JP2019117687A

JP2019117687A - 冷却器

Info

Publication number: JP2019117687A
Application number: JP2017249665A
Authority: JP
Inventors: 木下　洋平; Yohei Kinoshita; 洋平木下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-18

Abstract

【課題】改善された冷却性能を有する、イオン風を用いた冷却器を提供する。【解決手段】本発明の冷却器は、図１に示すように、誘電体１４と、誘電体１４の両面に存在している第一電極１２及び第二電極１６を有する電極体であって、誘電体１４が、第一電極１２が存在しておらず露出している露出領域１４’を有している、電極体１０、並びに第一電極１２及び第二電極１６に電圧を印加することにより、誘電体１４の露出領域１４’で、第一電極１２から離れる方向にイオン風を発生させる、電圧印加部２０を具備しており、イオン風が乱流化するようにされている、冷却器１００である。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却器に関する。

金属電極／絶縁体／金属電極の構成において、金属電極の間に電圧をかけることで空気を帯電させてイオン風を発生させることが知られている。

特許文献１では、面状誘電体の両面に設けた２つの電極のうち、少なくとも一方が多点の末端を有する電極で構成され、両電極に、交流電圧を印加するとともに、どちらか一方を接地してイオン風を誘起することを特徴とする気流発生装置が教示されている。特許文献１では、かかる気流発生装置は、（１）一方の電極に高電圧を印加することにより、面状誘電体を挟んで対向面に存在する接地された電極へのプラズマを誘起するという作用を有すること、（２）交流電圧を電極に印加することにより、プラズマの形態が安定し、同時に、面状誘電体上で電極から板状接地電極へ向かうブローイング力が誘起され、面状誘電体上でイオン風が生まれるという作用を有することが言及されている。

また、かかるイオン風を熱交換手段として用いることも行われている。例えば、特許文献２では、電極基板と薄膜電極とそれらの間に挟まれた電子加速層とを有する電子放出素子と、薄膜電極から離れて薄膜電極に対向し、少なくとも１つの貫通孔を有するホール電極とを備え、電子放出素子とホール電極とを空気中に設置して、電極基板と薄膜電極との間に第１電圧を印加し、薄膜電極とホール電極との間に第２電圧を印加したとき、第１電圧によって、電極基板で生成された電子が電子加速層で加速されて薄膜電極から空気中に放出され負イオンを生成し、第２電圧によって負イオンを含むイオン風が生成されて貫通孔を通過して被熱交換体へ放出されるように構成された熱交換装置が開示されている。

特開２００９−２４７９６６号公報特開２０１３−７７７５０号公報

イオン風を用いて高温部を冷却することが考えられるが、冷却性能が不足していた。

そこで、改善された冷却性能を有する、イオン風を用いた冷却器を提供する必要性が存在する。

本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりである：
〈態様１〉誘電体と、上記誘電体の両面に存在している第一及び第二電極とを有する電極体であって、上記誘電体が、上記第一電極が存在しておらず露出している露出領域を有している、電極体、並びに
上記第一及び第二電極に電圧を印加することにより、上記誘電体の上記露出領域で、上記第一電極から離れる方向にイオン風を発生させる、電圧印加部
を具備しており、
上記イオン風が乱流化するようにされている、
冷却器。
〈態様２〉上記電圧印加部を制御して、上記イオン風を乱流化させる、態様１に記載の冷却器。
〈態様３〉上記誘電体の上記露出領域が、第一誘電部、及び上記第一誘電部より低い比誘電率を有する第二誘電部を具備していることにより、上記イオン風を乱流化させる、態様１又は２に記載の冷却器。

本発明によれば、改善された冷却性能を有する、イオン風を用いた冷却器を提供することができる。

図１は、本発明の冷却器の構造及びイオン風の形態の概略図である。図１（ａ）は、電圧印加部を制御して、イオン風を乱流化させる場合の図であり、図１（ｂ）は、誘電体の延在領域が、第一及び第二誘電部を具備していることにより、イオン風を乱流化させる場合の図である。図２は、従来の冷却器の構造及びイオン風の形態の概略図である。

《冷却器》
本発明の冷却器は、図１に示すように、
誘電体１４と、誘電体１４の両面に存在している第一電極１２及び第二電極１６を有する電極体であって、誘電体１４が、第一電極１２が存在しておらず露出している露出領域１４’を有している、電極体１０、並びに
第一電極１２及び第二電極１６に電圧を印加することにより、誘電体１４の露出領域１４’で、第一電極１２から離れる方向にイオン風を発生させる、電圧印加部２０
を具備しており、
イオン風が乱流化するようにされている、
冷却器１００である。また、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第二電極１６は、電気的に接地していてよい。

図２に示すように、従来の冷却器１１０は、第一電極１２及び第二電極１６に電圧を印加することにより、イオン風を発生させ、このイオン風を被冷却部３０に接触させることにより冷却効果をもたらすものである。しかしながら、このイオン風は、一定のペースで発生するため、イオン風の同じ部分が被冷却部に接し続けることとなり、その結果、十分な冷却効果が得られないことがあった。

これに対し、本発明者らは、イオン風を乱流化させることにより、被冷却部から熱を受け取ったイオン風を良好に引きはがすことができ、その結果、冷却効率を更に高めることができることを見出した。イオン風の乱流化の具体的な態様については、図１（ａ）及び（ｂ）を参照して以下で説明する。

一態様においては、図１（ａ）に示すように、本発明の冷却器１００は、電圧印加部２２を制御して、イオン風を乱流化させてよい。この電圧印加部２２は、電圧の印加のオン／オフを交互に切り替えることができ、これによってイオン風を断続的に生じさせ、被冷却部３０付近に滞留している空気がこのイオン風によって押し上げられ、その結果、乱流が発生すると考えられる。かかる態様によれば、冷却器の物理的な構成要素を変更することなく、冷却性能を向上させることができる。

また、別の態様においては、図１（ｂ）に示すように、本発明の冷却器１００は、誘電体１４の延在領域１４’が、第一誘電部１４ａ、及び第一誘電部１４ａより低い比誘電率を有する第二誘電部１４ｂを具備していることにより、イオン風を乱流化させてよい。異なる誘電率の誘電部を組み合わせることにより、速いイオン風及び遅いイオン風が同時に発生し、速いイオン風が遅いイオン風に衝突することにより、遅いイオン風が押し上げられ、その結果、乱流が発生すると考えられる。かかる態様によれば、電圧制御を複雑にすることなく、冷却性能を向上させることができる。

図１（ａ）及び（ｂ）に関して言及したイオン風の乱流化の２つの態様は、単独で用いてもよく、又は組み合わせて用いてもよい。

以下では、本発明の各構成要素について説明する。

〈電極体〉
電極体は、誘電体と、誘電体の両面に存在している第一及び第二電極とを有する電極体である。この誘電体は、第一電極が存在しておらず露出している露出領域を有している。また、第二電極は、電気的に接地していてよい。

（第一及び第二電極）
第一及び第二電極は、導電性を示す材料で構成されていてよく、例えば、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、白金、ニクロム、イリジウム、タングステン、ニッケル、鉄等の金属であってよい。また、第一及び第二の電極は、銀ペーストやカーボンペースト等の導電性ペーストにポリエステル系樹脂やエポキシ樹脂、ポリウレタン系樹脂、塩ビ系樹脂、フェノール系樹脂等とブレンドした導電性インクを用いることができる。

（誘電体）
誘電体としては、随意の絶縁体を用いることができ、例えばマイカ、ガラス、セラミック、樹脂等を用いることができる。

セラミックとしては、例えばアルミナ、ジルコニア窒化ケイ素、窒化アルミ二ウム等を用いることができる。

樹脂としては、例えばフェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリエステル、エポキシ、シリコン、ポリエチレン、ポリスチロール、軟質エンビ、硬質エンビ、酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、テフロン（登録商標）、生ゴム、軟質ゴム、エボナイト、ステアタイト、ブチルゴム、ネオプレーン等を用いることができる。

誘電体の露出領域によりイオン風を乱流化させる場合、誘電体の露出領域は、第一誘電部、及び第一誘電部より低い比誘電率を有する第二誘電部を具備していてよい。既に言及したように、異なる誘電率の誘電部を組み合わせることにより、速いイオン風及び遅いイオン風を同時に発生させることができる。

〈電圧印加部〉
電圧印加部は、第一及び第二電極に電圧を印加することにより、イオン風を発生させる電圧印加部である。

電圧印加部は、第一及び第二電極に交流電圧を印加する交流電源であってもよく、又は第一及び第二電極に直流電圧を印加する直流電源であってもよい。

電圧印加部によりイオン風を乱流化させる場合、電圧印加部は、オン／オフを制御できるものであってよい。既に言及したように、この電圧印加部により、イオン風を乱流化させるように電圧を変化させることができる。この場合、オン／オフの切り替え時間は、例えば０．５秒以上、０．７秒以上、又は１．０秒以上であってよく、又は３．０秒以下、２．５秒以下、２．０秒以下、又は１．５秒以下であってよい。

１０電極体
１２第一電極
１４誘電体
１４’ 誘電体の露出領域
１４ａ第一誘電部
１４ｂ第二誘電部
１６第二電極
２０電圧印加部
２２電圧制御可能な電圧印加部
３０被冷却部
１００本発明の冷却器
１１０従来の冷却器

Claims

誘電体と、前記誘電体の両面に存在している第一及び第二電極とを有する電極体であって、前記誘電体が、前記第一電極が存在しておらず露出している露出領域を有している、電極体、並びに
前記第一及び第二電極に電圧を印加することにより、前記誘電体の前記露出領域で、前記第一電極から離れる方向にイオン風を発生させる、電圧印加部
を具備しており、
前記イオン風が乱流化するようにされている、
冷却器。
前記電圧印加部を制御して、前記イオン風を乱流化させる、請求項１に記載の冷却器。
前記誘電体の前記露出領域が、第一誘電部、及び前記第一誘電部より低い比誘電率を有する第二誘電部を具備していることにより、前記イオン風を乱流化させる、請求項１又は２に記載の冷却器。