JP6048292B2 - Ｅｈｄポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ＥＨＤポンプに関するものである。

特許文献１には、尖状電極とスリット電極とが対になったＥＨＤポンプが記載されている。このＥＨＤポンプは、ＥＨＤ流体の流路内に尖状電極とスリット電極とを配置して、尖状電極とスリット電極の間のＥＤＨ流体に電圧を印加することで、ＥＨＤ流体を流路内で流動させる。なお、ＥＨＤ流体は、電気流体力学（Electrohydrodynamic、略してＥＨＤ）効果によって流動するＥＨＤ流体をいい、特許文献１では、冷却装置内で熱を輸送するために、ＥＨＤポンプによって流動させられている。

特開２０１２−０５７８７２号公報

本発明は、上記のような動作原理のＥＨＤポンプの出力（すなわち、ＥＨＤ流体を駆動する力）を増大させることを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、尖状電極（２１）と、スリット電極（２２）と、を備え、前記尖状電極と前記スリット電極の間において、放電を発生させずに、電気流体力学（Electrohydrodynamic、略してＥＨＤ）効果によって流動するＥＨＤ流体に電圧を印加することで、当該ＥＨＤ流体を流動させるＥＨＤポンプであって、前記尖状電極は、前記スリット電極に向かって先細る形状となっており、前記スリット電極の前記尖状電極側の端部は、面取りされた形状となっており、前記スリット電極は、３個以上の電極（２２１〜２３４）を有し、前記３個以上の電極の前記尖状電極側端部は、全体として前記尖状電極に対して凹形状に配置されており、前記ＥＨＤ流体の流れの方向に沿った断面における前記前記尖状電極の形状の長手方向と、前記ＥＨＤ流体の流れの方向とが、一致することを特徴とするＥＨＤポンプである。

このように、スリット電極の前記尖状電極側の端部は、面取りされた形状となっていることで、スリット電極の頂点（２１ａ）の電界強度が高くなる。その結果、ＥＨＤ駆動原理に基づいてＥＨＤ流体を駆動する力が増加し、ＥＨＤポンプの出力が増大することとなる。

なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る冷却装置１および関連する装置２〜７の斜視図である。 冷却装置１の平面図である。 冷却装置１の側面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３のＶ−Ｖ断面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ断面図である。 図５の部分拡大図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 図７のＩＸ−ＩＸ断面図である。 図７のＸ−Ｘ断面図である。 面取り長Ｌと電界強度最大値Ｅとの関係を示すグラフである。 面取り長Ｌを表す図である。 シミュレーションで用いられた寸法を表す図である。 面取り長Ｌ＝０ｍｍでシミュレーションした時の電界分布を示す図である。 面取り長Ｌ＝０．０２ｍｍシミュレーション時の電界分布を示す図である。 先端が尖った２つの電極Ｊ１、Ｊ２間に発生する電気力線Ｅ１を表す図である。 先端が尖った電極Ｊ１と平板電極Ｊ３の間に発生する電気力線Ｅ２を表す図である。 本発明の第２実施形態に係るＥＨＤポンプ２０の図である。 本発明の第３実施形態に係るＥＨＤポンプ２０の図である。 本発明の第４実施形態に係るＥＨＤポンプ２０の図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。本実施形態の冷却装置１は、電気流体力学（Electrohydrodynamic、略してＥＨＤ）現象を示すＥＨＤ流体を作動流体（冷却媒体）として用いて発熱体（２〜４）を冷却するための冷却装置である。このようなＥＨＤ流体は、数ｋＶの高電圧を印加しても放電し難い誘電液体であり、周知のＥＨＤ効果により、電圧の印加を受けて流動する。

本実施形態では、このようなＥＨＤ流体ならどのようなものを用いてもよい。例えば、ＥＨＤ流体のうちでも、電界共役流体（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｆｌｕｉｄ、略してＥＣＦ）を用いてもよい。

ＥＣＦとしては、例えば、特開２０００−２２２０７２号公報、特開平１１−１２５１７３号公報に記載のように、横軸が導電率σであり縦軸が粘度ηであって作動温度における流体の導電率σと粘度ηとの関係を示すグラフにおいて、導電率σ＝４×１０−１０Ｓ／ｍ、粘度η＝１×１００Ｐａ・ｓで表される点Ｐ、導電率σ＝４×１０−１０Ｓ／ｍ、粘度η＝１×１０−４Ｐａ・ｓで表される点Ｑ、導電率σ＝５×１０−６Ｓ／ｍ、粘度η＝１×１０−４Ｐａ・ｓで表される点Ｒを頂点とする直角三角形の内部に位置する導電率σおよび粘度ηを有する化合物、または、当該三角形の内部に位置する導電率σおよび粘度η を有するように調製された二種類以上の化合物の混合物を用いることができる。例えば、デカン２酸ジブチル（ｄｉｂｕｔｙｌｄｅｃａｎｅ−ｄｉｏａｔｅ）を、ＥＣＦとして用いることができる。また、難燃性・不燃性の含ハロゲン（フッ素、塩素、臭素など）化液体をＥＣＦとして用いることができる。

発熱体２〜４は、インバータを構成するスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が収容されたパワーカードである。このインバータは、例えば、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載された走行用バッテリからの電力を用いて車両駆動用モータを駆動するためのインバータであってもよい。

発熱体２〜４のそれぞれからは、インバータの他の回路に接続するための配線２ａ〜２ｄ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが伸びている。また、冷却装置１には、電源７から導線７ａ、７ｂを介して電力が供給され、この供給電力を利用して冷却装置１内でＥＨＤ流体を流動させることで、発熱体２〜４の冷却を実現する。

図１〜図３に示すように、この冷却装置１は、切削加工、ウエットエッチング加工、プレス加工、メッキ加工等で成形された金属製（例えば、アルミ製）の連結部１１、冷却部１２、放熱部１３を有している。図３中の破線は、連結部１１、冷却部１２、放熱部１３の境界を示す仮想的な線である。

連結部１１は、冷却部１２と放熱部１３の間で冷却部１２および放熱部１３に連結され、ＥＨＤ流体を作動流体として冷却部１２から放熱部１３に熱を輸送するための部材である。

冷却部１２は、発熱体２〜４に対面すると共に発熱体２を挟み込んで発熱体２〜４と接触している。これによって発熱体２〜４が発生した熱が、熱伝導により、冷却部１２に伝達される。

放熱部１３は、略フィン形状の突起を有する空冷フィン５、６に対面すると共に空冷フィン５、６を挟み込んで空冷フィン５、６と接触している。これによって、連結部１１からＥＨＤ流体を介して放熱部１３に輸送された熱が、放熱部１３はから空冷フィン５、６に熱伝達され、さらに空冷フィン５、６から冷却装置１の外部に、熱伝達により熱が放出される。

また、冷却部１２は、互いに一体的に形成された冷却基部１２ａおよび複数の冷却壁部１２ｂ、１２ｃを備えている。冷却基部１２ａは、連結部１１と連結されている。

複数の冷却壁部１２ｂ、１２ｃは、冷却基部１２ａの上面から垂直に立ち上がって互いに平行に並ぶ複数の直方体形状の部材であり、発熱体２〜４に接触することで、発熱体２〜４が発生した熱を熱伝導によって受けるようになっている。冷却壁部１２ｂ、１２ｃと発熱体２〜４との間の熱伝導は、直接接触による熱伝導であってもよいし、他の熱伝導性の高い物質を間に挟んだ間接的な熱伝導であってもよい。

放熱部１３は、互いに一体的に形成された放熱基部１３ａおよび放熱壁部１３ｂ〜１３ｄを備えている。放熱基部１３ａは、連結部１１と連結されている。

放熱壁部１３ｂ〜１３ｄは、放熱基部１３ａの上面から垂直に立ち上がって互いに平行に並ぶ複数の直方体形状の部材であり、隣り合う壁部間に空冷フィン５、６をそれぞれを挟み込んで空冷フィン５、６に接触することで、空冷フィン５、６に熱伝導する。放熱壁部１３ｂ〜１３ｄと空冷フィン５、６との間の熱伝導は、直接接触による熱伝導であってもよいし、他の熱伝導性の高い物質を間に挟んだ間接的な熱伝導であってもよい。

このように、放熱部１３が複数枚の放熱壁部１３ｂ〜１３ｄを有し、それらの間に空冷フィン５、６が挟まれることで、空冷フィン５、６と放熱部１３との間の接触面積を大きくすることができる。なお放熱基部１３ａも、僅かながら空冷フィン５、６に対面して接触している。

なお、図２中の矢印（×を〇で囲んだ紙面奥行方向を示す矢印、および、黒点を〇で囲んだ紙面手前方向を示す矢印を含む）は、冷却装置１内の作動流体の流れを表している。また、図３中の矢印（×を〇で囲んだ紙面奥行方向を示す矢印、および、黒点を〇で囲んだ紙面手前方向を示す矢印を含む）は、冷却装置１内の図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面におけるＥＨＤ流体の流れを表している。

図４に、図３のＩＶ−ＩＶ断面図を示す。この図に示すように、連結部１１の内部には、ＥＨＤ流体を放熱部１３の放熱基部１３ａ内から導入して冷却部１２の冷却基部１２ａ内に流し出すための上り連結流路１１１と、ＥＨＤ流体を冷却部１２の冷却基部１２ａ内から導入して放熱部１３の放熱基部１３ａ内に流し出すための下り連結流路１１２とが形成されている。この流路１１１、１１２は上述の通り切削加工、ウエットエッチング加工、プレス加工、メッキ加工等によって形成される。

また、冷却基部１２ａの内部には、上り冷却基部流路１２１および下り冷却基部流路１２２が、上述の通り切削加工、ウエットエッチング加工、プレス加工、メッキ加工等によって形成されている。上り冷却基部流路１２１は、上り連結流路１１１と連通することで、ＥＨＤ流体を上り連結流路１１１から導入して上記冷却壁部１２ｂ、１２ｃ内に流し出すための流路である。下り冷却基部流路１２２は、下り連結流路１１２と連通することで、ＥＨＤ流体を上記冷却壁部１２ｂ、１２ｃ内から導入して下り連結流路１１２に流し出すための流路である。

流路１２１、１２２の断面形状は、四角形である必要はないが、例えば四角形となっている。また、流路１２１、１２２の高さ（図３の上下方向の長さ）は流路１１１、１１２と同じであり、流路１２１、１２２の太さ（図４の上下方向の長さ）も流路１１１、１１２と同じである。

また、放熱基部１３ａの内部には、上り放熱基部流路１３１および下り放熱基部流路１３２が、上述の通り切削加工、ウエットエッチング加工、プレス加工、メッキ加工等によって形成されている。上り放熱基部流路１３１は、上り連結流路１１１と連通することで、ＥＨＤ流体を上述の放熱壁部１３ｂ〜１３ｄ内から導入して上り連結流路１１１に流し出すための流路である。下り放熱基部流路１３２は、下り連結流路１１２と連通することで、ＥＨＤ流体を下り連結流路１１２から導入して上述の放熱壁部１３ｂ〜１３ｄ内に流し出すための流路である。

流路１３１、１３２の断面形状は、四角形である必要はないが、例えば四角形となっている。また、流路１３１、１３２の高さ（図３の上下方向の長さ）は流路１１１、１１２と同じであり、流路１３１、１３２の太さ（図４の上下方向の長さ）も流路１１１、１１２と同じである。

次に、放熱壁部１３ｂ〜１３ｄの各々の内部構造について説明する。以下では、放熱壁部１３ｂを例に挙げて説明するが、他の放熱壁部１３ｃ、１３ｄについても、内部構造は放熱壁部１３ｂと同じである。

図５に、図３のＶ−Ｖ断面図を示し、図６に、図３のＶＩ−ＶＩ断面図を示す。これらの図に示すように、放熱壁部１３ｂの内部には、４本の導入側流路１３３ａ〜１３３ｄ、４本の排出側流路１３４ａ〜１３４ｄ、および１本の中間流路１３５が、上述の通り切削加工、ウエットエッチング加工、プレス加工、メッキ加工等によって形成される。

４本の導入側流路１３３ａ〜１３３ｄは、放熱壁部１３ｂの一部である流路壁Ｗ１〜Ｗ３（流路を囲む壁の一例に相当する）で互いに隔てられており、放熱基部１３ａに対して垂直に伸びている。これら導入側流路１３３ａ〜１３３ｄの各々は、ＥＨＤ流体を下り放熱基部流路１３２から導入して中間流路１３５に流し出すための流路である。

４本の排出側流路１３４ａ〜１３４ｄは、放熱壁部１３ｂの一部である流路壁Ｗ４〜Ｗ６（流路を囲む壁の一例に相当する）で互いに隔てられており、放熱基部１３ａに対して垂直に伸びている。これら排出側流路１３４ａ〜１３４ｄの各々は、ＥＨＤ流体を中間流路１３５から導入して上り放熱基部流路１３１に流し出すための流路である。

また、４本の導入側流路１３３ａ〜１３３ｄの組と、４本の排出側流路１３４ａ〜１３４ｄの組とは、流路壁Ｗ０（流路を囲む壁の一例に相当する）によって互いに隔てられている。

中間流路１３５は、放熱壁部１３ｂの放熱基部１３ａ側端部とは反対側の端部（図５の上端部）に形成され、ＥＨＤ流体を一端（導入側流路１３３ａ〜１３３ｄ側端）から導入して他端（排出側流路１３４ａ〜１３４ｄ側端）に流し出すための流路である。

ＥＨＤ流体を上記のように導入、流出させるため、これら導入側流路１３３ａ〜１３３ｄ、排出側流路１３４ａ〜１３４ｄ、中間流路１３５の各々の内部には、図５に示すように、ＥＨＤポンプが、複数個配置されている。これらＥＨＤポンプは、ＥＨＤ流体に電圧を印加してＥＨＤ流体を流動させるようになっている。

これらＥＨＤポンプも、冷却装置１の構成要素である。図５中では、これら複数のＥＨＤポンプが個々に同じ図柄で示されているが、これらのうち１個を抽出して符号２０を付している。

以下、このＥＨＤポンプ２０の構成および作用について、図７〜図１０を用いて説明するが、図５に示されている他のＥＨＤポンプも、同じ構成および作用を実現する。図７は、図５におけるポンプ２０の拡大図である。また、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図であり、図９は図７のＩＸ−ＩＸ断面図であり、図１０は図７のＸ−Ｘ断面図である。

これらの図に示す通り、ポンプ２０は、１つの尖状電極２１および１つのスリット電極２２を有している。金属製の尖状電極２１および金属製のスリット電極２２は、互いに離れて流路の内壁に固定される。より具体的には、図８に示すように、熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２（流路を囲む壁の一例に相当する）の内面（流路側の面）に、例えば熱的に非絶縁性の接着剤で固定される。

なお、これら熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２は、熱的には非絶縁性の部材（つまり、熱伝達率が高い部材）を用いるが、少なくとも尖状電極２１および金属製のスリット電極２２と接触する内面は、電気的には絶縁性にする。

このような性質を有する熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２としては、全体が窒化アルミニウム、窒化ケイ素、アルミナのいずれかで形成されていてもよいし、これらの混合物で形成されていてもよい。あるいは、内面が熱伝達率の高い樹脂でコーティングされたアルミニウムで熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２を形成してもよい。このようになっているので、電極２１、２２は、熱的に熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２と接触する。

図７に示す通り、尖状電極２１はＥＨＤ流体の流れ（破線矢印の方向に進む）の上流側に配置され、スリット電極２２は流れの下流側に配置されている。なお、尖状電極２１およびスリット電極２２を、図７で表れている断面（すなわち、図３のＶ−Ｖ断面）に平行に切った断面形状は、熱交換壁ＨＤ１と熱交換壁ＨＤ２との間のどの断面においても、同じである。つまり、尖状電極２１およびスリット電極２２は、それぞれ断面同型である。このことは、第２〜第４実施形態でも同じである。

尖状電極２１は、スリット電極２２に向かって先細る形状となっていることで、その先細った先端に電界が集中するようになっている。より具体的には、尖状電極２１は、図７示すように、線状の先端から４つの面（２つの平行な面と２つの斜交する面）が伸びるくさび形状になっている。また、他の例として、尖状電極２１は、１点を先端としてそこから放射状に伸びる直線群から形づくられる錐体形状になっていてもよい。

スリット電極２２は、流路の上流から下流へ貫通するスリットが１個形成された形状となっている。スリット電極２２が、スリット形状となっていることで、当該ポンプ２０が配置されている位置の流路が更に狭められ、その部分におけるＥＨＤ流体の流速が更に大きくなる。

なお、図示しないが、放熱壁部１３ｂ中のポンプ２０の近傍には、放熱壁部１３ｂの内部と外部を連通させる孔が２つ形成され、それらの孔には、フェノール樹脂等の絶縁体で周囲を覆われた導通用電極が密着して挿入されている。そして、それら導通用電極および導線７ａ、７ｂを介して電源７の電力が尖状電極２１、スリット電極２２に供給される。例えば、尖状電極２１が負極となり、スリット電極２２が正極とする。ただし、使用するＥＨＤによっては電極の正極、負極を逆転しても、ＥＨＤ流体の流れの方向は同じである。

例えば、尖状電極２１が負極となり、スリット電極２２が正極となって、ＥＨＤ流体に電圧が印加されると、尖状電極２１とスリット電極２２の間に不均一（非一様）電界が発生する。その結果、ＥＨＤ効果によってＥＨＤ流体が尖状電極２１からスリット電極２２の方向に加速され、その結果、ＥＨＤ流体が流路内で流路に沿って流動する。

ここで、スリット電極２２の形状について更に詳しく説明する。本実施形態のスリット電極２２は、２個の電極２２１、２２２を流路内に間隔を空けて設置することで構成されている。この２個の電極２２１、２２２間の間隙が、上記したスリットに相当する。このスリットは、スリット電極２２の上流側から下流側まで、貫通している。ＥＨＤ流体は、このスリットを通ってスリット電極２２の上流側から下流側に流動する。

また、各電極２２１、２２２は、スリットに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、直方体の角部を除去して面取り（より具体的にはＣ面取り）によって形成されたＣ面形状の電界補強面２２１ａ、２２２ａとなっている。

また、電界補強面２２１ａ、２２２ａは、電極２２１、２２２のうち尖状電極２１の頂点２１ａに最も近い位置を含む面となっている。したがって、後述するような電界強度の増大効果が更に増す。

また、頂点２１ａから電界補強面２２１ａ、２２２ａまでは、それぞれ、電極２２１、２２２を貫通することなく、直線を引くことができる。すなわち、頂点２１ａは、電界補強面２２１ａ、２２２ａの表側にある。

また、頂点２１ａから、電界補強面２２１ａ、２２２ａに垂線を下ろすことができる。すなわち、電界補強面２２１ａ、２２２ａは、頂点２１ａに対向している。

なお、「面取りによって形成された面」とは、意図的に面取り加工された面をいう。例えば、プレス加工で電極２２１、２２２を作成する際も、あらかじめ電界補強面２２１ａ、２２２ａに相当する面が形成された金型を用いて加工する。また、エッチング加工、メッキ加工においても、電界補強面２２１ａ、２２２ａが結果的に形成されるように、電界補強面２２１ａ、２２２ａの形状に合わせたマスクを配置して加工する。

したがって、意図せずできてしまった面は、「面取りによって形成された面」に該当しない。例えば、断面形状が矩形の電極を加工しようとして、意図せず角部が取れてしまったような面は、「面取りによって形成された面」に該当しない。

このように、各電極２２１、２２２は、スリットに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、Ｃ面取りによって形成されたＣ面形状の電界補強面２２１ａ、２２２ａとなっている。

ここで、各電極２２１、２２２のスリットに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、Ｃ面取りによって形成されたＣ面形状の電界補強面２２１ａ、２２２ａとなっていることの効果について説明する。図１１は、発明者が行った電界シミュレーションにおいて、電界補強面２２１ａ、２２２ａの面取り長Ｌを変化させたときの電界強度最大値Ｅの変化を表すグラフである。このグラフでは、電界補強面２２１ａ、２２２ａの面取り長Ｌを横軸とし、電界強度最大値Ｅを縦軸としている。

ここで、面取り長Ｌは、図１２に示すように、熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２に平行な各断面における電界補強面２２１ａ、２２２ａの長さである。面取り長Ｌが０となる場合は、電界補強面２２１ａ、２２２ａがなくなり、電極２２１、２２２の断面形状が矩形となる。面取り長Ｌが０より大きい場合は、電極２２１、２２２の断面形状は、矩形から直角二等辺三角形が切除されたような形状となり、この直角二等辺三角形の底辺の長さが面取り長Ｌと一致する。

シミュレーションの詳細は、以下の通りである。尖状電極２１、電極２２１、２２２としては、金属製の材料（比誘電率が１．０）から成っている。ＥＨＤ流体としては、比誘電率が７．２のＥＣＦが用いられる。ＥＣＦは、図１３に示すように、横１．０ｍｍ、縦１．３ｍｍの流路内に充填され、当該流路内に、図１３に示したような寸法の尖状電極２１、電極２２１、２２２が配置されている。なお、図１３では、面取り長Ｌを０とした例を表している。このような構成において、スリット電極２２の電極２２１、２２２に２０００Ｖ、尖状電極に０Ｖを印加した。図１４、図１５に、それぞれ、面取り長Ｌを０ｍｍ、０．０２ｍｍとしてシミュレーションを行った場合の電界分布を示す。

図１４、図１５に示すように、尖状電極２１の頂点２１ａにおける電界強度は常に強いが、図１１に示すように、その強さは面取り長Ｌに応じて変化する。具体的には、面取り長Ｌが０．０１ｍｍから０．０２ｍｍの間では、面取り長Ｌが０ｍｍの場合に比べ、電界強度最大値Ｅが最大で１２％増加している。

シミュレーション結果の説明は以上である。このシミュレーション結果によれば、各電極２２１、２２２のスリットに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、面取りによって形成された電界補強面２２１ａ、２２２ａとなっている場合、そうでない場合に比べ、頂点２１ａの電界強度が高くなる。その結果、ＥＨＤポンプ２０の出力が増すことで、ＥＨＤ流体の流速が大きくなり、ヌセルト数Ｎｕが増大する。したがって、熱伝達率αが増大し、ＥＨＤ流体と熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２との間の熱交換量Ｑが増大する。

発明者の検討によれば、このような現象は、図１６に示すように先端が尖った２つの電極Ｊ１、Ｊ２間に発生する電気力線Ｅ１と、図１７に示すように先端が尖った電極Ｊ１と平板電極Ｊ３の間に発生する電気力線Ｅ２との違いに起因するものである。電極Ｊ１の頂点付近Ｘ１において電気力線Ｅ１と電気力線Ｅ２とを比較すると、電気力線Ｅ２の方が、間隔が急峻に変化する。電気力線の間隔が急峻に変化するということは、電界が強いということである。

また、一般に、電極間の距離を短くするほど、尖状電極２１の頂点２１ａの電界強度が上がるが、あまり近づけ過ぎると、放電が発生してしまう。しかし、上記のように、各電極２２１、２２２の頂点２１ａ側の端部の角が切除されている（面取りでされている）と、その分、放電を発生させずに、尖状電極２１を各電極２２１、２２２に近づけることができる。したがって、尖状電極２１の頂点２１ａにおける電界強度を更に高くすることができる。その結果、ＥＨＤ流体の流速が大きくなり、ヌセルト数Ｎｕが増大し、ひいては、熱伝達率αが増大し、ＥＨＤ流体と熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２との間の熱交換量Ｑが増大する。

以上、放熱壁部１３ｂ〜１３ｄ内の流路の構造および当該流路内のＥＨＤポンプの構成、配置、作動について説明したが、冷却壁部１２ｂ、１２ｃ内にも、放熱壁部１３ｂ〜１３ｄと同等の構造の流路が形成され、さらに、放熱壁部１３ｂ〜１３ｄの流路内に設けられたものと同じＥＨＤポンプが複数個配置されている。

より具体的には、上記の放熱壁部１３ｂ〜１３ｄ内の流路の構造および当該流路内のＥＨＤポンプの構成、配置、作動の説明において、放熱壁部１３ｂを冷却壁部１２ｂに読み替え、放熱壁部１３ｃを冷却壁部１２ｂに読み替え、放熱基部１３ａを冷却基部１２ａに読み替え、下り放熱基部流路１３２を上り冷却基部流路１２１に読み替え、上り放熱基部流路１３１を下り冷却基部流路１２２に読み替えれば、放熱壁部１２ｂ、１２ｃ内の流路の構造および当該流路内のＥＨＤポンプの構成、配置、作動の説明となる。

冷却装置１がこのような構成になっているので、冷却装置１内の尖形電極２１が負極となり、スリット電極２２を正極とすると（使用するＥＨＤ流体によっては電極の正極、負極を逆転しても問題がない）、冷却装置１の流路に充填されたＥＨＤ流体が流動する。

ＥＨＤ流体が流路内を循環する経路は、以下の通りである。ＥＨＤ流体は、下り連結流路１１２から下り放熱基部流路１３２に流入し、下り放熱基部流路１３２から、放熱壁部１３ｂ〜１３ｄのそれぞれに４本ずつ形成された導入側流路１３３ａ〜１３３ｄに流入する。放熱壁部１３ｂ〜１３ｄのそれぞれでは、ＥＨＤ流体が導入側流路１３３ａ〜１３３ｄから中間流路１３５に流入し、中間流路１３５から排出側流路１３４ａ〜１３４ｄに流入し、排出側流路１３４ａ〜１３４ｄから上り放熱基部流路１３１に流入する。

更にＥＨＤ流体は、放熱基部流路１３１から上り連結流路１１１に流入し、上り連結流路１１１から上り冷却基部流路１２１に流入し、上り冷却基部流路１２１から、冷却壁部１２ｂ、１２ｃのそれぞれに４本ずつ形成された導入側流路に流入する。冷却壁部１２ｂ、１２ｃのそれぞれでは、ＥＨＤ流体が４本の導入側流路から１本の中間流路に流入し、この中間流路から４本の排出側流路に流入し、これら排出側流路から下り冷却基部流路１２２に流入する。そしてＥＨＤ流体は、下り冷却基部流路１２２から下り連結流路１１２に流入する。

この際、冷却壁部１２ｂ、１２ｃ内の流路を通るＥＨＤ流体は、発熱体２〜４が発生した熱を、冷却壁部１２ｂ、１２ｃの熱交換壁（熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２のうち一方または両方）を介して、熱伝導により受け取る。

また、放熱壁部１３ｂ〜１３ｄ内の流路を通るＥＨＤ流体は、冷却壁部１３ｂ〜１３ｄの熱交換壁（熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２のうち一方または両方）を介して、空冷フィン５、６に、熱伝導で熱を伝達する。冷却壁部１３ｂ〜１３ｄの外面およびに空冷フィン５、６には、空気等の熱交換媒体（熱を輸送する流体）が接しているので、冷却壁部１３ｂ〜１３ｄおよび空冷フィン５、６から、空気等の熱交換媒体に、熱が放出される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、スリット電極２２の断面形状が、第１実施形態では図７のようになっていたのに対し、本実施形態では図１８のようになっていることのみである
本実施形態のスリット電極２２は、４個の電極２２３〜２２６を流路内に間隔を空けて設置することで構成されている。この４個の電極２２３〜２２６間の３個の間隙が３個のスリットに相当する。これらのスリットは、スリット電極２２の上流側から下流側まで、貫通している。ＥＨＤ流体は、このスリットを通ってスリット電極２２の上流側から下流側に流動する。

また、各電極２２３〜２２６は、スリットのうち１つに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、Ｃ面取りによって形成されたＣ面形状の電界補強面２２３ａ、２２４ａ、２２４ｂ、２２５ａ、２２５ｂ、２２６ａとなっている。

頂点２１ａから電界補強面２２３ａ、２２４ａ、２２５ａ、２２６ａまでは、それぞれ、電極２２３、２２４、２２５、２２６を貫通することなく、直線を引くことができる。すなわち、頂点２１ａは、電界補強面２２３ａ、２２４ａ、２２５ａ、２２６ａの表側にある。しかし、頂点２１ａは、他の電界補強面２２４ｂ、２２５ｂの表側になく、裏側にある。

また、電界補強面２２３ａ、２２４ａ、２２５ａ、２２６ａは、電極２２３、２２４、２２５、２２６のうち尖状電極２１の頂点２１ａに最も近い位置を含む面となっている。したがって、電界強度の増大効果が更に増す。

また、頂点２１ａから、電界補強面２２３ａ、２２６ａに垂線を下ろすことができる。すなわち、電界補強面２２３ａ、２２６ａは、頂点２１ａに対向している。しかし、他の電界補強面２２４ａ、２２４ｂ、２２５ａ、２２５ｂは、頂点２１ａから垂線を下ろすことができないので、頂点２１ａに対向していない。

このように、各電極２２３〜２２６は、スリットに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、Ｃ面取りによって形成されたＣ面形状の電界補強面２２３ａ、２２４ａ、２２４ｂ、２２５ａ、２２５ｂ、２２６ａとなっている。

したがって、第１実施形態と同等の理由で、頂点２１ａの電界強度が高くなる。その結果、ＥＨＤポンプ２０の出力が増すことで、ＥＨＤ流体の流速が大きくなり、ヌセルト数Ｎｕが増大する。したがって、熱伝達率αが増大し、ＥＨＤ流体と熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２との間の熱交換量Ｑが増大する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態が第２実施形態と異なるのは、スリット電極２２の断面形状が、第２実施形態では図１８のようになっていたのに対し、本実施形態では図１９のようになっていることのみである
本実施形態のスリット電極２２は、４個の電極２２７〜２３０を流路内に間隔を空けて設置することで構成されている。この４個の電極２２７〜２３０間の３個の間隙が３個のスリットに相当する。これらのスリットは、スリット電極２２の上流側から下流側まで、貫通している。ＥＨＤ流体は、このスリットを通ってスリット電極２２の上流側から下流側に流動する。

また、各電極２２７〜２３０は、スリットのうち１つに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、Ｒ面取りによって形成されたＲ面形状の電界補強面２２７ａ、２２８ａ、２２９ａ、２３０ａとなっている。

また、電界補強面２２７ａ、２２８ａ、２２９ａ、２３０ａは、電極２２３、２２４、２２５、２２６のうち尖状電極２１の頂点２１ａに最も近い位置を含む面となっている。したがって、電界強度の増大効果が更に増す。

頂点２１ａから電界補強面２２７ａ、２２８ａ、２２９ａ、２３０ａまでは、それぞれ、電極２２３、２２４、２２５、２２６を貫通することなく、直線を引くことができる。すなわち、頂点２１ａは、電界補強面２２７ａ、２２８ａ、２２９ａ、２３０ａの表側にある。

また、頂点２１ａから、電界補強面２２７ａ、２２８ａ、２２９ａ、２３０ａに垂線を下ろすことができる。すなわち、電界補強面２２７ａ、２２８ａ、２２９ａ、２３０ａは、頂点２１ａに対向している。

このように、各電極２２３〜２２６は、スリットに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、Ｒ面取りによって形成されたＲ面形状の電界補強面２２７ａ、２２８ａ、２２９ａ、２３０ａとなっている。

したがって、第２実施形態と同等の理由で、頂点２１ａの電界強度が高くなる。その結果、ＥＨＤポンプ２０の出力が増すことで、ＥＨＤ流体の流速が大きくなり、ヌセルト数Ｎｕが増大する。したがって、熱伝達率αが増大し、ＥＨＤ流体と熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２との間の熱交換量Ｑが増大する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態が第４実施形態と異なるのは、スリット電極２２の断面形状が、第３実施形態では図１９のようになっていたのに対し、本実施形態では図２０のようになっていることのみである。

本実施形態のスリット電極２２は、４個の電極２３１〜２３４を流路内に間隔を空けて設置することで構成されている。この４個の電極２３１〜２３４間の３個の間隙が３個のスリットに相当する。これらのスリットは、スリット電極２２の上流側から下流側まで、貫通している。ＥＨＤ流体は、このスリットを通ってスリット電極２２の上流側から下流側に流動する。

また、各電極２３１〜２３４は、スリットのうち１つに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、Ｒ面取りによって形成されたＲ面形状の電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａとなっている。

また、電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａは、電極２２３、２２４、２２５、２２６のうち尖状電極２１の頂点２１ａに最も近い位置を含む面となっている。したがって、電界強度の増大効果が更に増す。

頂点２１ａから電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａまでは、それぞれ、電極２３１、２３２、２３３、２３４を貫通することなく、直線を引くことができる。すなわち、頂点２１ａは、電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａの表側にある。

また、頂点２１ａから、電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａに垂線を下ろすことができる。すなわち、電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａは、頂点２１ａに対向している。

このように、各電極２３１〜２３４は、スリットに隣接する部分の尖状電極２１側の端部が、Ｒ面取りによって形成されたＲ面形状の電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａａとなっている。

したがって、第３実施形態と同等の理由で、頂点２１ａの電界強度が高くなる。その結果、ＥＨＤポンプ２０の出力が増すことで、ＥＨＤ流体の流速が大きくなり、ヌセルト数Ｎｕが増大する。したがって、熱伝達率αが増大し、ＥＨＤ流体と熱交換壁ＨＤ１、ＨＤ２との間の熱交換量Ｑが増大する。

また、電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａの頂点２１ａ側の端部（頂点２１ａに最も近い部分）は、全体として尖状電極２１の頂点２１ａに対して凹形状に配置されている。

こようにすることで、電極２３１〜２３４の各々の頂点２１ａ側端部から頂点２１ａまでの距離のばらつきが低減される。したがって、放電を発生させずに、電極２３１〜２３４をもっと頂点２１ａに近づけるか、尖状電極２１とスリット電極２２の間に印加する電圧をより高くすることができる。

より具体的には、電界補強面２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａの頂点２１ａ側の端部（頂点２１ａに最も近い部分）は、全体として尖状電極２１の頂点２１ａを中心とする円弧Ｘ上に配置されている。

このようになっていることで、尖状電極２１の頂点２１ａに対して、電極２３１〜２３４の頂点２１ａ側端部を、放電が発生しないぎりぎりの距離に円弧状に配置することで、尖状電極２１の頂点２１ａの電界強度を高くすることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

例えば、上記第２〜第４実施形態では、スリット電極が４個の分離した電極から構成されていたが、３個の分離した電極から構成されていてもよいし、５個以上の分離した電極から構成されていてもよい。

また、上記各実施形態では、尖状電極２１およびスリット電極２２を、図７で表れている断面（すなわち、図３のＶ−Ｖ断面）に平行に切った断面形状は、熱交換壁ＨＤ１と熱交換壁ＨＤ２との間のどの断面においても、同じであった。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。例えば、尖状電極２１は、頂点２１ａに向かって円錐形状に先細る形状となっていてもよい。また、スリット電極２２も、熱交換壁ＨＤ１側から熱交換壁ＨＤ２側に、断面形状が変化していくようになっていてもよい。

また、上記実施形態では、ＥＨＤポンプ２０が冷却装置１の流路内に配置されている。しかし、本発明のＥＨＤポンプ２０の適用対象は必ずしも冷却装置に限らない。例えば、ＥＨＤポンプは、冷却装置以外の流路内に配置され、当該流路内を流れるＥＨＤ流体としての冷媒を駆動するようになっていてもよい。

あるいは、ＥＨＤポンプ２０は、小型のエンジン（例えばラジコンカーに搭載されるエンジン）にガソリン（ＥＨＤ効果が現れるＥＨＤ流体の一例である）を噴射する燃料噴射装置に用いられ、ガソリンを燃料噴射装置外に射出する動力源として用いられてもよい。あるいは、液体クロマトグラフィー装置等の評価装置で検査体となるＥＨＤ流体（例えば純水）を流動させるための動力源として用いられてもよい。

１ 冷却装置
２１ 尖状電極
２１ａ スリット電極側頂点
２２ スリット電極
ＨＤ１、ＨＤ２ 熱交換壁

Claims (5)

1. 尖状電極（２１）と、スリット電極（２２）と、を備え、前記尖状電極と前記スリット電極の間において、放電を発生させずに、電気流体力学（Electrohydrodynamic、略してＥＨＤ）効果によって流動するＥＨＤ流体に電圧を印加することで、当該ＥＨＤ流体を流動させるＥＨＤポンプであって、
   前記尖状電極は、前記スリット電極に向かって先細る形状となっており、
   前記スリット電極のうち前記尖状電極側の端部は、面取りされた形状となっており、
   前記スリット電極は、３個以上の電極（２２１〜２３４）を有し、前記３個以上の電極の前記尖状電極側端部は、全体として前記尖状電極に対して凹形状に配置されており、
   前記ＥＨＤ流体の流れの方向に沿った断面における前記前記尖状電極の形状の長手方向と、前記ＥＨＤ流体の流れの方向とが、一致することを特徴とするＥＨＤポンプ。
2. 前記３個以上の電極の前記尖状電極側端部は、全体として前記尖状電極の頂点（２１ａ）を中心とする円弧上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＨＤポンプ。
3. 前記３個以上の電極の各々のうち、前記３個以上の電極間の間隙であるスリットに隣接する部分の前記尖状電極側端部が、面取りされた形状となっていることを特徴とする請求項１に記載のＥＨＤポンプ。
4. 前記面取りされた形状は、Ｃ面取りされた形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のＥＨＤポンプ。
5. 前記面取りされた形状は、前記尖状電極に対して凸に面取りされた形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のＥＨＤポンプ。

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