、本実施形態の冷却補助部材３０Ｂは、絶縁基板３１、電極３３１、および、電極３３２を備える。電極３３１および電極３３２は、絶縁基板３１に形成されている。電極３３１および電極３３２は、それぞれに、複数の電極指と共通電極とからなる櫛歯状の電極である。電極３３１の電極指と電極３３２の電極指とは、絶縁基板３１の表面３０１に平行な一方向に沿って、間隔を空けて、交互に配置されている。これらの電極３３１の電極指と電極３３２の電極指とによって、対となる電極が構成されている。そして、これらの電極指の対は、複数構成されている。

電源４３は、電極３３１と電極３３２との間に接続されている。電源４３は、電極３３１と電極３３２とに対して、位相が常時逆になる電圧を印加する。例えば、電源４３は、電極３３１と電極３３２とに対して、交番電圧である正弦波電圧を印加する。

これにより、冷却補助部材３０Ｂの表面３０１には、電極指の並ぶ方向に平行な電気力学的搬送力を発生させることができる。すなわち、交番電圧を用いて、電極３３１と電極３３２に順次電圧を印加していき、絶縁基板３１上の電界を順次変化させていくことで、電界の動きに合わせてイオンを搬送していくことができる。したがって、冷却補助部材３０Ｂの表面３０１の近傍に到達したイオンは、この電気力学的搬送力を受けて、加速される。このため、表面３０１の近傍領域において、表面３０１に沿った速度の高いイオン風が形成される。したがって、冷却補助部材３０Ｂの冷却効果は向上する。なお、隣り合う電極指間の間隔を均一ではなく、異ならせることにより、特定の方向の電界を強くすることができ、イオンの加速方向を限定することができる。

また、電気力学的搬送力を用いることによって、冷却補助部材３０Ｂの全体、特に、冷却補助部材３０Ｂにおける電極指の並ぶ方向の端部において、イオン風の速度を高速に維持できる。この結果、イオン風は表面３０１の略全面に亘るので、冷却効果は更に向上する。特に、冷却補助部材３０Ｂの表面３０１の電界Ｅに沿った方向の端部の冷却効果は向上する。また、冷却補助部材３０Ｂの総放熱量も大きくなり、結果的に、冷却補助部材３０Ｂの表面３０１の中央に当たる部分の温度も、更に低下する。これにより、冷却効果はさらに高くなる。

図８（Ｂ）は、第７の実施形態を用いた場合の表面温度と、比較例の場合の表面温度とを示している。図８（Ｂ）における比較例は、自然対流のみを用いたものである。位置ＰＯ、ＰＵは、図８（Ａ）に示す位置である。位置ＰＯは、冷却補助部材の表面の中心位置であり、位置ＰＵは、冷却補助部材の表面の上端中央位置である。

図８（Ｂ）に示すように、第７の実施形態の構成、すなわち、冷却補助部材３０Ｂを用いることによって、冷却効果は、比較例に対して約２０℃向上する。

なお、図８（Ａ）では、電極３３１および電極３３２は、絶縁基板３１の表面３０１に形成される態様を示している。しかしながら、電極３３１および電極３３２は、絶縁基板３１内に形成されていてもよい。または、電極３３１および電極３３２が形成された表面３０１に、絶縁層を形成してもよい。これにより、電極３３１および電極３３２にイオンが吸収されることを抑制でき、冷却効果は、さらに向上する。

次に、本発明の第８の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図９（Ａ）は、本発明の第８の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図である。図９（Ｂ）は、本発明の第８の実施形態に係る冷却補助部材に与える電圧波形の一例を示す図である。図９（Ｃ）は、温度分布を示すグラフである。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、第８の実施形態に係る冷却補助部材は、第７の実施形態に係る冷却補助部材に対して、対となる電極数、および、これらの電極に印加する電圧において異なる。第８の実施形態に係る冷却補助部材の他の構成は、第７の実施形態に係る冷却補助部材と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図９（Ａ）に示すように、本実施形態の冷却補助部材３０Ｃは、絶縁基板３１、電極３４１、電極３４２、および、電極３４３を備える。電極３４１、電極３４２、および、電極３４３は、絶縁基板３１に形成されている。電極３４１、電極３４２、および、電極３４３は、それぞれに、複数の電極指と共通電極とからなる櫛歯状の電極である。電極３４１の電極指と電極３４２の電極指と電極３４３の電極指とは、絶縁基板３１の表面３０１に平行な一方向に沿って、間隔を空けて、交互に配置されている。これらの電極３４１の電極指と電極３４２の電極指と電極３４３の電極指とによって、対となる電極が構成されている。そして、これらの電極指の対は、複数構成されている。

電源４４は、電極３４１、電極３４２、および、電極３４３に接続されている。電源４３は、電極３４１、電極３４２、および、電極３４３に対して、図９（Ｂ）に示すような交番電圧を印加する。図９（Ｂ）に示すように、交番電圧は、電極３４１、電極３４２、電極３４３に対して、順に所定電圧を印加するものである。例えば、電極３４１には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ１が印加され、電極３４２には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ２が印加され、電極３４３には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ３が印加される。

これにより、冷却補助部材３０Ｃの表面３０１には、電極指の並ぶ方向に平行な電気力学的搬送力を発生させることができる。したがって、冷却補助部材３０Ｃの表面３０１の近傍に到達したイオンは、この電気力学的搬送力を受けて、加速される。このため、表面３０１の近傍領域において、表面３０１に沿った速度の高いイオン風が形成される。したがって、冷却補助部材３０Ｃの冷却効果は向上する。

図９（Ｃ）は、第８の実施形態を用いた場合の表面温度と、比較例の場合の表面温度とを示している。図９（Ｃ）における比較例は、自然対流のみを用いたものである。位置ＰＯ、ＰＵは、図９（Ａ）に示す位置である。位置ＰＯは、冷却補助部材の表面の中心位置であり、位置ＰＵは、冷却補助部材の表面の上端中央位置である。

図９（Ｂ）に示すように、第８の実施形態の構成、すなわち、冷却補助部材３０Ｃを用いることによって、冷却効果は、比較例に対して約２０℃向上する。

なお、図９（Ａ）では、電極３４１、電極３４２、および、電極３４３は、絶縁基板３１の表面３０１に形成される態様を示している。しかしながら、電極３４１、電極３４２、および、電極３４３は、絶縁基板３１内に形成されていてもよい。または、電極３４１、電極３４２、および、電極３４３が形成された表面３０１に、絶縁層を形成してもよい。これにより、電極３４１、電極３４２、および、電極３４３にイオンが吸収されることを抑制でき、冷却効果は、さらに向上する。

次に、本発明の第９の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図１０（Ａ）は、本発明の第９の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。

図１０（Ａ）に示すように、第９の実施形態に係る冷却補助部材は、第８の実施形態に係る冷却補助部材に対して、電極の形成パターンにおいて異なる。第９の実施形態に係る冷却補助部材の他の構成は、第８の実施形態に係る冷却補助部材と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図１０（Ａ）に示すように、本実施形態の冷却補助部材３０Ｄは、絶縁基板３１、電極３５１、電極３５２、および、電極３５３を備える。電極３５１、電極３５２、および、電極３５３は、絶縁基板３１に形成されている。電極３５１、電極３５２、および、電極３５３は、それぞれに、複数の線状の電極である。電極３５１、電極３５２、および、電極３５３は、絶縁基板３１の表面３０１に平行な一方向に沿って、間隔を空けて、交互に配置されている。これらの電極３５１、電極３５２、および、電極３５３によって、対となる電極が構成されている。そして、これらの電極の対は、複数構成されている。

より具体的には、電極３５１、電極３５２、および、電極３５３は、絶縁基板３１の対角を結ぶ冷却基準線ＣＲＬ（図１０（Ａ）参照）に平行である。電極３５１、電極３５２、および、電極３５３は、この順で、冷却基準線ＣＲＬに直交する方向に沿って、順に交互に配置されている。電極３５１、電極３５２、および、電極３５３には、上述の図９（Ｂ）に示した交番電圧が与えられる。例えば、電極３５１には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ１が印加され、電極３５２には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ２が印加され、電極３５３には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ３が印加される。

これにより、図１０（Ａ）に示すように、冷却補助部材３０Ｄの表面３０１には、冷却基準線ＣＲＬに直交する方向であって、冷却基準線ＣＲＬから離間する二方向の並ぶ方向に電気力学的搬送力を発生させることができる。したがって、冷却補助部材３０Ｄの表面３０１の近傍に到達したイオンは、この電気力学的搬送力を受けて、冷却基準線ＣＲＬから離間する二方向に沿って加速される。このため、表面３０１の近傍領域において、当該二方向に沿った速度の高いイオン風２１０Ｄが形成される。したがって、冷却補助部材３０Ｄの冷却効果は向上する。特に、図１０（Ａ）の構成では、冷却基準線ＣＲＬの領域からイオン風２１０Ｄが流れるので、冷却基準線ＣＲＬの領域に対する冷却効果は、さらに向上する。

図１０（Ｂ）は、第９の実施形態を用いた場合の表面温度と、比較例の場合の表面温度とを示している。図１０（Ｂ）における比較例は、自然対流のみを用いたものである。位置ＰＯ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、図１０（Ｃ）に示す位置である。位置ＰＯは、冷却補助部材の表面の中心位置である。位置Ｐ１は、冷却補助部材の表面の左上端位置であり、位置Ｐ２は、冷却補助部材の表面の右上端位置である。位置Ｐ３は、冷却補助部材の表面の右下端位置であり、位置Ｐ４は、冷却補助部材の表面の左下端位置である。位置Ｐ５は、冷却補助部材の表面の上端中央位置であり、位置Ｐ６は、冷却補助部材の表面の下端中央位置である。

図１０（Ｂ）に示すように、第９の実施形態の構成、すなわち、冷却補助部材３０Ｄを用いることによって、表面全体の冷却効果が比較例に対して約２０℃向上するとともに、中央位置の冷却効果は、さらに約２℃向上する。

次に、本発明の第１０の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図１１（Ａ）は、本発明の第１０の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。

図１１（Ａ）に示すように、第１０の実施形態に係る冷却補助部材は、第８の実施形態に係る冷却補助部材に対して、電極の形成パターンにおいて異なる。第１０の実施形態に係る冷却補助部材の他の構成は、第８の実施形態に係る冷却補助部材と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図１１（Ａ）に示すように、本実施形態の冷却補助部材３０Ｅは、絶縁基板３１、電極３６１、電極３６２、および、電極３６３を備える。電極３６１、電極３６２、および、電極３６３は、絶縁基板３１に形成されている。電極３６１、電極３６２、および、電極３６３は、それぞれに、半径が異なる複数の環状の電極である。電極３６１、電極３６２、および、電極３６３は、絶縁基板３１の表面３０１における冷却基準点ＣＲＰを中心にして、同心円状に交互に配置されている。これらの電極３６１、電極３６２、および、電極３６３によって、対となる電極が構成されている。そして、これらの電極の対は、複数構成されている。

より具体的には、電極３６１、電極３６２、および、電極３６３は、絶縁基板３１を平面視した略中心の冷却基準点ＣＲＰ（図１１（Ａ）参照）を中心点とする円環状である。電極３６１、電極３６２、および、電極３６３は、この順で、冷却基準点ＣＲＰを基準にして放射方向に沿って広がるように、順に配置されている。電極３６１、電極３６２、および、電極３６３には、上述の図９（Ｂ）に示した交番電圧が与えられる。例えば、電極３６１には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ１が印加され、電極３６２には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ２が印加され、電極３６３には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ３が印加される。

これにより、図１１（Ａ）に示すように、冷却補助部材３０Ｅの表面３０１には、冷却基準点ＣＲＰを中心として放射方向に電気力学的搬送力を発生させることができる。したがって、冷却補助部材３０Ｅの表面３０１の近傍に到達したイオンは、この電気力学的搬送力を受けて、放射方向に沿って加速される。このため、表面３０１の近傍領域において、放射方向に沿った速度の高いイオン風２１０Ｅが形成される。したがって、冷却補助部材３０Ｅの冷却効果は向上する。特に、図１１（Ａ）の構成では、冷却基準点ＣＲＰの領域からイオン風２１０Ｅが流れるので、冷却基準点ＣＲＰの領域、すなわち、冷却補助部材３０Ｅの表面の３０１の中心領域に対する冷却効果は、さらに向上する。

図１１（Ｂ）は、第１０の実施形態を用いた場合の表面温度と、比較例の場合の表面温度とを示している。図１１（Ｂ）における比較例は、自然対流のみを用いたものである。位置ＰＯ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、図１１（Ｃ）に示す位置である。位置ＰＯは、冷却補助部材の表面の中心位置である。位置Ｐ１は、冷却補助部材の表面の左上端位置であり、位置Ｐ２は、冷却補助部材の表面の右上端位置である。位置Ｐ３は、冷却補助部材の表面の右下端位置であり、位置Ｐ４は、冷却補助部材の表面の左下端位置である。位置Ｐ５は、冷却補助部材の表面の上端中央位置であり、位置Ｐ６は、冷却補助部材の表面の下端中央位置である。

図１１（Ｂ）に示すように、第１０の実施形態の構成、すなわち、冷却補助部材３０Ｅを用いることによって、表面全体の冷却効果が比較例に対して約２０℃向上するとともに、中央位置の冷却効果は、さらに約３℃向上する。

次に、本発明の第１１の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図１２（Ａ）は、本発明の第１１の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。

図１２（Ａ）に示すように、第１１の実施形態に係る冷却補助部材は、第８の実施形態に係る冷却補助部材に対して、電極の形成パターンにおいて異なる。第１１の実施形態に係る冷却補助部材の他の構成は、第８の実施形態に係る冷却補助部材と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図１２（Ａ）に示すように、本実施形態の冷却補助部材３０Ｆは、絶縁基板３１、電極３７１、電極３７２、および、電極３７３を備える。電極３７１、電極３７２、および、電極３７３は、絶縁基板３１に形成されている。電極３７１、電極３７２、および、電極３７３は、それぞれに、半径が異なる複数の環状の電極である。電極３７１、電極３７２、および、電極３７３は、絶縁基板３１の表面３０１における冷却基準点ＣＲＰを中心にして、同心円状に交互に配置されている。これらの電極３７１、電極３７２、および、電極３７３によって、対となる電極が構成されている。そして、これらの電極の対は、複数構成されている。

より具体的には、電極３７１、電極３７２、および、電極３７３は、絶縁基板３１を平面視した中心の冷却基準点ＣＲＰ（図１２（Ａ）参照）を中心点とする矩形の環状である。電極３７１、電極３７２、および、電極３７３は、この順で、冷却基準点ＣＲＰを基準にして放射方向に沿って広がるように、順に配置されている。電極３７１、電極３７２、および、電極３７３には、上述の図９（Ｂ）に示した交番電圧が与えられる。例えば、電極３７１には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ１が印加され、電極３７２には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ２が印加され、電極３７３には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ３が印加される。

これにより、図１２（Ａ）に示すように、冷却補助部材３０Ｆの表面３０１には、冷却基準点ＣＲＰを中心として放射方向に電気力学的搬送力を発生させることができる。したがって、冷却補助部材３０Ｆの表面３０１の近傍に到達したイオンは、この電気力学的搬送力を受けて、放射方向に沿って加速される。このため、表面３０１の近傍領域において、放射方向に沿った速度の高いイオン風２１０Ｆが形成される。したがって、冷却補助部材３０Ｆの冷却効果は向上する。特に、図１２（Ａ）の構成では、冷却基準点ＣＲＰの領域からイオン風２１０Ｆが流れるので、冷却基準点ＣＲＰの領域、すなわち、冷却補助部材３０Ｆの表面の３０１の中心領域に対する冷却効果は、さらに向上する。

図１２（Ｂ）は、第１１の実施形態を用いた場合の表面温度と、比較例の場合の表面温度とを示している。図１２（Ｂ）における比較例は、自然対流のみを用いたものである。位置ＰＯ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、図１２（Ｃ）に示す位置である。位置ＰＯは、冷却補助部材の表面の中心位置である。位置Ｐ１は、冷却補助部材の表面の左上端位置であり、位置Ｐ２は、冷却補助部材の表面の右上端位置である。位置Ｐ３は、冷却補助部材の表面の右下端位置であり、位置Ｐ４は、冷却補助部材の表面の左下端位置である。位置Ｐ５は、冷却補助部材の表面の上端中央位置であり、位置Ｐ６は、冷却補助部材の表面の下端中央位置である。

図１２（Ｂ）に示すように、第１１の実施形態の構成、すなわち、冷却補助部材３０Ｆを用いることによって、表面全体の冷却効果が比較例に対して約２０℃向上するとともに、中央位置の冷却効果は、さらに約３℃向上する。

次に、本発明の第１２の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図１３（Ａ）は、本発明の第１２の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。

図１３（Ａ）に示すように、第１２の実施形態に係る冷却補助部材は、第８の実施形態に係る冷却補助部材に対して、電極の形成パターンにおいて異なる。第１２の実施形態に係る冷却補助部材の他の構成は、第８の実施形態に係る冷却補助部材と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図１３（Ａ）に示すように、本実施形態の冷却補助部材３０Ｇは、絶縁基板３１、電極３８１、電極３８２、および、電極３８３を備える。電極３８１、電極３８２、および、電極３８３は、絶縁基板３１に形成されている。電極３８１、電極３８２、および、電極３８３は、それぞれに、半径が異なる複数の円弧状（部分的な円環状）の電極である。電極３８１、電極３８２、および、電極３８３は、絶縁基板３１の表面３０１における冷却基準点ＣＲＰを中心にして、同心円状に交互に配置されている。これらの電極３８１、電極３８２、および、電極３８３によって、対となる電極が構成されている。そして、これらの電極の対は、複数構成されている。

より具体的には、電極３８１、電極３８２、および、電極３８３は、絶縁基板３１を平面視した一角付近の冷却基準点ＣＲＰ（図１３（Ａ）参照）を中心点とする円弧状である。電極３８１、電極３８２、および、電極３８３は、この順で、冷却基準点ＣＲＰを基準にして放射方向に沿って広がるように、順に配置されている。電極３８１、電極３８２、および、電極３８３には、上述の図９（Ｂ）に示した交番電圧が与えられる。例えば、電極３８１には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ１が印加され、電極３８２には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ２が印加され、電極３８３には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ３が印加される。

これにより、図１３（Ａ）に示すように、冷却補助部材３０Ｇの表面３０１には、冷却基準点ＣＲＰを中心として放射方向に電気力学的搬送力を発生させることができる。したがって、冷却補助部材３０Ｇの表面３０１の近傍に到達したイオンは、この電気力学的搬送力を受けて、放射方向に沿って加速される。このため、表面３０１の近傍領域において、放射方向に沿った速度の高いイオン風２１０Ｇが形成される。したがって、冷却補助部材３０Ｇの冷却効果は向上する。特に、図１３（Ａ）の構成では、冷却基準点ＣＲＰの領域からイオン風２１０Ｇが流れるので、冷却基準点ＣＲＰの領域、すなわち、冷却補助部材３０Ｇの表面３０１の一角の領域に対する冷却効果は、さらに向上する。

図１３（Ｂ）は、第１２の実施形態を用いた場合の表面温度と、比較例の場合の表面温度とを示している。図１３（Ｂ）における比較例は、自然対流のみを用いたものである。位置ＰＯ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、図１３（Ｃ）に示す位置である。位置ＰＯは、冷却補助部材の表面の中心位置である。位置Ｐ１は、冷却補助部材の表面の左上端位置であり、位置Ｐ２は、冷却補助部材の表面の右上端位置である。位置Ｐ３は、冷却補助部材の表面の右下端位置であり、位置Ｐ４は、冷却補助部材の表面の左下端位置である。位置Ｐ５は、冷却補助部材の表面の上端中央位置であり、位置Ｐ６は、冷却補助部材の表面の下端中央位置である。

図１３（Ｂ）に示すように、第１２の実施形態の構成、すなわち、冷却補助部材３０Ｇを用いることによって、表面全体の冷却効果が比較例に対して約１９℃向上するとともに、冷却基準点ＣＲＰである表面の左下角部の位置の冷却効果は、さらに約３℃向上する。

次に、本発明の第１３の実施形態に係る冷却装置について、図を参照して説明する。図１４（Ａ）は、本発明の第１３の実施形態に係る冷却補助部材の概略構造を示す図であり、（Ｂ）は、温度分布を示すグラフであり、（Ｃ）は、温度測定位置の配置例を示す図である。

図１４（Ａ）に示すように、第１３の実施形態に係る冷却補助部材は、第８の実施形態に係る冷却補助部材に対して、電極の形成パターンにおいて異なる。第１３の実施形態に係る冷却補助部材の他の構成は、第８の実施形態に係る冷却補助部材と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図１４（Ａ）に示すように、本実施形態の冷却補助部材３０Ｈは、絶縁基板３１、電極３９１、電極３９２、および、電極３９３を備える。電極３９１、電極３９２、および、電極３９３は、絶縁基板３１に形成されている。電極３９１、電極３９２、および、電極３９３は、線状の電極である。電極３９１、電極３９２、および、電極３９３は、絶縁基板３１の表面３０１における一角付近の冷却基準点ＣＲＰを始点とする対角線に沿って、交互に配置されている。この際、電極３９１、電極３９２、および、電極３９３は、それぞれの延びる方向が当該対角線に直交するように、配置されている。これらの電極３９１、電極３９２、および、電極３９３によって、対となる電極が構成されている。そして、これらの電極の対は、複数構成されている。電極３９１、電極３９２、および、電極３９３には、上述の図９（Ｂ）に示した交番電圧が与えられる。例えば、電極３９１には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ１が印加され、電極３９２には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ２が印加され、電極３９３には、図９（Ｂ）の電圧Ｖ３が印加される。

これにより、図１４（Ａ）に示すように、冷却補助部材３０Ｈの表面３０１には、冷却基準点ＣＲＰを中心として略放射方向に電気力学的搬送力を発生させることができる。したがって、冷却補助部材３０Ｈの表面３０１の近傍に到達したイオンは、この電気力学的搬送力を受けて、放射方向に沿って加速される。このため、表面３０１の近傍領域において、放射方向に沿った速度の高いイオン風２１０Ｈが形成される。したがって、冷却補助部材３０Ｈの冷却効果は向上する。特に、図１４（Ａ）の構成では、冷却基準点ＣＲＰの領域からイオン風２１０Ｈが流れるので、冷却基準点ＣＲＰの領域、すなわち、冷却補助部材３０Ｈの表面３０１の一角の領域に対する冷却効果は、さらに向上する。

図１４（Ｂ）は、第１３の実施形態を用いた場合の表面温度と、比較例の場合の表面温度とを示している。図１４（Ｂ）における比較例は、自然対流のみを用いたものである。位置ＰＯ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、図１４（Ｃ）に示す位置である。位置ＰＯは、冷却補助部材の表面の中心位置である。位置Ｐ１は、冷却補助部材の表面の左上端位置であり、位置Ｐ２は、冷却補助部材の表面の右上端位置である。位置Ｐ３は、冷却補助部材の表面の右下端位置であり、位置Ｐ４は、冷却補助部材の表面の左下端位置である。位置Ｐ５は、冷却補助部材の表面の上端中央位置であり、位置Ｐ６は、冷却補助部材の表面の下端中央位置である。

図１４（Ｂ）に示すように、第１３の実施形態の構成、すなわち、冷却補助部材３０Ｈを用いることによって、表面全体の冷却効果が比較例に対して約１９℃向上するとともに、冷却基準点ＣＲＰである表面の左下角部の位置の冷却効果は、さらに約３℃向上する。

なお、これら交番電圧を印加する態様において、対を構成する電極数、対の形成する、各電極の形状は、上述のものに限るものではない。これらは、冷却基準線や冷却基準点、すなわち、冷却補助部材における最も冷却したい位置、冷却温度等に応じて適宜設定できる。

本発明の冷却装置は、例えばモジュールの冷却装置として利用することができる。この場合、モジュールのシールドとして形成された導体を発熱体側の電極として利用し、モジュール周囲にイオン発生部を配置してモジュールを冷却することができる。また、電池の冷却装置としても利用することができる。この場合は、リチウムイオン電池などのＡｌパッケージを発熱体側の電極として利用し、その周囲にイオン発生物を設置することで、電池を冷却することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：冷却装置
２０：イオン生成部
２１：放電電極
２２：集電極
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇ、３０Ｈ：冷却補助部材
３１：絶縁基板
４０、４１、４２、４３、４４：電源
５０：絶縁層
２００：イオン
２１０、２１０Ｄ、２１０Ｅ、２１０Ｆ、２１０Ｇ、２１０Ｈ：イオン風
３０１：表面
３０２：裏面
３２１、３２２、３３１、３３２、３４１、３４２、３４３、３５１、３５２、３５３、３６１、３６２、３６３、３７１、３７２、３７３、３８１、３８２、３８３、３９１、３９２、３９３：電極
ＣＲＬ：冷却基準線
ＣＲＰ：冷却基準点
Ｄｂ：距離
Ｄｄ：距離
Ｅ：電界
ＨＥ：発熱体
Ｌｂ：距離

Claims (15)

1. 放電電極と集電極とを有し、前記放電電極と前記集電極との間でコロナ放電を発生させ、イオンを生成するイオン生成部と、
   前記放電電極と前記集電極との距離よりも長い距離で、前記放電電極から離間して配置され、前記イオンによるイオン風を受ける冷却補助部材と、
   を備える、冷却装置。
2. 前記放電電極と前記冷却補助部材との距離は、前記冷却補助部材によって冷却される発熱体の温度境界層の厚みよりも短い、
   請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記冷却補助部材は、導電性を有する電極を備え、
   該電極は、電気的に接地されている、
   請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記冷却補助部材は、導電性を有する電極を備え、
   該電極は、前記イオン生成部で生成するイオンの正負と逆の極性の電位が与えられている、
   請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
5. 前記イオン生成部は、正イオンまたは負イオンを選択的に生成する、
   請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記冷却補助部材は、
   絶縁基板と、
   前記絶縁基板に形成され、前記絶縁基板の表面に沿った電界を発生させる電界形成用の電極と、
   を備える、
   請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
7. 前記冷却補助部材は、
   絶縁基板と、
   前記絶縁基板に形成され、前記絶縁基板の表面に沿った電気力学的搬送力を発生させる電気力学的搬送力生成用の電極と、
   を備える、
   請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
8. 前記電気力学的搬送力生成用の電極は、
   前記電気力学的搬送力の作用する方向に沿って間隔を空けて配列された複数対の電極である、
   請求項７に記載の冷却装置。
9. 前記複数対の電極は、それぞれに直線状であり、各電極の延びる方向に対して直交する方向に沿って間隔を空けて配列されている、
   請求項８に記載の冷却装置。
10. 前記複数対の電極は、それぞれに環状、または、それぞれに部分的な環状であり、前記環状または前記部分的な環状に対する放射方向に沿って間隔を空けて配列されている、
    請求項８に記載の冷却装置。
11. 前記冷却補助部材は、前記イオン生成部側の表面に絶縁層を備える、
    請求項４乃至請求項１０のいずれかに記載の冷却装置。
12. 前記冷却補助部材の電極に、前記イオン生成部で生成するイオンの正負と逆の極性の電位を与える電源を備える、
    請求項４または請求項５に記載の冷却装置。
13. 前記電界形成用の電極に、電界形成用の電圧を印加する電源を備える、
    請求項６に記載の冷却装置。
14. 前記電気力学的搬送力生成用の電極に、交番電圧を印加する電源を備える、
    請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の冷却装置。
15. 前記放電電極と前記集電極との間に、コロナ放電用の電圧を印加する放電用電源を備える、
    請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の冷却装置。

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