JP2020057720A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より冷却効率の高い冷却装置を提供する。【解決手段】第１面２ａに発熱体１が接合されたヒートシンク本体２と、ヒートシンク本体２の第１面２ａに対向する第２面２ｂに設けられ、電気的に誘起流Ｉｆを発生させる誘起流発生装置３と、を備えた冷却装置１０を提供する。これにより、誘起流Ｉｆの作用でヒートシンク本体２から空気層７へ熱伝達を促進し、冷却効率を向上することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、冷却装置に関する。

コンバータ等の電力変換装置には半導体、コンデンサ、又はコイルなどの発熱要素となる電子部品が含まれているため、これらを冷却するヒートシンクが取り付けられる。一方、このような電力変換装置において、大電力化や小型化を実現する観点から、各回路要素及び冷却構造を高密度に構成することが要求される。

しかしながら、高密度化により電力変換装置内の発熱密度が上昇するため、より高い冷却性能が要求されることとなる。ここで、ヒートシンクの冷却性能は、一般的にその体積（熱容量）、材料（熱伝導率）、及び形状に応じた表面積（伝熱面積）に依存する。

したがって、冷却性能を向上させるためには、ヒートシンク自体を大型化することが要求され、電力変換装置全体の大型化に繋がることとなる。このため、ヒートシンク自体の大型化を抑えつつも、冷却性能の向上を実現する観点からヒートシンクの材料及び形状の改善が検討されている。

例えば、特許文献１では、複数のフィンが設けられたヒートシンクが提案されている。そして、ファンからの冷却風をヒートシンクのフィンに流通させて、ヒートシンクに設けられた発熱体を冷却させる。

特開２００９−２９０００４号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、複数のフィンがファンからの冷却風の流れを乱すことで、圧力損失が大きくなり、冷却効率が低下する。

このような事情に鑑み、本発明の目的は、より冷却効率の高い冷却装置を提供することにある。

本発明のある態様によれば、第１面に発熱体が接合されたヒートシンクと、ヒートシンクの第１面に対向する第２面に設けられ、電気的に誘起流を発生させる誘起流発生装置と、を備える冷却装置が提供される。

本発明によれば、より冷却効率の高い冷却装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態による冷却装置の構成を説明する図である。 図２は、図１におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。 図３は、第１実施形態の変形例１−１を説明する断面図である。 図４は、第２実施形態による冷却装置の構成を説明する断面図である。 図５は、図４におけるＢ１−Ｂ１’線矢視断面図である。 図６は、図４におけるＢ２−Ｂ２’線矢視断面図である。 図７は、第２実施形態による冷却装置の斜視図である。 図８は、第２実施形態の変形例２−１による冷却装置の斜視図である。 図９は、変形例２−２による冷却装置の斜視図である。 図１０は、変形例２−３による冷却装置の斜視図である。 図１１は、変形例２−４による冷却装置の斜視図である。 図１２は、変形例２−５による冷却装置の斜視図である。 図１３は、変形例２−６による冷却装置の斜視図である。 図１４は、比較例によるファンを備えた冷却装置の構成を説明する図である。 図１５は、第３実施形態による冷却装置の構成を説明する断面図である。 図１６は、第３実施形態の変形例３−１による冷却装置の構成を説明する断面図である。 図１７は、変形例３−２による冷却装置の構成を説明する断面図である。 図１８は、変形例３−３による冷却装置の構成を説明する斜視図である。 図１９は、変形例３−４による冷却装置の構成を説明する斜視図である。 図２０は、変形例３−５による冷却装置の構成を説明する断面図である。 図２１は、変形例３−５による冷却装置の斜視図である。 図２２は、変形例３−６による冷却装置の構成を説明する斜視図である。 図２３は、第４実施形態にかかるプラズマアクチュエータの構成を説明する断面図である。 図２４は、プラズマアクチュエータが設けられた冷却装置の構成を説明する断面図である。 図２５は、図２４におけるＤ−Ｄ’線矢視断面図である。

以下、図面等を参照して、本発明の各実施形態について説明する。なお、各実施形態及びその変形例の説明に用いる図面は、各実施形態の構成の要部を概略的に示すものである。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。

図１は、本実施形態による冷却装置１０の構成を説明する流れ方向の断面図である。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。

図示のように、冷却装置１０は、発熱体１、本実施形態のヒートシンクを構成するヒートシンク本体２、及び誘起流発生装置３を備える。発熱体１は、モータ、エンジン、及び家電などの電子機器に含まれる種々の発熱要素である。特に、発熱体１としては、半導体、半導体のモールドパッケージ、コンデンサ、及びコイル等の電子部品が想定される。

ヒートシンク本体２は、発熱体１が発生する熱を周囲の雰囲気中に放出する構造物である。本実施形態では、ヒートシンク本体２は、板状部材として形成されている。そして、ヒートシンク本体２の一方側（Ｚ軸負方向側）の表面であって第１面として機能する第１表面２ａに、発熱体１が接合されている。

ヒートシンク本体２は、例えば、銅若しくはアルミニウムなどの比較的熱伝導率の高い金属製材料、又はFR4（Flame Retardant Type 4）若しくはセラミクス等の比較的熱伝導率が高い非金属製材料で構成される。

誘起流発生装置３は、ヒートシンク本体２の他方側（Ｚ軸正方向側）の面、すなわち、第１表面２ａの裏面の第２面として機能する第２表面２ｂに設けられる。誘起流発生装置３は、Ｘ軸方向における一方側（図上ではＸ軸正方向）に誘起流発生部３ａを有している。したがって、誘起流発生装置３は、図２上のＸ軸正方向に向かって誘起流Ｉｆを発生させることができる。

より詳細に、誘起流発生装置３は、周囲の相（空気雰囲気、窒素雰囲気若しくはアルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気等の気相、又は水等の液相）中の分子に対して電気的に作用し、当該雰囲気における電荷分布に偏りを与えることで圧力差を与えて誘起流Ｉｆを生じさせる装置である。なお、以下では、説明の便宜上、周囲の相が空気雰囲気（空気層７）であることを前提とする。しかしながら、以下の説明は他の気相又は液相であっても同様に適用することができる。

誘起流発生装置３は、Ｙ軸方向における長さがヒートシンク本体２と略等しく（図１参照）、Ｘ軸方向における長さがヒートシンク本体２より短く構成され、ヒートシンク本体２のＸ軸方向における伸長領域内の所定位置に取り付けられる。

また、本実施形態の誘起流発生装置３は、発熱体１に対して誘起流Ｉｆの方向（Ｘ軸方向）において上流に配置される。

より詳細には、本実施形態の誘起流発生装置３は、第１表面２ａに接合された発熱体１に対向する第２表面２ｂの周辺位置（以下、「発熱体対向位置Ｐ１」とも称する）に沿って流れるように、発熱体１から図２上において左側（Ｘ軸負方向側）にオフセットした位置に配置されている。特に、誘起流Ｉｆの流速が相対的に速くなる誘起流発生部３ａから所定距離離れた位置が、発熱体対向位置Ｐ１と略一致するように、誘起流発生装置３の配置位置が調節されることが好ましい。これにより、誘起流Ｉｆによる冷却の効率がより向上する。

なお、発熱体１と誘起流発生装置３の間におけるＹ方向の幅の関係は、発熱体１の幅や熱量、ヒートシンク本体２へ熱が広がる面積に応じて誘起流Ｉｆが熱伝達に効果的に幅になるよう適宜調整が可能である。

上記構成を有する冷却装置１０において、発熱体１の熱は先ずヒートシンク本体２に伝達される。そして、ヒートシンク本体２に伝達された熱は、当該ヒートシンク本体２において拡散されつつ、Ｚ軸負方向（誘起流発生装置３の方向）に向かって伝導する。

一方、誘起流発生装置３が発生させる誘起流Ｉｆは、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに沿ってＸ軸正方向に流れ、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂと空気層７との間の熱伝達を促進する。特に、発熱体１直下のヒートシンク本体２と接する空気層７の界面に誘起流Ｉｆを流すことができるので、固体流体間に発生する断熱層のような境界層の過剰な発達を抑制することができる。その結果、比較的少ない誘起流Ｉｆの流量で効果的に冷却を実行することが可能となる。

以上説明した構成を有する本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

本実施形態による冷却装置１０は、第１面としての第１表面２ａに発熱体１に接合されたヒートシンクとしてのヒートシンク本体２と、ヒートシンク本体２の第１表面２ａに対向する第２面（第１表面２ａの裏面）としての第２表面２ｂに設けられ、電気的に誘起流Ｉｆを発生させる誘起流発生装置３と、を備える。

これにより、誘起流Ｉｆがヒートシンク本体２の第２表面２ｂを通過することで、当該第２表面２ｂから空気層７へ熱伝達を促進することができ、発熱体１の冷却をより効率的に行うことができる。また、誘起流Ｉｆの作用でヒートシンク本体２の第２表面２ｂと空気層７の間の界面に流れを生じさせることができるので、当該界面における境界層（断熱層）の過剰な発達を抑制することができる。結果として、ファンなどを用いて物理的に生じさせた冷却風と比べて比較的少ない流量の誘起流Ｉｆで発熱体１を効率的に冷却することができる。

特に、本実施形態の誘起流発生装置３は、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに沿った方向に誘起流Ｉｆを発生させるように配置される。これにより、誘起流Ｉｆがヒートシンク本体２の第２表面２ｂ上における熱の拡散をより促進することができる。結果として、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂと空気層７との間の実質的な伝熱領域をより拡大するこができるので、冷却効率をより向上させることができる。

さらに、本実施形態では、誘起流発生装置３は、第１表面２ａに接合された発熱体１に対向する第２表面２ｂの位置としての発熱体対向位置Ｐ１に向かって誘起流Ｉｆを発生させるように配置される。

これにより、ヒートシンク本体２上において発熱源である発熱体１に近い位置に好適に誘起流Ｉｆを当てることができる。特に、誘起流発生装置３が発生させる誘起流Ｉｆの流速が相対的に高い領域を発熱体対向位置Ｐ１に調節すれば、熱量が比較的高い部分に高い流速の誘起流Ｉｆを当てることができるので、第２表面２ｂと空気層７との間の熱伝達をより効率的にすることができる。結果として、発熱体１に対する冷却効率をさらに向上させることができる。

なお、本実施形態の発熱体１は、本実施形態の発熱体１としては、モータ、エンジン、及び家電などの電子機器内に設けられた電子部品が想定される。すなわち、コンデンサ及びコイル等の通電により発熱する電子部品を発熱体１として、本実施形態の冷却装置１０の構成を適用することができる。したがって、電子部品を冷却するための好適な構成が提供されることとなる。

次に、本実施形態の変形例１−１について説明する。

図３は、本実施形態の変形例１−１による冷却装置１０の構成を説明する図である。図３に示すように、本変形例１−１では、発熱体１が絶縁材１１を介してヒートシンク本体２に取り付けられている点で図１又は図２で示した冷却装置１０の構成と異なる。絶縁材１１は、発熱体１とヒートシンク本体２の導通を遮断する。これにより、ヒートシンク本体２に、銅又はアルミニウムなどの導電性材料を用いた場合であっても、発熱体１とヒートシンク本体２の間を好適に絶縁することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４は、本実施形態による冷却装置１０の構成を説明する流れ方向の断面図である。また、図５は、図４におけるＢ１−Ｂ１’線矢視断面図である。さらに、図６は、図４におけるＢ２−Ｂ２’線矢視断面図である。そして、図７は、冷却装置１０の斜視図である。

本実施形態による冷却装置１０では、ヒートシンクが、ヒートシンク本体２と、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに設けられた放熱フィン６と、により構成されている。

放熱フィン６は、発熱体１からヒートシンク本体２を介して伝達された熱を、その表面６ａから空気層７へ放出する部材である。すなわち、放熱フィン６は、ヒートシンクと空気層７との間の伝熱領域（表面積）をより大きくすることを目的として構成される構造である。

放熱フィン６は、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂから図４上で下方（Ｚ軸正方向）に向かって伸長する断面視略矩形状に形成される。そして、本実施形態の放熱フィン６は、Ｙ軸方向に沿って略一定のピッチで複数（図４では４つ）設けられており、全体として櫛歯形状に構成される。以下では、放熱フィン６の表面６ａの内、Ｚ軸方向に沿った面（相対的に面積が大きい面）を「幅広面６ａ１」と称する。また、Ｙ軸方向に沿った面（相対的に面積が小さい面）を「幅狭面６ａ２」と称する。

また、放熱フィン６は、ヒートシンク本体２と同一材料又は異なる材料により構成される。すなわち、放熱フィン６は、例えば、銅若しくはアルミニウムなどの比較的熱伝導率の高い金属製材料又はFR4若しくはセラミクス等の比較的熱伝導率が高い非金属製材料で構成される。

なお、ヒートシンク本体２が金属等の導電性材料で形成されている場合には、放熱フィン６を熱伝導率が比較的高い非導電性材料で形成することで、ヒートシンク本体２と放熱フィン６の間の熱伝導性能を確保しつつ、絶縁機能を与えることができる。一方、ヒートシンク本体２が絶縁材料で構成されるなどの発熱体１との間の絶縁機能が確保されている場合には、放熱フィン６をアルミニウムなどの比較的熱伝導率が高く且つ低コストの材料で形成することが好ましい。

さらに、本実施形態の誘起流発生装置３は、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ及び放熱フィン６の表面６ａのＹ軸方向における伸長領域の全域に亘って形成されている。すなわち、本実施形態では、「ヒートシンクの第２面」は、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ及び放熱フィン６の表面６ａにより構成される。

以上説明した構成を有する本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

本実施形態による冷却装置１０では、ヒートシンクは、ヒートシンク本体２と、該ヒートシンク本体２に構成される第１面である第１表面２ａに対向する第２面としての第２表面２ｂに設けられた放熱フィン６をさらに含む。

これにより、簡易な構成でヒートシンクと空気層７との間の伝熱面積を増加させて、冷却性能をより向上させることができる。

特に、本実施形態では、誘起流発生装置３が、放熱フィン６の表面６ａの少なくとも一部に亘るように設けられる。したがって、放熱フィン６が設けられていない場合と比べて、誘起流発生装置３が設けられている領域（誘起流Ｉｆの発生源として機能させることのできる領域）を実質的に増加させることができる。このため、第２表面２ｂ及び放熱フィン６の表面６ａと空気層７との間の熱伝達をより効率的にすることができる。結果として、発熱体１に対する冷却効率をさらに向上させることができる。

さらに、本実施形態では、放熱フィン６は、櫛歯状に複数設けられる。

これにより、例えば幅広面６ａ１など、上に誘起流発生装置３を設けるための比較的広い領域を確保することができる。さらに、この構成であれば、誘起流Ｉｆの流路を櫛歯状に並ぶ放熱フィン６の間に画定することができるので、各放熱フィン６の配置間隔及びサイズ（Ｙ軸方向の幅及びＸ軸方向の長さ等）を適宜調節することで、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ上に所望の経路の誘起流Ｉｆの流路を構成することができる。

また、本実施形態では、図７に示すように、ヒートシンク本体２がＹ軸方向に所定ピッチで形成される櫛歯状の放熱フィン６を有し、誘起流発生装置３が放熱フィン６の表面６ａにおいてＹ軸方向に沿って伸長するように配置されている。

これにより、より広いＹ軸方向の幅領域で誘起流Ｉｆを発生させることができる。このため、ヒートシンク本体２及び放熱フィン６と空気層７との間の熱伝達をより促進することができ、冷却効率をより向上させることができる。

以下では、第２実施形態の各変形例２−１〜２−６について説明する。

（変形例２−１）
図８は、変形例２−１による冷却装置１０の斜視図である。図示のように、本変形例２−１による冷却装置１０では、発熱体１とヒートシンク本体２の間にヒートスプレッダ８が設けられている点で、図７に示した冷却装置１０の構成と異なる。

ヒートスプレッダ８は、ヒートシンク本体２又は放熱フィン６と同一の材料又は異なる材料で形成することができる。好ましくは、ヒートスプレッダ８は、銅、アルミニウム、及び炭素構造体（カーボンブラック又はダイヤモンド等）の熱伝導率が比較的高い材料で形成される。特に、好ましくは、銅などの比較的低コストの材料で構成される。

以上のように、本変形例の冷却装置１０は、ヒートシンク本体２と発熱体１との間に設けられたヒートスプレッダ８をさらに備える。

これにより、ヒートスプレッダ８によって発熱体１からの熱をより広範囲に拡散させつつヒートシンク本体２及び放熱フィン６に伝達させることができる。したがって、発熱体１からの熱を、複数の放熱フィン６の内の特定の放熱フィン６に偏らせることなく、より均等に伝達させることができる。結果として、複数の放熱フィン６の表面６ａと空気層７との間の実質的な伝熱領域を増大させて、熱伝達性能をより向上させることができる。

なお、本変形例２−１では、ヒートシンク本体２に放熱フィン６を設けてなるヒートシンクにおいて、ヒートスプレッダ８を設ける例を説明した。しかしながら、これに限られず、図１等に示した放熱フィン６を備えていない態様のヒートシンク本体２にかかる冷却装置１０において、発熱体１とヒートシンク本体２の間にヒートスプレッダ８を設ける構成としても良い。

（変形例２−２）
図９は、変形例２−２による冷却装置１０の斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、誘起流発生装置３が放熱フィン６の片側の幅広面６ａ１に設けられている点で、図７に示した冷却装置１０の構成と異なる。

より詳細には、本変形例の冷却装置１０では、誘起流発生装置３が片側の幅広面６ａ１の先端部（図９上では放熱フィン６の上部領域）に所定長さに亘って伸長している。特に、図９では放熱フィン６の先端から、片側の幅広面６ａ１のＺ軸方向における全長さの略１／３程度の長さの位置まで延在している。また、誘起流発生装置３は、Ｘ軸方向において、放熱フィン６の片側の幅広面６ａ１の長さ領域の略全域に亘るように設けられている。

さらに、誘起流発生装置３は、誘起流Ｉｆがヒートシンク本体２の第２表面２ｂに向かって流れるように、誘起流発生部３ａがＺ軸負方向（図上下方）に向くように配置されている。これにより、本実施形態では、誘起流発生部３ａからの誘起流Ｉｆは、放熱フィン６の片側の幅広面６ａ１に沿って流れつつ、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに衝突して隣接する放熱フィン６の方向（Ｙ軸の正方向）に向かう。そして、誘起流Ｉｆは、隣接する放熱フィン６の幅広面６ａ１に衝突してＺ軸方向の上方に向かうように誘導される。これにより、誘起流Ｉｆは、隣接する放熱フィン６の間で渦を描くように流れることとなる。

本変形例によれば、誘起流発生装置３は、その誘起流発生部３ａがヒートシンク本体２の第２表面２ｂに向けられつつ、放熱フィン６の片側の幅広面６ａ１に沿ってＸ軸方向に伸長して配置されている。このため、誘起流発生装置３が発生させた誘起流Ｉｆをヒートシンク本体２の第２表面２ｂに衝突させるその経路を好適に調節することができる。したがって、誘起流Ｉｆによってヒートシンク本体２の第２表面２ｂ及び放熱フィン６の表面６ａの放熱効果をより高めることができる。

特に、本変形例においては、誘起流発生装置３が、放熱フィン６の幅広面６ａ１のＸ軸方向における長さ領域の略全域に亘っていることにより、上記誘起流Ｉｆが放熱フィン６の表面６ａ及びヒートシンク本体２の第２表面２ｂとの間で接触する領域をより大きくすることができる。結果として、放熱効果をより好適に発揮させることができる。

さらに、本変形例では、放熱フィン６の片側の幅広面６ａ１にのみ誘起流発生装置３が配置されている。このため、誘起流Ｉｆは、当該片側の幅広面６ａ１、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ、及び隣接する放熱フィン６の幅広面６ａ１を沿う渦状の経路で流れることとなる。したがって、誘起流Ｉｆによる放熱フィン６の幅広面６ａ１及びヒートシンク本体２の第２表面２ｂからの放熱効果をさらに高めることができる。

（変形例２−３）
図１０は、変形例２−３による冷却装置１０の斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図９で説明した誘起流発生装置３と同様の構成を有する誘起流発生装置３が、放熱フィン６の両側の幅広面６ａ１に設けられている。

本変形例の冷却装置１０では、隣接する放熱フィン６における対向する２つの幅広面６ａ１の間で、誘起流Ｉｆが、それぞれ、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに向かってＺ軸方向の下方に流れる。そして、それぞれの誘起流Ｉｆが、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに衝突して反射しつつ合流して、当該第２表面２ｂから離れる方向に流れることとなる。

これにより、放熱フィン６の両側の幅広面６ａ１及びヒートシンク本体２の第２表面２ｂに沿った渦状の経路で流れることとなる。したがって、誘起流Ｉｆによる放熱フィン６の表面６ａ及びヒートシンク本体２の第２表面２ｂからの放熱促進効果をさらに高めることができる。

なお、上記変形例２−１〜２−３においては、誘起流Ｉｆがヒートシンク本体２の第２表面２ｂに沿って流れるか、又は第２表面２ｂで反射して離れる方向に流れるように誘起流発生装置３を配置する例を説明した。しかしながら、これらの例に代えて、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに対して誘起流Ｉｆが所定角度をなして斜めに衝突するように、誘起流発生装置３の配置位置（誘起流発生部３ａを向ける位置）を調節しても良い。

すなわち、誘起流発生装置３の配置位置は、発熱体１からヒートシンク本体２又は放熱フィン６に伝達する熱の分布などに応じた誘起流Ｉｆの所望の流れ方向を実現する観点から、適宜、調節することが可能である。

（変形例２−４）
図１１は、変形例２−４による冷却装置１０の斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図７等で説明した櫛歯状の放熱フィン６に代えて、略円柱形状の突起状の放熱フィン６が、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに設けられる。

特に、本変形例の放熱フィン６は、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ上において、Ｘ軸方向に沿って等間隔に２列配置され、Ｙ軸方向に沿って等間隔に３列配置される。すなわち、複数の放熱フィン６は、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに６つ配置されている。

さらに、誘起流発生装置３は、Ｘ軸方向に２列の放熱フィン６の間においてヒートシンク本体２の第２表面２ｂに設けられている。特に、誘起流発生装置３は、その誘起流発生部３ａをＸ軸正方向に向けた状態で、第２表面２ｂのＹ軸方向における全領域に亘るように設けられている。

以上説明した本変形例による冷却装置１０によれば、放熱フィン６が突起状（ピン形状）に形成されている。これにより、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ上において流れる誘起流Ｉｆが、放熱フィン６の表面６ａに衝突しつつ変えられることとなる。

したがって、放熱フィン６をヒートシンク本体２の第２表面２ｂ上の適切な位置に配置することで、誘起流Ｉｆの流れ方向を適宜調節することができる。結果として、ヒートシンク本体２又は放熱フィン６と周囲の空気層７との間の熱伝達をより促進することができる。

特に、突起状の放熱フィン６であれば、誘起流発生装置３を各放熱フィン６の間を縫うように配置するなど、当該誘起流発生装置３を多様な配置態様で配置することができる。このため、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ上において誘起流Ｉｆの方向の調節を、より高い自由度で行うことができる。

さらに、本変形例の構成によれば、誘起流発生装置３が発生させる誘起流Ｉｆは、先ず、発熱体１に近いヒートシンク本体２の第２表面２ｂを流れ、当該第２表面２ｂを流れた後に放熱フィン６の表面６ａに沿って流れることとなる。すなわち、誘起流Ｉｆを、より熱量が高いヒートシンク本体２の第２表面２ｂに先に接触させることができるため、誘起流Ｉｆによる放熱作用をより効率的に発揮させることができる。

また、本実施形態では、誘起流発生装置３は、Ｘ軸方向に２列の放熱フィン６の間においてヒートシンク本体２の第２表面２ｂに設けられ、Ｘ軸方向に沿った誘起流Ｉｆを発生させる構成をとっている。このため、放熱フィン６に衝突して方向を変えられる誘起流Ｉｆと、Ｙ軸方向において隣接する放熱フィン６の間を通過する誘起流Ｉｆと、が合流することで誘起流Ｉｆの３次元的な流れが生成される。このため、当該誘起流Ｉｆの作用でヒートシンク本体２又は放熱フィン６の放熱性能をより向上させることができる。

（変形例２−５）
図１２は、変形例２−５による冷却装置１０の斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、誘起流発生装置３が、第２表面２ｂ上に設置された複数の放熱フィン６の間を縫うように、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対して所定角度をなして斜め方向に伸長するように設けられている。

本変形例の構成によっても、ヒートシンク本体２又は放熱フィン６の放熱性能を向上させ得る誘起流Ｉｆの３次元的な流れを形成することができる。

（変形例２−６）
図１３は、変形例２−６による冷却装置１０の斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、放熱フィン６が略四角柱形状に形成されている点が図１１で説明した構成と異なる。

特に、本変形例の誘起流発生装置３は、Ｙ軸又はＺ軸と直交する放熱フィン６の表面６ａを覆いつつ、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂにおけるＹ軸方向の略全域に亘って伸長するように設けられている。

本変形例の構成によれば、放熱フィン６の周囲における誘起流Ｉｆが、図１２で説明した略円柱形状に形成された放熱フィン６の場合と異なる態様の３次元的な流れが形成されることとなる。

本変形例の構成によっても、ヒートシンク本体２又は放熱フィン６の放熱性能を向上させ得る誘起流Ｉｆの３次元的な流れを形成することができる。

なお、放熱フィン６の数、設置位置、及び形状、並びに誘起流発生装置３の構成については、変形例２−５及び変形例２−６において説明した例に限られるものではない。すなわち、これらの構成は、ヒートシンク本体２又は放熱フィン６における熱分布などに応じて好適な誘起流Ｉｆの流速、流量、又は流れ方向を実現する観点から適宜変更することが可能である。

例えば、誘起流発生装置３をヒートシンク本体２の第１表面２ａ上における発熱体１の領域に対向する第２表面２ｂ上の領域（発熱体対向位置Ｐ１）を囲うように配置して、３次元的に誘起流Ｉｆを発生させるようにしても良い。また、誘起流Ｉｆによる冷却作用を高める観点から、誘起流発生装置３を複数設けても良い。

また、放熱フィン６は、上述した略円柱形状及び略四角柱形状以外の任意の形状（多角柱形状、円錐形状、又は多角錐形状など）に形成されても良い。

上述した第２実施形態及び各変形例２−１〜２−６の構成によれば、誘起流Ｉｆによってヒートシンク本体２の第２表面２ｂ又は放熱フィン６の表面６ａに流れを作ることで、誘起流Ｉｆの圧力損失を大きく増加させることなく熱伝達性能をより向上させることができる。結果として、誘起流Ｉｆの作用によって、第２表面２ｂ及び表面６ａと空気層７との間に生成する境界層の発達を抑制することができる。すなわち、ヒートシンク本体２の大きさ及び形状を変更せずとも、誘起流Ｉｆの作用によって冷却性能の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態又は第２実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１４は、比較例による冷却装置１００の構成を説明する図である。図示のように、冷却装置１００は、図２で説明した冷却装置１０と同様のヒートシンク本体２と、ファン４と、を備えているものの、誘起流発生装置３を備えていない。

冷却装置１００においても、ヒートシンク本体２の第１表面２ａ上における発熱体１からの熱がヒートシンク本体２に伝達して第２表面２ｂから空気層７へ放出される。ファン４は、発熱体１として想定される部品又は機器の形態及び設置スペースに応じて要求される流量及び流速などの要素を考慮してＤＣ／ＡＣ軸ファン又はブロアファンなどで適宜構成される。なお、ヒートシンク本体２に放熱フィン６が設けられる場合には、当該放熱フィン６の形態に応じたタイプのファン４を構成することが好ましい。

また、図１４の例において、ファン４はヒートシンク本体２の第２表面２ｂに沿った方向（Ｘ軸正方向）に冷却風（以下、「主流Ｍｆ」とも称する）が流れるように、ヒートシンク本体２のＸ軸方向における一端部の近傍に設けられている。

この構成により、ファン４を駆動させることで、主流Ｍｆがヒートシンク本体２の第２表面２ｂに沿って流れる。この時、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂと主流Ｍｆとの間で生じる摩擦によって、当該主流Ｍｆの流速が低下して第２表面２ｂと空気層７の間に境界層１８が発生する。境界層１８は、主流Ｍｆがファン４の位置からＸ軸正方向に進むに連れて発達して厚みが増加する。この境界層１８の発達によって、第２表面２ｂと空気層７の間の界面における流速が低下し、第２表面２ｂから空気層７への熱伝達が妨げられる。結果として、発熱体１の冷却効率が低下する。以下に詳細に説明する本実施形態による冷却装置１０によれば、このような境界層１８の発達を抑制することができる。

図１５は、本実施形態による冷却装置１０の構成を説明する断面図である。図１５に示す冷却装置１０は、図１４で説明した冷却装置１００の構成に加えて、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに誘起流発生装置３が設けられている。

特に、誘起流発生装置３は、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂにおける発熱体１の略直下位置に設けられている。

この構成によれば、誘起流発生装置３による誘起流Ｉｆによって、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂにおける発熱体１の直下位置で流れを生じさせることで、第２表面２ｂと主流Ｍｆとの摩擦を軽減して境界層１８を薄くすることができる。

さらに、本実施形態による冷却装置１０では、誘起流発生装置３の厚みＴ１（Ｚ軸方向における長さ）が、境界層１８の厚みＤ１（Ｘ軸方向における最大の厚み）よりも薄く構成される。この構成により、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに設けられた誘起流発生装置３自身が、ファン４の主流Ｍｆの流れを妨げることをより好適に抑制することができる。

以上説明した構成を有する本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

本実施形態の冷却装置１０は、ヒートシンク本体２に供給する主流Ｍｆを発生させる主流発生装置としてのファン４を備える。

これにより、誘起流発生装置３からの誘起流Ｉｆの流量をファン４からの主流によって補うことができるので、発熱体１に対する冷却性能をより高めることができる。

特に、レイアウト性を考慮して、誘起流発生装置３を比較的薄く形成する場合において、発熱体１の発熱量によっては誘起流Ｉｆの流量が所望の冷却性能の観点から必ずしも十分とは言えないシーンが生じることも想定される。このようなシーンに対しても、本実施形態の冷却装置１０の構成であれば、ファン４の主流Ｍｆにより冷却のための流量を好適に補うことができる。

さらに、誘起流発生装置３からの誘起流Ｉｆを、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂの付近における主流Ｍｆの速度を加速するように作用させることができる。したがって、本実施形態の冷却装置１０であれば、誘起流発生装置３及びファン４を併用することによる流量の増加という作用に加えて、冷却性能を低下させる要因となる境界層１８の発達を抑制することができ、発熱体１に対する冷却性能をより一層高めることができる。

特に、図１５に示す冷却装置１０においては、誘起流発生装置３は、発熱体対向位置Ｐ１の近傍に設けられている。

したがって、誘起流発生装置３からの誘起流Ｉｆによって、発熱体対向位置Ｐ１の周りで流れを発生させることができる。また、ファン４は、第２表面２ｂに沿った方向に主流が流れるように、ヒートシンク本体２のＸ軸方向における一端部の近傍に設けられている。このため、第２表面２ｂに沿った方向に流れるファン４の主流Ｍｆの少なくとも一部は、誘起流Ｉｆとともに、発熱体対向位置Ｐ１における第２表面２ｂと空気層７の界面を通過する。これにより、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂから空気層７への熱伝達をより促進することができ、その結果、冷却装置１０の冷却性能をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、誘起流発生装置３は、主流Ｍｆとヒートシンク本体２の間に発生する境界層１８の厚みＤ１よりも薄く構成される。

これにより、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに設けられた誘起流発生装置３自身によって、ファン４の主流Ｍｆの流れを妨げることがより確実に抑制される。結果として、境界層１８の発達を抑制する効果がより向上するので、さらなる冷却性能の向上に寄与することとなる。

さらに、本実施形態では、誘起流発生装置３及びファン４は、それぞれが発生させる主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆが相互に略平行となる位置に配置される。

これにより、主流Ｍｆが当該主流Ｍｆと同方向に流れる誘起流Ｉｆを加速させるので、境界層１８の発達を抑制する効果がより好適に発揮させることができる。

以下では、第３実施形態の各変形例３−１〜３−４について説明する。

（変形例３−１）
図１６は、変形例３−１による冷却装置１０の構成を説明する断面図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０は、図１５に示したヒートシンク本体２、誘起流発生装置３、及びファン４が筐体５に収容された形態をとる。

筐体５は、金属材料又は樹脂材料により構成される。特に、発熱体１が電子部品であってアルミニウム等の金属材料で筐体５を構成する場合には、当該筐体５の表面にアルマイト処理等の絶縁処理を施すことが好ましい。

以上のように、本変形例の冷却装置１０では、ヒートシンク本体２は、通気口としての入口５ａ及び出口５ｂを備える筐体５に収容される。したがって、ファン４を作動させると、図中左側の筐体５の入口５ａから主流Ｍｆが取り込まれる。そして、取り込まれた主流Ｍｆは、筐体５内においてヒートシンク本体２の冷却に用いられて、筐体５の出口５ｂから排出される。

したがって、ファン４からの主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆを筐体５内に維持して拡散させること無く、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに沿って流すことができる。このため、ヒートシンクと空気層７との間の熱伝達をより効率的に実行することができ、冷却性能がより向上する。また、筐体５により外部からの暴露や感電等をより確実に防止することができる。

なお、本変形例の冷却装置１０において、図７〜図１３で説明した形態の放熱フィン６をヒートシンク本体２に設けても良い。この構成により、主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆがヒートシンク本体２の第２表面２ｂ及び放熱フィン６の表面６ａを沿うように流れるので、当該第２表面２ｂ及び表面６ａの空気層７への熱伝達を促進することができる。

（変形例３−２）
図１７は、変形例３−２による冷却装置１０の構成を説明する断面図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、ヒートシンク本体２に発熱体１及び誘起流発生装置３が複数（図１７では２つずつ）設けられている。

本変形例によれば、冷却対象である発熱体１が複数設けられている場合であっても、それらに応じてそれぞれ誘起流発生装置３を設けることで、誘起流Ｉｆによるヒートシンク本体２の第２表面２ｂと空気層７との熱伝達の促進効果及び上記境界層１８の発達を抑制する効果を好適に発揮させることができる。

（変形例３−３）
図１８は、変形例３−３による冷却装置１０の構成を説明する斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図７で説明した櫛歯状の放熱フィン６を備える冷却装置１０に、図１４等で説明したファン４を設けた態様で構成される。

本変形例の構成によると、上述のように誘起流Ｉｆによって第２表面２ｂと空気層７の間に境界層１８が薄くなることで、ファン４の主流Ｍｆが隣接する放熱フィン６の間に吸い込まれるように流れ込む。このため、主流Ｍｆが誘起流Ｉｆと共に、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂと放熱フィン６の表面６ａに沿って流れることとなる。

したがって、ファン４の主流により誘起流発生装置３からの誘起流Ｉｆの風量を補助する効果が、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに沿う領域だけでなく、放熱フィン６の表面６ａに沿う領域においても発揮されることとなる。このため、放熱フィン６の表面６ａから空気層７への伝熱も促進される。

さらに、ファン４の主流Ｍｆが放熱フィン６の表面６ａに沿って流れることで、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂの場合と同様に、表面６ａと主流Ｍｆとの間で摩擦が生じ、主流Ｍｆの流速が低下して境界層１８が生じることが想定される。これに対して、本変形例の構成であれば、放熱フィン６の表面６ａに沿って主流とともに誘起流Ｉｆが流れるので、放熱フィン６の表面６ａと空気層７の界面に生じる境界層１８の発達も抑制することができる。結果として、発熱体１に対する冷却効果をより一層向上させることができる。

（変形例３−４）
図１９は、変形例３−４による冷却装置１０の構成を説明する斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図９で説明した構成（誘起流発生装置３が放熱フィン６の片側の幅広面６ａ１に設けられる構成）の冷却装置１０に、図１４等で説明したファン４を設けた態様で構成される。

本変形例の構成によれば、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂへ向かって流れる誘起流Ｉｆの方向と主流Ｍｆの方向が略直交する。このため、誘起流Ｉｆと主流Ｍｆの合成により、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに向かって斜めに流れる合成流Ｗ１が生じる。

したがって、誘起流Ｉｆ及び主流Ｍｆの方向と異なる合成流Ｗ１が発生することで、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ及び放熱フィン６の表面６ａの周辺の流れを乱すことができる。結果として、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ及び放熱フィン６の表面６ａと空気層７の間の熱伝達を促進することができる。

なお、上記変形例３−３及び変形例３−４のいずれの場合においても、誘起流発生装置３の厚みＴ１は、境界層１８のＤ１及び放熱フィン６の厚み（図１９の略四角柱状の放熱フィン６におけるＹ軸方向の長さ）よりも薄く形成することが好ましい。これにより、放熱フィン６の表面６ａに設けられた誘起流発生装置３自身によって、ファン４の主流の流れを妨げることがより確実に抑制される。結果として、境界層１８の発達を抑制する効果がより向上するので、さらなる冷却性能の向上に寄与することとなる。

（変形例３−５）
図２０は、変形例３−５による冷却装置１０の構成を説明する断面図である。図２１は、変形例３−５による冷却装置１０の構成を説明する斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図７で説明した櫛歯状の放熱フィン６を備える冷却装置１０において、放熱フィン６の図上下方（Ｚ軸における正方向側）にファン４が設けられている。

また、ヒートシンク本体２及び放熱フィン６には、Ｘ軸方向における所定間隔に沿って複数の誘起流発生装置３が設けられている。特に、図２１では、２つの誘起流発生装置３−１,３−２が示されている。誘起流発生装置３−１は、Ｘ軸正方向に向かう誘起流Ｉｆを発生させるように構成されている。また、誘起流発生装置３−２は、Ｘ軸負方向に向かう誘起流Ｉｆを発生させるように構成されている。

本変形例による冷却装置１０の構成により、ファン４からの主流Ｍｆは、隣接する放熱フィン６の間を表面６ａに沿ってヒートシンク本体２の第２表面２ｂに向かって流れる。そして、第２表面２ｂに衝突した主流Ｍｆは、誘起流発生装置３−１が生成する誘起流Ｉｆの作用によりＸ軸正方向に向かう成分と、誘起流発生装置３−２が生成する誘起流Ｉｆの作用によりＸ軸負方向に向かう成分と、に分かれることとなる。

したがって、本変形例による冷却装置１０によれば、放熱フィン６の表面６ａの表層及びヒートシンク本体２の第２表面２ｂの表層に冷却風を発生させることができるので、当該表面６ａ及び第２表面２ｂと空気層７との間の熱伝達をより促進することができる。

（変形例３−６）
図２２は、変形例３−６による冷却装置１０の構成を説明する斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図１１で説明した突起状の放熱フィン６を備える冷却装置１０において、放熱フィン６の図上上方（Ｚ軸における正方向側）にファン４が設けられている。

また、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂにおけるＸ軸方向の両縁部において、当該第２表面２ｂのＹ軸方向の全長さ領域に亘って、それぞれ、誘起流発生装置３−１,３−２が設けられている。

誘起流発生装置３−１は、Ｘ軸正方向に向かう誘起流Ｉｆを発生させるように、その誘起流発生部３ａ−１がＸ軸正方向に向くように配置されている。また、誘起流発生装置３−２は、Ｘ軸負方向に向かう誘起流Ｉｆを発生させるように、その誘起流発生部３ａ−２がＸ軸負方向に向くように配置されている。

本変形例による冷却装置１０の構成によれば、ファン４からの主流Ｍｆは、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに向かって流れる。そして、主流Ｍｆは第２表面２ｂに衝突して、誘起流発生装置３−１が生成する誘起流Ｉｆの作用によりＸ軸正方向に向かう成分と、誘起流発生装置３−２が生成する誘起流Ｉｆの作用によりＸ軸負方向に向かう成分と、に分かれることとなる。これにより、誘起流Ｉｆによって、主流Ｍｆが突起状の放熱フィン６の表面６ａを通過しつつ第２表面２ｂに沿って流れるように好適に誘導することができる。結果として、放熱フィン６の表面６ａ及びヒートシンク本体２の第２表面２ｂと空気層７との間の熱伝達をより促進することができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について説明する。なお、第１〜３の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、上記各実施形態で説明した誘起流発生装置３の一態様として、プラズマアクチュエータ１７を採用する例を説明する。

図２３は、第４実施形態にかかるプラズマアクチュエータ１７の構成を説明する断面図である。

図示のように、プラズマアクチュエータ１７は、第１電極１２と、接地された第２電極１３との間に誘電体１４が挟持されて構成される。そして、プラズマアクチュエータ１７は、電源装置１５に接続されている。なお、プラズマアクチュエータ１７の上部及び下部には所定の絶縁層が施される。

第１電極１２及び第２電極１３は、Ｚ軸方向において相互に位置ずれした位置に設けられている。また、第１電極１２及び第２電極１３は、銅、アルミニウム、又は鉄などの金属材料で構成される。第１電極１２及び第２電極１３は、例えば、数百umオーダーの厚さの銅テープにより構成される。

誘電体１４は、所定の絶縁材料で構成される。特に、当該絶縁材料としては、高電圧に対する耐性及び高絶縁性の観点からポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、又はナイロンを採用することが好ましい。これらの絶縁材料であれば、数百umオーダーの厚さであっても数kV程度の高電圧に対しても耐性を保つことができる。

また、第２電極１３及び誘電体１４は、Ｙ軸方向（図２３の紙面直交方向）において位置ずれして設けられている。すなわち、第２電極１３及び誘電体１４は、Ｚ軸方向において相互に重ならないように設けられている。

そして、本実施形態のプラズマアクチュエータ１７は、Ｚ軸方向における全体の厚さが例えば１ｍｍ以下程度となるように構成される。

電源装置１５は交流電源により構成され、プラズマアクチュエータ１７の第１電極１２及び第２電極１３にそれぞれ接続される。すなわち、電源装置１５がプラズマアクチュエータ１７に交流電圧を印加することで、第１電極１２からＸ軸正方向側にプラズマ雰囲気１６を発生させる。このプラズマ雰囲気１６中のイオンが空気分子に電気的に作用することで移動させ、Ｘ軸正方向に沿って流れる誘起流Ｉｆを発生させることができる。すなわち、第１電極１２が誘起流発生部３ａとして機能する。

ここで、プラズマアクチュエータ１７により生成される誘起流Ｉｆは、第１電極１２からＸ軸正方向に発生するものの、特に、プラズマ雰囲気１６からＸ軸正方向に所定距離離れた位置Ｐ２において流速が最大となる。これは、プラズマ雰囲気１６中の荷電粒子にクーロン力による体積力が生じて加速が始まり、上記所定距離離れた位置で一定の速度に達するためである。

なお、上述の誘起流が発生するプラズマ雰囲気１６からの所定距離は、電源装置１５の印可交流電圧の周波数、電極材料、及び誘電体１４の材料によって異なるが、たとえば数ｍｍ〜数ｃｍとなる。

図２４は、プラズマアクチュエータ１７を備えた冷却装置１０の構成を説明する断面図である。また、図２５は、図２４のＤ−Ｄ´線矢視断面図である。

図示のように、本実施形態の冷却装置１０は、図１で説明した冷却装置１０の誘起流発生装置３としてプラズマアクチュエータ１７を採用した構成をとる。より詳細には、第２電極１３及び誘電体１４がヒートシンク本体２の第２表面２ｂに接続されている。なお、プラズマアクチュエータ１７とヒートシンク本体２の第２表面２ｂの間に適宜絶縁材を設けてもよい。

このように、冷却装置１０の誘起流発生装置３にプラズマアクチュエータ１７を採用することによって、誘起流発生装置３を境界層１８の厚みＤ１に比べて薄く形成することができる。なお、ヒートシンク本体２に放熱フィン６が設けられる場合であっても、放熱フィン６の厚みに比べて薄く形成することができる。これにより、プラズマアクチュエータ１７自身が、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ又は放熱フィン６の表面６ａに沿う流体の流れを阻害するという事態をより好適に抑制することができる。

特に、複数の誘起流発生装置３が設けられる冷却装置１０（例えば図１３に示す冷却装置１０）、及びファン４を設ける冷却装置１０（例えば図１５に示す冷却装置１０）において、当該誘起流発生装置３にプラズマアクチュエータ１７を採用することで、より好適に冷却性能を発揮させることができる。

また、プラズマアクチュエータ１７であれば、誘起流Ｉｆを電気的に制御できる。より詳細には、電源装置１５による電源供給のオン／オフを切り替えることで誘起流Ｉｆを発生させる状態と発生させない状態の切り替えることができる。この電源供給のオン／オフの切り替えにより、主流Ｍｆの流れを乱して乱流を促進して熱伝達を向上させることができる。さらに、誘起流Ｉｆを発生させる必要が無い状況では、電源供給をオフ状態としておくことで、誘起流Ｉｆの作用に起因する圧力損失の発生を抑制することができる。さらに、電源装置１５による印加電圧の大きさを適宜調節することで、誘起流Ｉｆの流速・流量を調節することができる。

なお、本実施形態の冷却装置１０においては、プラズマアクチュエータ１７の作動により、電力損出に起因する発熱が想定される。しかしながら、上述のように、プラズマ雰囲気１６から誘起流Ｉｆの流速が最大となる位置Ｐ２までは所定距離離れる。したがって、発熱体１の中心位置Ｃ１とプラズマアクチュエータ１７の中心位置Ｃ２の間の距離を、当該中心位置Ｃ２と上記位置Ｐ２の間の距離を越えるように構成することが好ましい。これにより、発熱体１とプラズマアクチュエータ１７との熱干渉を軽減しつつも、当該発熱体１に対する冷却効率も高くすることができる。

例えば、電源装置１５の印可電圧（印可交流電圧の実効値）が数ｋV程度で且つ交流周波数が20kHz以下程度の場合には、位置Ｐ２はプラズマ雰囲気１６から２ｃｍ程度離れた位部分となる。したがって、この場合、発熱体１の中心位置Ｃ１とプラズマアクチュエータ１７の中心位置Ｃ２の間の距離を２ｃｍ以上に構成することで、発熱体対向位置Ｐ１で最大の流速の誘起流を流すことができ、熱伝達をより促進することができる。すなわち、発熱体１の中心位置Ｃ１とプラズマアクチュエータ１７の中心位置Ｃ２の間の距離を、プラズマ雰囲気１６から誘起流が発生する位置までは所定距離以上とすることが好ましい。

以上説明した構成を有する本実施形態の冷却装置１０によれば、以下の作用効果を奏する。

本実施形態の冷却装置１０では、誘起流発生装置３は、第１電極１２及び第２電極１３の間に誘電体１４を介在させてなるプラズマアクチュエータ１７を備える。

これにより、冷却装置１０の全体のサイズ及び体積の大幅な増加を伴うことなく、発熱体１の冷却を促進する誘起流Ｉｆを発生させる構成を実現することができる。特に、プラズマアクチュエータ１７は比較的小型に形成することができるので、誘起流発生装置３自身が、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂ又は放熱フィン６の表面６ａに沿う流れを阻害するという事態をより好適に抑制することができる。

また、プラズマアクチュエータ１７に対する電気的制御又は構成材料の選択によって、誘起流Ｉｆを発生させる領域を比較的小さくすることができる。したがって、冷却装置１０の全体の圧力損失への影響を少なくしつつも、冷却のための流れを生成する構成が実現される。特に、制御装置としての電源装置１５を用いたプラズマアクチュエータ１７の電気的制御が可能となることで、冷却のための流れの流量及び流速等を調節する受動部品（流路の構造等）に比べて、当該流量及び流速等に調節に対する高速な応答性を持たせることが可能となる。

さらに、本実施形態では、プラズマアクチュエータ１７は、ヒートシンク本体２の第１表面２ａに接合された発熱体１に対向する第２表面２ｂの位置（発熱体対向位置Ｐ１）において、発熱体１との間で所定距離離れた位置に配置される。

これにより、熱量が相対的にヒートシンク本体２の部分に、流速が高くなった状態の誘起流Ｉｆを与えることができるので、冷却をより効率的に行うことができる。特に、本実施形態では、プラズマアクチュエータ１７が生成する誘起流Ｉｆの流速が最大となる位置Ｐ２に発熱体１の中心位置Ｃ１が配置されるため、冷却の効率がより一層高くなる。また、プラズマアクチュエータ１７と発熱体１が離れて配置されることによって、プラズマアクチュエータ１７の発熱による発熱体１への熱干渉も抑制することができる。

なお、本実施形態では、図１で説明した構成の冷却装置１０（第１実施形態の冷却装置１０）の誘起流発生装置３にプラズマアクチュエータ１７を採用する例を説明した。しかしながら、これに限らず、第２実施形態の冷却装置１０（図４〜図７に示す冷却装置１０）、変形例２−１〜変形例２−６の何れかの冷却装置１０（図８〜図１３のいずれかに示す冷却装置１０）、第３実施形態の冷却装置１０（図１５に示す冷却装置１０）、及び変形例３−１〜変形例３−６の何れかの冷却装置１０（図１６〜図２０若しくは図２１、及び図２２のいずれかに示す冷却装置１０）の誘起流発生装置３にプラズマアクチュエータ１７を採用しても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記各実施形態及び各変形例は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば上記図１６及び図１７で説明した冷却装置１０（変形例３−１及び変形例３−２の冷却装置１０）では、ファン４を筐体５の入口５ａに配置する例を説明した。しかしながら、この構成に代えて、ファン４を筐体５の出口５ｂに配置してファン４の作動により出口５ｂから空気を吸い込む構成としても良い。

また、上記各実施形態を説明する図面において発熱体１は四角形状で示している。しかしながら、発熱体１として想定されるコイル及びコンデンサ等の電子部品、又は冷却が要求される他の装置などの形状に応じた形状の発熱体１についても、上記各実施形態に適用することができる。

さらに、上記各実施形態では、一つの発熱体１に対して一つの誘起流発生装置３を設ける例について説明した。しかしながら、これに限らず、一つの発熱体１に対して複数の誘起流発生装置３を設けても良いし、複数の発熱体１に対して一つの誘起流発生装置３を設ける構成としても良い。

また、誘起流発生装置３としては、上記第４実施形態で説明したプラズマアクチュエータ１７以外の装置を用いることもできる。例えば、誘起流発生装置３を圧電素子等の電気的作用により気流を生じさせる他の装置により構成しても良い。

さらに、上記各実施形態では、主流Ｍｆに対して略直交する方向又は略平行する方向に誘起流Ｉｆを発生させる態様を説明した。しかしながら、発生させる誘起流Ｉｆの方向は当該態様に限られず、主流Ｍｆに対して所定の角度をなすように誘起流Ｉｆを発生させても良い。特に、境界層１８を抑制する観点から誘起流Ｉｆを発生させるのであれば、当該誘起流Ｉｆの方向、流量又は流速を適宜、調節することが可能である。

また、上記各実施形態では、主流発生装置として、送風式のファン４又は吸い込み式のファンを用いる例を説明した。しかしながら、主流発生装置は、ヒートシンクから空気層７への放熱を助長する機能を果たすものであれば、他のタイプの装置を採用しても良い。例えば、ファン４又は吸い込み式のファンに代えて、自然滞留によりヒートシンクの周辺に気流の流れを生じさせる装置を採用しても良い。

１ 発熱体
２ ヒートシンク
２ａ 第１表面
２ｂ 第２表面
３ 誘起流発生装置
４ ファン
５ 筐体
５ａ 入口
５ｂ 出口
６ 放熱フィン
６ａ 表面
７ 空気層
８ ヒートスプレッダ
１０ 冷却装置
１７ プラズマアクチュエータ
１８ 境界層

Claims (15)

1. 第１面に発熱体が接合されたヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの前記第１面に対向する第２面に設けられ、電気的に誘起流を発生させる誘起流発生装置と、を備えた、
   冷却装置。
2. 請求項１に記載の冷却装置であって、
   前記誘起流発生装置は、前記ヒートシンクの前記第２面に沿った方向に前記誘起流を発生させるように配置された、
   冷却装置。
3. 請求項１又は２に記載の冷却装置であって、
   前記誘起流発生装置は、前記第１面に接合された前記発熱体に対向する前記第２面の位置に向かって前記誘起流を発生させるように配置された、
   冷却装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の冷却装置であって、
   前記誘起流発生装置は、第１電極及び第２電極の間に誘電体を介在させてなるプラズマアクチュエータを含む、
   冷却装置。
5. 請求項４に記載の冷却装置であって、
   前記プラズマアクチュエータは、前記第１面に接合された前記発熱体に対向する前記第２面の位置において、前記発熱体との間で所定距離離れた位置に配置された、
   冷却装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の冷却装置であって、
   前記ヒートシンクは、ヒートシンク本体と、該ヒートシンク本体に構成される前記第１面の裏面に設けられた放熱フィンと、を含み、
   前記第２面は、前記放熱フィンの表面として構成される、
   冷却装置。
7. 請求項６に記載の冷却装置であって、
   前記放熱フィンは、櫛歯状に複数設けられた、
   冷却装置。
8. 請求項６に記載の冷却装置であって、
   前記放熱フィンは、突起状に形成された、
   冷却装置。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の冷却装置であって、
   前記ヒートシンクを冷却する主流を発生させる主流発生装置をさらに備えた、
   冷却装置。
10. 請求項９に記載の冷却装置であって、
    前記誘起流発生装置及び前記主流発生装置は、それぞれが発生させる前記主流及び前記誘起流が相互に略平行となる位置に配置される、
    冷却装置。
11. 請求項９に記載の冷却装置であって、
    前記誘起流発生装置及び前記主流発生装置は、それぞれが発生させる前記主流及び前記誘起流が相互に略直交する位置に配置される、
    冷却装置。
12. 請求項９〜１１の何れか１項に記載の冷却装置であって、
    前記誘起流発生装置は、
    前記主流と前記ヒートシンクの間に発生する境界層の厚み、又は前記放熱フィンの厚みよりも薄く構成される、
    冷却装置。
13. 請求項１〜１２の何れか１項に記載の冷却装置であって、
    前記ヒートシンクは、通気口を備える筐体に収容される、
    冷却装置。
14. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の冷却装置であって、
    前記発熱体は、電子機器内に設けられた電子部品である、
    冷却装置。
15. 請求項１〜１４の何れか１項に記載の冷却装置であって、
    前記ヒートシンクは、
    前記第１面と前記発熱体の間に設けられるヒートスプレッダをさらに備える、
    冷却装置。

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