WO2020070533A1 - 冷却装置 - Google Patents

冷却装置

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WO2020070533A1
WO2020070533A1 PCT/IB2018/001216 IB2018001216W WO2020070533A1 WO 2020070533 A1 WO2020070533 A1 WO 2020070533A1 IB 2018001216 W IB2018001216 W IB 2018001216W WO 2020070533 A1 WO2020070533 A1 WO 2020070533A1
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WO
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flow
heat sink
cooling device
induced
induced flow
Prior art date
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PCT/IB2018/001216
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English (en)
French (fr)
Inventor
江森健太
新井田淳平
山口滋春
Original Assignee
日産自動車株式会社
ルノー エス． ア． エス．
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Publication date
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Priority to CN201880098417.2A priority patent/CN112805826A/zh
Priority to JP2020550928A priority patent/JP7146934B2/ja
Priority to US17/282,450 priority patent/US11839049B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0233—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels
    • F28D1/024—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels with an air driving element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0029—Heat sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/08—Fluid driving means, e.g. pumps, fans

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device.
  • a power conversion device such as a converter includes electronic components serving as heating elements such as a semiconductor, a capacitor, and a coil, a heat sink for cooling these components is attached.
  • a power conversion device such as a converter includes electronic components serving as heating elements such as a semiconductor, a capacitor, and a coil
  • a heat sink for cooling these components is attached.
  • it is required to configure each circuit element and the cooling structure at a high density from the viewpoint of realizing high power and miniaturization.
  • the cooling performance of the heat sink generally depends on its volume (heat capacity), material (thermal conductivity), and surface area (heat transfer area) according to the shape.
  • JP2013-016569A proposes a cooling device using such a heat sink.
  • this cooling device there has been proposed a cooling device that injects a refrigerant to a heat sink on which a heating element is mounted, through a plurality of ducts that form a flow path of the refrigerant.
  • an object of the present invention is to provide a cooling device that can appropriately adjust the refrigerant flow path while suppressing an increase in size.
  • a cooling device including a heat sink to which a heating element is joined, a main flow generating device that generates a main flow for cooling the heat sink, and an induced flow generating device that electrically generates an induced flow.
  • the induced flow generator is provided on a support member facing the heat sink.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A 'in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device according to Modification Example 1-1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device according to Modification Example 1-2.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a cooling device according to Modification Example 1-3.
  • FIG. 7 is a plan view of a main part of the support member of FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a plasma actuator according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device provided with a plasma actuator.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device (plasma actuator is in an off state) according to Modification 2-1.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device (plasma actuator is in an ON state) according to Modification 2-1.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device (the plasma actuator is in an off state) according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device (the plasma actuator is in an ON state) according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a cooling device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a perspective view of a main part of the cooling device of FIG.
  • FIG. 17 is a perspective view of a main part for describing a configuration of a cooling device according to Modification Example 4-1.
  • FIG. 18 is a perspective view of a main part for describing a configuration of a cooling device according to Modification Example 4-2.
  • FIG. 19 is a perspective view of a main part illustrating a configuration of a cooling device according to Modification 4-3.
  • FIG. 20 is a perspective view of a principal part explaining the configuration of a cooling device according to Modification 4-4.
  • FIG. 21 is a perspective view of a main part for describing a configuration of a cooling device according to Modification 4-5.
  • FIG. 22 is a perspective view of a principal part explaining the configuration of a cooling device according to Modification 4-6.
  • FIG. 23 is a perspective view of a main part for describing a configuration of a cooling device according to Modification 4-7.
  • FIG. 24 is a diagram showing a configuration of FIG. 23 as viewed in the direction of arrow AR.
  • FIG. 24 is a diagram showing a configuration of FIG. 23 as viewed in the direction of arrow AR.
  • FIG. 25 is a perspective view of a main part for explaining a configuration of a cooling device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 26 is a perspective view of a main part for describing a configuration of a cooling device according to Modification Example 5-1.
  • FIG. 27 is a perspective view of a principal part explaining the configuration of a cooling device according to Modification Example 5-2.
  • FIG. 28 is a perspective view of a main part for describing a configuration of a cooling device according to Modification Example 5-3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view in the flow direction for explaining the configuration of the cooling device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A 'in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 1.
  • the cooling device 10 includes a heating element 1, a heat sink main body 2 constituting a heat sink of the present embodiment, an induced flow generating device 3 for generating an induced flow If, and a fan 4 as a main flow generating device for generating a main flow Mf. , And a support member 9 arranged to face the heat sink body 2.
  • the heating elements 1 are various heating elements included in electronic devices such as motors, engines, and home appliances. In particular, as the heating element 1, electronic components such as a semiconductor, a semiconductor molded package, a capacitor, and a coil are assumed.
  • the heat sink body 2 is a structure that releases the heat generated by the heating element 1 into the surrounding atmosphere.
  • the heat sink body 2 is formed as a plate-like member.
  • the heating element 1 is joined to a first surface 2a, which is a surface on one side (negative Z-axis direction side) of the heat sink body 2.
  • the heat sink body 2 is made of, for example, a metal material having a relatively high thermal conductivity such as copper or aluminum, or a non-metal material having a relatively high thermal conductivity such as FR4 (Flame Retardant Type 4) or ceramics. .
  • the induced flow generator 3 is provided on the front surface 9a of the support member 9 facing the second surface 2b which is the back surface of the first surface 2a of the heat sink body 2.
  • the induced flow generator 3 is provided so as to extend over the entire extension region of the surface 9a of the support member 9 in the Y-axis direction.
  • the induced flow generator 3 has an induced flow generator 3a on one side in the X-axis direction (in the figure, the X-axis negative direction). Therefore, the induced flow generation device 3 can generate the induced flow If in the negative X-axis direction in FIG.
  • the relationship between the width in the Y direction between the heating element 1 and the surface 9a of the support member 9 is such that the induced flow If has an effect on heat transfer according to the width and the amount of heat of the heating element 1 and the area where heat spreads to the heat sink body 2. It can be appropriately adjusted so as to obtain a desired width.
  • the induced flow generator 3 electrically connects molecules in a surrounding phase (a gas phase such as an inert gas atmosphere such as an air atmosphere, a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere, or a liquid phase such as water).
  • a gas phase such as an inert gas atmosphere such as an air atmosphere, a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere, or a liquid phase such as water.
  • This is a device that acts to generate an induced flow If by imparting a pressure difference by giving a bias to the charge distribution in the atmosphere.
  • the surrounding phase is an air atmosphere (air layer 7).
  • air layer 7 air layer 7
  • the following description can be similarly applied to other gas or liquid phases.
  • the induced flow generator 3 of the present embodiment is arranged upstream of the heating element 1 in the flow direction (X-axis direction) of the main flow Mf.
  • the fan 4 is appropriately constituted by a DC / AC shaft fan, a blower fan, or the like in consideration of factors such as an air volume and a wind speed required according to the form and the installation space of components or equipment assumed as the heating element 1.
  • a fan 4 of a type corresponding to the form of the heat radiation fins 6.
  • the fan 4 is provided near one end of the heat sink body 2 in the X-axis direction (the left end in FIG. 1).
  • the main flow Mf flows between the second surface 2b of the heat sink body 2 and the surface 9a of the support member 9 in the positive X-axis direction.
  • the induced flow flows from the induced flow generator 3 in the negative X-axis direction.
  • the flow direction of the main flow Mf and the flow direction of the induced flow are substantially parallel to each other and substantially opposite to each other.
  • the main flow Mf from the fan 4 is guided by the induced flow If from the induced flow generator 3 in the opposite direction, and is guided in the direction of the second surface 2b of the heat sink body 2 (Z-axis negative direction).
  • the induced flow generation device 3 since the induced flow generation device 3 is disposed upstream of the heating element 1 in the flow direction of the main flow Mf, the main flow Mf is secondarily generated by the induced flow If upstream of the heating element 1. It will be guided in the direction of the surface 2b.
  • the center position Cf of the main flow Mf whose flow velocity is relatively high is guided to approach the heating element 1. Thereby, heat transfer from the second surface 2b of the heat sink body 2 to the air layer 7 can be promoted.
  • the heat of the heating element 1 is first transmitted to the heat sink body 2. Then, the heat transmitted to the heat sink main body 2 is diffused in the heat sink main body 2 and conducts in the negative Z-axis direction (the direction of the induced flow generation device 3).
  • the induced flow If generated by the induced flow generator 3 flows in the positive direction of the X-axis along the second surface 2b of the heat sink main body 2, and the heat between the second surface 2b of the heat sink main body 2 and the air layer 7 is generated. Promote communication.
  • the induced flow If can flow at the interface of the air layer 7 in contact with the heat sink body 2 immediately below the heating element 1, excessive development of a boundary layer such as a heat insulating layer generated between solid fluids can be suppressed. it can. As a result, it is possible to perform cooling effectively with a relatively small flow rate of the induced flow If.
  • a heat sink body 2 as a heat sink to which the heating element 1 is joined
  • a fan 4 as a main flow generator for generating a main flow Mf for cooling the heat sink body 2
  • the induced flow generator 3 is provided on a support member 9 facing the heat sink body 2.
  • the flow direction of the main flow Mf of the fan 4 that cools the heat transmitted from the heating element 1 to the heat sink body 2 can be adjusted by the induced flow If of the induced flow generator 3. Therefore, the main flow Mf can be guided to a portion where the amount of heat is relatively high, such as the vicinity of the heating element 1 in the heat sink body 2, so that heat transfer in the portion can be promoted. Is low (a part far from the heating element 1), the flow velocity of the main flow Mf can be reduced to suppress the pressure loss. As a result, the cooling efficiency of the heating element 1 can be further improved.
  • the induced flow generation device 3 is arranged to generate the induced flow If that induces the flow of the main flow Mf in the direction of the heat sink body 2 (the negative direction of the Z axis in FIG. 1).
  • the induced flow generating device 3 and the fan 4 are arranged such that the flow direction of the main flow Mf and the flow direction of the induced flow If are substantially parallel and substantially opposite to each other.
  • the flow of the main flow Mf can be obstructed in the vicinity of the induced flow generation part (the induced flow generation part 3a) in the induced flow generation device 3. Therefore, the flow of the main flow Mf can be guided in the direction of the heat sink main body 2 facing the support member 9 provided with the induced flow generator 3. As a result, the flow velocity of the cooling air around the heat sink body 2 can be increased, and the cooling performance can be further improved.
  • the induced flow generation device 3 is arranged at a position upstream of the heating element 1 in the flow direction of the main flow Mf (on the negative side of the X axis in FIG. 1).
  • the portion where the main flow Mf is guided toward the heat sink body 2 by the action of the induced flow If (the portion where the flow rate / flow velocity is high) is moved to a portion relatively close to the heating element 1 around the heat sink body 2. You can guess. As a result, heat transfer between the heat sink body 2 and the air layer 7 is further promoted, and the cooling performance for the heating element 1 can be further improved.
  • the heating element 1 of the present embodiment is assumed to be an electronic component provided in an electronic device such as a motor, an engine, and a home appliance. That is, the configuration of the cooling device 10 of the present embodiment can be applied to a case in which an electronic component such as a semiconductor, a capacitor, and a coil that generates heat when energized is used as the heating element 1. Therefore, a suitable configuration for cooling the electronic component is provided.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooling device 10 according to the modified example 1-1.
  • the induced flow generator 3 directs the induced flow generator 3a in the negative direction of the Z-axis so that the induced flow If flows toward the heat sink body 2. It is provided on the support member 9 in a state.
  • the induced flow generating device 3 is arranged to generate the induced flow If in a direction in which the flow of the main flow Mf is guided to the heat sink main body 2.
  • the induced flow generator 3 and the fan 4 are arranged such that the flow direction of the main flow Mf and the flow direction of the induced flow If are substantially parallel to each other and substantially opposite to each other. Further, the induced flow If is arranged so that the flow of the induced flow If is substantially orthogonal to the direction from the support member 9 to the heat sink body 2.
  • the induced flow If can be caused to flow against the main flow Mf from the fan 4 from a direction substantially perpendicular to the flow direction of the main flow Mf. That is, the induced flow in the direction in which the flow of the main flow Mf is guided to the heat sink body 2 is different from the configuration in which the flow direction of the main flow Mf and the flow direction of the induced flow If shown in FIG. A configuration for generating If can be realized. As a result, even when there is a difference in layout such as a different installation position of the fan 4 or the like according to various uses of the cooling device 10, the mainstream Mf is applied to the heat sink body 2 according to the difference in layout. A configuration for generating the induced flow If so as to induce the flow can be realized more generally.
  • the specific configuration in which the flow direction of the induced flow If by the induced flow generation device 3 provided on the support member 9 is set to the direction toward the heat sink body 2 is not limited to the configuration described in the present modification.
  • two induced flow generating devices 3 that generate the induced flow If substantially in parallel with the main flow Mf are arranged on the surface 9a of the support member 9 such that the respective induced flow generating portions 3a face each other.
  • a combined induced flow If directed in the vertical direction (the direction of the heat sink body 2) may be generated. That is, the induced flow If generated by the plurality of induced flow generators 3 may be combined to generate a flow toward the heat sink body 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the cooling device 10 according to Modification Example 1-2.
  • the induced flow generator 3 is provided downstream of the heating element 1 in the flow direction of the main flow Mf (on the X-axis positive direction side in FIG. 5). ing.
  • the cooling device 10 shown in FIG. 5 is further arranged on the downstream side in the flow direction of the main flow Mf with respect to the other cooling devices 10 described in FIGS. That is, the main flow Mf in the present modification is used for cooling in the other cooling device 10 provided on the upstream side, and has a higher calorific value than the main flow Mf immediately generated from the fan 4.
  • the induced flow generator 3 is provided on the surface 9a of the support member 9 with the induced flow generator 3a oriented in the positive X-axis direction. Therefore, the flow of the induced flow If generated by the induced flow generator 3 is substantially parallel to the main flow Mf from the fan 4.
  • the main flow Mf from the fan 4 is guided in the direction of the surface 9a of the support member 9 by the induced flow If from the induced flow generator 3a. Therefore, the center position Cf of the flow of the main flow Mf can be moved toward the support member 9.
  • the induced flow generation device 3 is arranged to generate the induced flow If in a direction in which the flow of the main flow Mf is guided to the support member 9.
  • the flow of the main flow Mf can be brought to the support member 9 side, and can be kept away from the heat sink body 2 provided with the heating element 1 to be cooled. Therefore, for example, when the mainstream Mf retains heat due to being already used for cooling on the upstream side and it is not preferable to apply the mainstream Mf to the heat sink body 2 from the viewpoint of cooling, the flow is transferred to the heat sink body 2. Can be separated from
  • the pressure distribution in the air layer 7 between the heat sink body 2 and the support member 9 can be appropriately changed by bringing the flow of the main flow Mf toward the support member 9 side.
  • the induced flow generating device 3 is disposed so as to be substantially parallel to and substantially in the same direction as the flow of the main flow Mf.
  • the flow of the main flow Mf is induced by the action of the induced flow If along the flow direction of the induced flow If. Therefore, a specific mode for bringing the flow of the main flow Mf toward the support member 9 can be realized by a simple configuration in which the arrangement of the induced flow generator 3 is adjusted.
  • the induced flow generation device 3 is disposed at a downstream position (the X-axis positive direction side in FIG. 5) of the heating element 1 in the flow direction of the main flow Mf.
  • the effect of the induced flow If that induces the main flow Mf already used for cooling and retaining heat in the direction of the support member 9 can be exerted upstream of the heating element 1. Then, the main flow Mf is brought closer to the support member 9 at the position upstream of the heating element 1, thereby mixing with the fluid in which heat transfer around the support member 9 is not actively performed. As a result, the temperature of the main stream Mf can be lowered.
  • FIG. 6 is a perspective view of the cooling device 10 according to the modified example 1-3.
  • FIG. 7 is a plan view of a main part of the support member 9 in FIG. 6 when viewed from the Z-axis positive direction side.
  • the induced flow generator 3 is provided on the surface 9a of the support member 9 with the induced flow generator 3a directed in the negative Y-axis direction. .
  • the fan 4 is arranged so that the flow of the main flow Mf is along the positive direction of the X-axis.
  • the heating element 1 is disposed at a position on the first surface 2a of the heat sink body 2 closer to the positive direction of the X-axis and the negative direction of the Y-axis (the position on the left side in FIG.
  • the flow of the main flow Mf and the flow of the induced flow If are substantially orthogonal to each other, and the flow of the induced flow If is substantially parallel to the second surface 2b of the heat sink body 2.
  • the flow of the induced flow If and the flow of the induced flow If are substantially perpendicular to each other, and the flow of the induced flow If It is arranged so as to be substantially parallel to the second surface 2b which is the second surface.
  • the heating element 1 is provided on the first surface 2a at a position closer to the X-axis positive direction and the Y-axis negative direction.
  • the flow of the main flow Mf can be collected at a peripheral position of the second surface 2b opposite to the first surface 2a on which the heating element 1 is installed (hereinafter, also referred to as a “heating element facing position P1”), and more cooling is achieved. Efficiency can be improved.
  • the induced flow If depends on the arrangement of the induced flow generator 3 or the fan 4. Can adjust the flow of the main stream Mf in a desired direction. Therefore, in an electronic device or the like including a heat generating electronic component such as a conductor, a molded package of a semiconductor, a capacitor, and a coil, the flow of the main stream Mf is controlled without providing a partition or the like for adjusting the path of the main stream Mf. be able to.
  • the cooling device 10 including at least two of the induced flow generation devices 3 described in the first embodiment and the modified examples 1-1 to 1-3 may be configured. That is, at least two of the induced flow generator 3 described in FIGS. 1 to 3, the induced flow generator 3 described in FIG. 4, and the induced flow generator 3 described in FIGS.
  • the cooling device 10 provided may be configured. Thereby, the suitable cooling device 10 according to a use can be implement
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a plasma actuator 17 according to the second embodiment.
  • the plasma actuator 17 is configured by sandwiching the dielectric 14 between the first electrode 12 and the grounded second electrode 13. Further, the plasma actuator 17 is connected to the power supply device 15. A predetermined insulating layer is formed on the upper and lower portions of the plasma actuator 17.
  • the first electrode 12 and the second electrode 13 are provided at positions shifted from each other in the Z-axis direction.
  • the first electrode 12 and the second electrode 13 are made of a metal material such as copper, aluminum, or iron.
  • the first electrode 12 and the second electrode 13 are made of, for example, a copper tape having a thickness on the order of several hundred ⁇ m.
  • the dielectric 14 is made of a predetermined insulating material.
  • the insulating material it is preferable to employ polytetrafluoroethylene, polyimide, or nylon from the viewpoint of high voltage resistance and high insulating properties. With these insulating materials, it is possible to maintain resistance to a high voltage of about several kV even if the thickness is on the order of several hundreds of ⁇ m.
  • the second electrode 13 and the dielectric 14 are provided so as to be displaced from each other in the Y-axis direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 23). That is, the second electrode 13 and the dielectric 14 are provided so as not to overlap with each other in the Z-axis direction.
  • the plasma actuator 17 of the present embodiment is configured such that the entire thickness in the Z-axis direction is, for example, about 1 mm or less.
  • the power supply device 15 is constituted by an AC power supply, and is connected to the first electrode 12 and the second electrode 13 of the plasma actuator 17, respectively. That is, the power supply device 15 applies an AC voltage to the plasma actuator 17 to generate the plasma atmosphere 16 from the first electrode 12 on the X-axis positive direction side.
  • the ions in the plasma atmosphere 16 are moved by electrically acting on the air molecules to generate an induced flow If flowing along the positive direction of the X-axis. That is, the first electrode 12 functions as the induced flow generator 3a.
  • the induced flow If generated by the plasma actuator 17 is generated from the first electrode 12 in the positive X-axis direction, but the flow velocity is maximum at a position P2 that is separated from the plasma atmosphere 16 by a predetermined distance in the X-axis positive direction. Becomes This is because the charged particles in the plasma atmosphere 16 generate a body force due to the Coulomb force to start accelerating and reach a constant velocity at the above-mentioned predetermined distance.
  • the predetermined distance from the plasma atmosphere 16 in which the above-described induced flow If is generated depends on the frequency of the applied AC voltage of the power supply device 15, the electrode material, and the material of the dielectric 14, but is, for example, several mm to several cm. .
  • the applied voltage (effective value of the applied AC voltage) of the power supply device 15 is about several kV and the AC frequency is about 20 kHz or less
  • the position P ⁇ b> 2 is a part separated by about 2 cm from the plasma atmosphere 16.
  • the installation position of the plasma actuator 17 is appropriately adjusted in consideration of the position P2 where the flow velocity of the induced flow If is maximized.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the cooling device 10 including the plasma actuator 17.
  • the cooling device 10 of the present embodiment has a configuration in which the cooling device 10 of the present embodiment employs the plasma actuator 17 as the induced flow generator 3 of the cooling device 10 described in FIG. More specifically, the second electrode 13 and the dielectric 14 are connected to the surface 9a of the support member 9. Note that an insulating material may be appropriately provided between the plasma actuator 17 and the surface 9a of the support member 9.
  • the induced flow generator 3 can be formed relatively thin. Thereby, the situation where the plasma actuator 17 itself obstructs the flow of the fluid along the second surface 2b of the heat sink body 2 can be more suitably suppressed.
  • the plasma actuator 17 can electrically control the induced flow If. More specifically, by switching on / off the power supply by the power supply device 15, it is possible to switch between a state in which the induced current If is generated and a state in which the induced flow If is not generated. By switching on / off of the power supply, it is possible to disturb the flow of the main flow Mf to promote turbulence and improve heat transfer. Further, in a situation where it is not necessary to generate the induced flow If, the power supply is turned off, so that it is possible to suppress the occurrence of the pressure loss due to the action of the induced flow If. Further, by appropriately adjusting the magnitude of the voltage applied by the power supply device 15, the flow velocity and the flow rate of the induced flow If can be adjusted.
  • the plasma actuator 17 is provided on the support member 9 that is separate from the heat sink body 2 to which the heating element 1 is joined. Therefore, the transmission of heat due to the power loss due to the operation of the plasma actuator 17 to the vicinity of the heating element 1 is suppressed.
  • the induced flow generator 3 includes the plasma actuator 17 having the dielectric 14 interposed between the first electrode 12 and the second electrode 13.
  • the plasma actuator 17 can be formed relatively small, it is possible to more suitably suppress the situation where the induced flow generator 3 itself inhibits the flow of the fluid along the second surface 2 b of the heat sink body 2. Can be.
  • the plasma actuator 17 is provided on the support member 9 that is separate from the heat sink body 2 that is separate from the heat sink body 2 to which the heating element 1 is joined. Therefore, thermal interference between the plasma actuator 17 and the heating element 1 can be suppressed.
  • the cooling device 10 of the present embodiment further includes a power supply device 15 as a control device for controlling the magnitude and frequency of the AC voltage applied to the plasma actuator 17.
  • the power supply device 15 to electrically control the flow velocity and the flow rate of the induced flow If. Therefore, by adjusting the flow velocity and the flow rate of the induced flow If by the power supply device 15, the flow of the main flow Mf (the center position Cf of the flow) can be appropriately adjusted. Therefore, the flow of the main flow Mf can be controlled with higher responsiveness as compared with the existing passive components (such as the structure of the flow path) such as a partition wall, and a real-time flow corresponding to the state of the heating element 1 and the cooling device 10 can be realized. Control becomes possible.
  • the plasma actuator 17 is positioned between the heat generating element 1 and the second surface 2b (the heat generating element facing position P1) facing the heat generating element 1 joined to the first surface 2a of the heat sink body 2. They are arranged at positions separated by a predetermined distance between them.
  • the cooling can be performed more efficiently.
  • the center position Cf of the heating element 1 is located at the position P2 where the flow velocity of the induced flow If generated by the plasma actuator 17 is maximum, the cooling efficiency is further improved. Further, since the plasma actuator 17 and the heating element 1 are arranged apart from each other, it is possible to suppress thermal interference with the heating element 1 due to heat generated by the plasma actuator 17.
  • FIGS. 10 and 11 for describing the modified example 2-1 specific examples of the plasma actuator 17 such as the first electrode 12, the second electrode 13, and the dielectric 14 are described for simplification of the drawings. The configuration is not shown.
  • FIG. 10 shows the cooling device 10 when the fan 4 generates the main flow Mf, but the plasma actuator 17 is turned off (state where no AC voltage is applied).
  • FIG. 10 shows the cooling device 10 when the fan 4 generates the main flow Mf and the plasma actuator 17 is in an on state (a state where an AC voltage is applied).
  • the cooling device 10 takes a form in which the heat sink main body 2, the plasma actuator 17, the fan 4, and the support member 9 are accommodated in the housing 5.
  • the power supply device 15 is disposed, for example, outside the housing 5 and is connected to the plasma actuator 17 via wiring holes in the housing 5.
  • the housing 5 is made of a metal material or a resin material.
  • the heating element 1 is an electronic component and the housing 5 is made of a metal material such as aluminum, it is preferable that the surface of the housing 5 be subjected to an insulation treatment such as an alumite treatment.
  • the support member 9 of this embodiment is provided in the lower part (end of the Z-axis positive direction side) of the housing
  • the main flow Mf is taken in from the inlet 5a of the housing 5 on the left side in the figure by the operation of the fan 4. Then, the taken-in mainstream Mf is used for cooling the heat sink body 2 in the housing 5 and is discharged from the outlet 5b of the housing 5.
  • the main surface Mf and the induced flow If from the fan 4 are maintained and diffused in the housing 5, and the second surface 2b of the heat sink body 2 and the surface 9a of the support member 9 are not diffused. Can flow into the air layer 7. For this reason, heat transfer between the heat sink body 2 and the air layer 7 can be performed more efficiently, and the cooling performance is further improved. Further, the housing 5 can more reliably prevent external exposure, electric shock, and the like.
  • each plasma actuator 17 is provided at a position upstream of each heating element 1 (a position closer to the negative direction of the X-axis) in the flow direction of the main flow Mf. Further, each plasma actuator 17 is arranged so as to flow the induced flow If in a direction substantially opposite to the flow of the main flow Mf (the negative direction of the X axis).
  • the center position Cf of the main flow Mf is maintained at substantially the center between the heat sink body 2 and the support member 9 in the Z-axis direction. That is, the flow of the main flow Mf is not affected by the induced flow If, and the occurrence of turbulence is suppressed and the pressure loss is suppressed.
  • the flow of the main stream Mf can be controlled in real time by switching between the ON state and the OFF state of the plasma actuator 17 as necessary.
  • the support member 9 is configured as a part of the housing 5 surrounding the heat sink body 2.
  • the diffusion of the main flow Mf and the induced flow If can be suppressed, and the cooling can be efficiently performed. Further, components having a relatively high voltage, such as the heating element 1 such as the plasma actuator 17 provided on the support member 9 or the electronic component bonded to the heat sink main body 2, can be cut off from the outside, so that exposure, electric shock and the like can be prevented. It can be prevented more reliably.
  • the space can be reduced as compared with a case where the support member 9 is separately formed inside the housing 5. As a result, it contributes to downsizing of the entire cooling device 10.
  • FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views illustrating the configuration of the cooling device 10 according to the third embodiment.
  • FIG. 12 shows the cooling device 10 in a case where the fan 4 generates the main flow Mf but the plasma actuator 17 is in an off state (a state where no AC voltage is applied).
  • FIG. 13 shows the cooling device 10 when the fan 4 generates the main flow Mf and the plasma actuator 17 is turned on (state where an AC voltage is applied).
  • specific configurations of the first electrode 12, the second electrode 13, and the plasma actuator 17 such as the dielectric 14 are not shown for simplification of the drawings.
  • the radiation fins 6 are provided on the second surface 2b of the heat sink body 2.
  • the radiating fin 6 is a member that radiates heat transmitted from the heating element 1 through the heat sink body 2 to the air layer 7 from the surface 6a. That is, the radiation fins 6 have a structure configured to increase the heat transfer area (surface area) between the heat sink and the air layer 7.
  • the heat radiation fin 6 is formed in a substantially rectangular shape in cross section extending from the second surface 2b of the heat sink body 2 downward in FIGS. 12 and 13, that is, toward the support member 9.
  • a plurality (four in FIGS. 12 and 13) of the radiation fins 6 of the present embodiment are provided at a substantially constant pitch along the Y-axis direction, and are configured in a comb shape as a whole.
  • the radiation fins 6 are made of the same material as the heat sink body 2 or a different material. That is, the radiation fins 6 are made of, for example, a metal material having a relatively high thermal conductivity such as copper or aluminum, or a non-metal material having a relatively high thermal conductivity such as FR4 or ceramics.
  • the heat radiation fins 6 are formed of a non-conductive material having a relatively high thermal conductivity, so that the heat sink main body 2 and the heat radiation fins 6 are formed.
  • the insulation function can be provided while ensuring the heat conduction performance between the two.
  • the heatsink body 2 is made of an insulating material and has an insulating function with respect to the heating element 1, the radiating fins 6 are made of aluminum or the like having relatively high thermal conductivity and low cost. It is preferable to be formed of a material.
  • the cooling device 10 also includes the fan 4 at one end of the heat sink body 2 in the X-axis direction, similarly to the cooling device 10 described with reference to FIG. 1. It is provided in the vicinity. Therefore, the main flow Mf from the fan 4 flows through a part of the space partitioned by the adjacent heat radiation fins 6 and flows from the labor side in FIG. 12 and FIG.
  • the center position Cf of the flow of the main flow Mf formed between the adjacent radiation fins 6 is different from the heat sink body 2 and the support member 9. Is substantially at the center in the Z-axis direction. That is, the flow of the main flow Mf is not affected by the induced flow If, and the occurrence of turbulence is suppressed and the pressure loss is suppressed.
  • the heat sink body 2 in the cooling device 10 according to the present embodiment further includes the radiation fins 6 provided on the second surface 2b as the back surface of the first surface 2a which is the joining surface of the heating element 1.
  • the plasma actuator 17 is provided on the surface 9 a of the support member 9, and the radiating fins 6 extend toward the support member 9 of the heat sink main body 2.
  • the plasma actuator 17 is arranged such that the radiation fins 6 are closer to the heat sink main body 2. For this reason, the flow path of the main flow Mf formed between the adjacent radiation fins 6 is relatively close to the plasma actuator 17 that is the source of the induced flow If. Therefore, the control of the main flow Mf by the induced flow If can be more appropriately performed, and the cooling performance can be further improved.
  • a plurality of radiating fins 6 are provided in a comb shape.
  • the flow path of the induced flow If can be defined between the radiating fins 6 arranged in a comb shape, so that the arrangement interval and the size (the width in the Y-axis direction and the length in the X-axis direction) of each of the radiating fins 6 can be defined.
  • a flow path of the induced flow If of a desired path can be formed on the second surface 2 b of the heat sink body 2.
  • the heat sink main body 2 may be provided with one or a plurality of projecting radiation fins 6 formed on the heat sink body 2. That is, the radiation fins 6 may be formed in a projecting shape.
  • the flow directions of the main flow Mf and the induced flow If can be changed as appropriate.
  • heat transfer between the heat sink body 2 or the radiation fins 6 and the air layer 7 can be further promoted.
  • the main flow Mf and the induced flow If are disturbed to generate a turbulent flow (three-dimensional flow), and the second surface 2b of the heat sink body 2 or the surface of the radiation fin 6 is generated.
  • the development of the boundary layer (heat insulation layer) due to the decrease in the flow velocity around 6a can be suppressed.
  • the plasma actuator 17 is arranged so as to guide the flow of the main flow Mf toward the heat sink body 2
  • the plasma actuator 17 may be arranged so as to guide the flow of the main flow Mf toward the support member 9.
  • a plasma actuator 17 may be employed as the induced flow generator 3 of the cooling device 10 described with reference to FIG.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the cooling device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a perspective view of a region surrounded by a dotted line B in FIG.
  • the cooling device 10 has protrusions 9b formed on the surface 9a of the support member 9 so as to face the respective radiation fins 6 on the basis of the configuration described in FIG. 12 or FIG. . Further, a dielectric 14 is provided between each radiation fin 6 and the projection 9b.
  • the heat sink body 2 and each heat radiation fin 6 of the present embodiment are formed of a metal material, are connected to the ground potential, and function as the second electrode 13.
  • the support member 9 is electrically connected to the power supply device 15 and functions as the first electrode 12.
  • the power supply device 15 applies an AC voltage between the support member 9 and the heat sink body 2 and the radiation fins 6 to operate as the plasma actuator 17.
  • an induced current If from the dielectric 14 toward the heat sink body 2 is generated in the air layer 7 from the dielectric 14 due to a voltage difference generated between the support member 9 and the heat sink body 2 and each heat radiation fin 6.
  • the induced flow If that controls the flow of the main flow Mf in particular, the induced flow If that guides the flow of the main flow Mf toward the heat sink body 2 can be generated.
  • the cooling device 10 employing the plasma actuator 17 described with reference to FIG.
  • the first electrode 12 is formed on a heat sink (the heat sink body 2 and the radiation fins 6), and the second electrode 13 is formed on the support member 9.
  • the first electrode 12 and the second electrode 13 of the plasma actuator 17 are formed integrally with the supporting member 9 and the heat sink, respectively, so that the induced flow If can be generated simply and at low cost without providing additional electrodes. This can realize a configuration for performing the above.
  • the cooling device 10 of the present embodiment is configured such that the heat sink (the heat sink main body 2 and the radiation fins 6) is at the ground potential and the potential of the support member 9 is changed.
  • modifications 4-1 to 4-7 of the fourth embodiment will be described.
  • the following modifications 4-1 to 4-7 are appropriately selected in consideration of the required flow direction of the main flow Mf and the induced flow If, cooling performance, insulation performance, output performance of the fan 4, and pressure loss. This is an example of a specific configuration that can be performed.
  • FIG. 17 is a perspective view of a main part of the cooling device 10 according to the modified example 4-1.
  • the supporting member 9 is different from the configuration of the cooling device 10 described with reference to FIG. 9b is formed shorter than the extension region in the X-axis direction.
  • the extension region in the X-axis direction of the surface portion of the support member 9 is formed to be about 1/5 to 1/6 of the extension region in the X-axis direction of the projection 9b.
  • FIG. 18 is a perspective view of a main part of the cooling device 10 according to Modification Example 4-2.
  • the cooling device 10 according to the present modification only the first and third projections 9b from the left side in the drawing of the support member 9 are different from the configuration of the cooling device 10 described in FIG. It is configured as the second electrode 13. With this configuration, the induced flow If can be caused to flow so as to draw a vortex between the adjacent radiation fins 6.
  • FIG. 19 is a perspective view of a main part of a cooling device 10 according to Modification 4-3.
  • the cooling device 10 according to the present modification further includes, in addition to the configuration of the cooling device 10 described with reference to FIG. A fan 4 is provided for generating.
  • the main flow Mf can be brought to the heat sink main body 2 by the action of the induced flow If.
  • the radiation fins 6 may be formed in a projection shape.
  • FIG. 20 is a perspective view of a main part of a cooling device 10 according to Modification 4-4.
  • the shapes of the protrusion 9b of the support member 9 and the dielectric 14 are also formed in a substantially columnar shape.
  • the diameter of the substantially cylindrical shape applied to each of these members is configured to increase in the order of the radiation fin 6, the dielectric 14, and the protrusion 9b. With this configuration, it is possible to generate the induced flow If flowing along the peripheral region of the projection 9b of the support member 9 and downward (positive Z-axis direction) in the figure.
  • FIG. 21 is a perspective view of a main part of a cooling device 10 according to Modification 4-5. As illustrated, in the cooling device 10 according to the present modification, a plurality of (three in FIG. 21) slit portions 9c are formed in the support member 9 in the configuration of the cooling device 10 described in FIG.
  • the slits 9c are provided at positions facing the spaces between the adjacent radiation fins 6 in the support member 9, and extend along the X-axis direction on the surface of the support member 9. Further, the fan 4 is arranged to face the slit 9c in the negative Z-axis direction. With this configuration, the main flow Mf from the fan 4 flows toward the heat sink body 2 through the space between the adjacent radiation fins 6 through the slit 9c. Further, since the induced flow If flows from the projection 9b in the positive direction of the Z-axis, the main flow Mf can be accelerated by the induced flow If to increase the flow velocity.
  • FIG. 22 is a perspective view of a main part of the cooling device 10 according to Modification 4-6.
  • the cooling device 10 according to the present modification has a configuration in which the dielectric 14 is sandwiched between the projections 9b of the support member 9 based on the configuration of the cooling device 10 described with reference to FIG. With this configuration, the structure of the cooling device 10 can be further stabilized.
  • FIG. 23 is a perspective view of a main part of a cooling device 10 according to Modification 4-7.
  • FIG. 24 is a diagram showing a configuration of FIG. 23 viewed along the direction of arrow AR.
  • the tip of each projection 9b is formed in a tapered shape based on the configuration of the cooling device 10 described with reference to FIG. With this configuration, the direction of the induced flow If generated from the projection 9b can be diffused, and the flow in the space between the radiation fins 6 can be made turbulent.
  • FIG. 25 is a perspective view of a principal part explaining the configuration of the cooling device 10 according to the present embodiment.
  • the heat sink main body 2 and each of the heat radiation fins 6 are electrically connected to the power supply device 15 and function as the first electrode 12.
  • the support member 9 is connected to the ground potential and functions as the second electrode 13.
  • the power supply device 15 applies an AC voltage between the heat sink body 2 and the radiating fins 6 and the support member 9, and these operate as the plasma actuator 17.
  • an induced flow If from the dielectric 14 toward the surface 9a of the support member 9 is generated in the air layer 7 from the dielectric 14 due to the voltage difference generated between the heat sink body 2 and the radiation fins 6 and the support member 9.
  • the configuration of the cooling device 10 of the present embodiment it is possible to generate the induced flow If that controls the flow of the main flow Mf, particularly the induced flow If that directs the flow of the main flow Mf to the surface 9a of the support member 9.
  • the support member 9 is configured to be at the ground potential, and the potential of the heat sink (the heat sink body 2 and the radiation fins 6) is changed.
  • the entire surface of the support member 9 (the side surface of the protrusion 9b) in contact with the heat sink can be covered with the dielectric. Therefore, insulation between the heat sink body 2 and the radiation fins 6 and the support member 9 can be suitably secured.
  • the induced flow If flowing in the direction of the surface 9a of the support member 9 can be generated. Therefore, when the influence of the heat generated by the plasma actuator 17 cannot be ignored, the main flow Mf is transferred to the heat sink main body 2. And heat interference with the heating element 1 can be suppressed.
  • modified examples 5-1 to 5-3 of the fifth embodiment are appropriately selected in consideration of the required flow direction of the main flow Mf and the induced flow If, cooling performance, insulation performance, output performance of the fan 4, and pressure loss. This is an example of a specific configuration that can be performed.
  • FIG. 26 is a perspective view of a main part of the cooling device 10 according to the modified example 5-1.
  • the cooling device 10 according to this modification is based on the configuration of the cooling device 10 described with reference to FIG. 25, but differs in the configuration of the dielectric 14.
  • the dielectric 14 has a plate-like base 14 a that covers the entire surface 9 a of the support member 9, and protrusions 14 b that cover both side surfaces of the protrusion 9 b of the support member 9. Also according to this configuration, it is possible to generate the induced flow If that brings the flow of the main flow Mf to the surface 9a of the support member 9.
  • FIG. 27 is a perspective view of a main part of a cooling device 10 according to Modification Example 5-2. As shown in the drawing, in the cooling device 10 according to the present modification, instead of the form of the radiation fin 6 of the cooling device 10 described with reference to FIG. ing.
  • the projections 9b of the support member 9 and the dielectric 14 are also formed in a substantially cylindrical shape.
  • the diameter of the substantially cylindrical shape applied to each of these members is configured to increase in the order of the radiation fin 6, the dielectric 14, and the protrusion 9b. With this configuration, it is possible to generate the induced flow If flowing along the peripheral area of the protrusion 9b of the support member 9 and flowing in the information on the drawing (the negative direction of the Z axis).
  • FIG. 28 is a perspective view of a main part of a cooling device 10 according to Modification 5-3. As illustrated, in the cooling device 10 according to the present modification, a plurality of (three in FIG. 28) slit portions 9c are formed in the support member 9 in the configuration of the cooling device 10 described in FIG.
  • the slits 9c are provided at positions facing the spaces between the adjacent radiation fins 6 in the support member 9, and extend along the X-axis direction on the surface of the support member 9. Further, in this modification, a suction fan 4 'is arranged to face the slit 9c in the negative Z-axis direction.
  • a main flow Mf that flows from the heat sink main body 2 in the direction passing through the slit portion 9 c (the negative Z-axis direction) is generated in the space between the adjacent heat radiation fins 6. Further, since the induced flow If flows from the protrusion 9b in the negative Z-axis direction, the main flow Mf can be accelerated by the induced flow If to increase the flow velocity.
  • the direction of the main flow Mf may be adjusted by disposing the fan 4' perpendicular to the induced flow If.
  • the cooling device 10 described in FIGS. 16 and 17 the cooling devices 10 of the modified examples 3-1 and 3-2
  • the example in which the fan 4 is disposed at the inlet 5a of the housing 5 has been described.
  • a configuration may be adopted in which the fan 4 is disposed at the outlet 5b of the housing 5 and air is sucked from the outlet 5b by the operation of the fan 4.
  • the heating element 1 is shown in a substantially square shape. However, a heating element 1 having a shape corresponding to the shape of an electronic component such as a coil and a capacitor which is assumed as the heating element 1 or another device requiring cooling can also be applied to the above embodiments. .
  • the present invention is not limited thereto, and a plurality of induced flow generators 3 may be provided for one heating element 1, or a configuration in which one induced flow generator 3 is provided for a plurality of heating elements 1. .
  • the induced flow generating device 3 a device other than the plasma actuator 17 described in the fourth embodiment can be used.
  • the induced flow generating device 3 may be configured by another device that generates an air flow by an electric action such as a piezoelectric element.
  • the mode in which the induced flow If is generated in a direction substantially orthogonal to or substantially parallel to the main flow Mf has been described.
  • the direction of the induced flow If to be generated is not limited to this mode, and the induced flow If may be generated so as to form a predetermined angle with respect to the main flow Mf.
  • the viewpoint of adjusting the flow direction of the main flow Mf or assisting the flow rate / flow velocity of the main flow Mf it is possible to appropriately adjust the direction in which the induced flow If is generated and the flow rate or the flow velocity of the induced flow If. .
  • blower type fan 4 or the suction type fan 4 ′ was used as the mainstream generator.
  • the mainstream generator another type of device may be employed as long as it has a function of promoting heat radiation from the heat sink to the air layer 7.
  • a device that causes an airflow around the heat sink by natural stay may be employed instead of the fan 4 or the fan 4 ′.
  • a heat spreader which is a member that promotes the diffusion of the heat, is interposed between the heat generating body 1 and the heat sink main body 2 from the viewpoint of more appropriately diffusing the heat from the heat generating body 1 in the heat sink main body 2. You may let it.
  • Such a heat spreader can be formed of the same material as the heat sink body 2 or the radiation fin 6 or a different material.
  • the heat spreader is preferably formed of a material having relatively high thermal conductivity such as copper, aluminum, and a carbon structure (such as carbon black or diamond). More preferably, the heat spreader is constructed from a relatively low cost material such as copper.
  • the heat spreader can be more uniformly transmitted without being biased to a specific portion of the heat sink main body 2 or the heat radiation fin 6.
  • a substantial heat transfer area between the heat sink body 2 or the radiation fins 6 and the main flow Mf and the induced flow If can be increased, and the heat transfer performance can be further improved.

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Abstract

発熱体が接合されたヒ一卜シンクと、ヒ一卜シンクを冷却する主流を発生させる主流発生装置と、電気的に誘起流を発生させる誘起流発生装置と、を備え、誘起流発生装置がヒー卜シンクに対向する支持部材に設けられた冷却装置を提供する。

Description

冷却装置
　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。
　ＪＰ２０１３−０１６５６９Ａでは、このようなヒートシンクを用いた冷却装置が提案されている。この冷却装置では、冷媒の流路を構成する複数のダクトを介して、発熱体を装着したヒートシンクへ冷媒を噴射する冷却装置が提案されている。
　しかしながら、上記従来の冷却装置では、ヒートシンクを冷媒の乱流により冷却すべく複数のダクトが設けられるため、冷却装置全体の構造が大型化且つ複雑化する。
　このような事情に鑑み、本発明の目的は、大型化を抑制しつつ冷媒流の経路を好適に調節できる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、発熱体が接合されたヒートシンクと、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と、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。そして、誘起流発生装置は、ヒートシンクに対向する支持部材に設けられる。
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断面図である。 図２は、図１におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。 図３は、図１におけるＢ−Ｂ’線矢視断面図である。 図４は、変形例１−１による冷却装置の構成を説明する断面図である。 図５は、変形例１−２による冷却装置の構成を説明する断面図である。 図６は、変形例１−３による冷却装置の構成を説明する斜視図図である。 図７は、図６の支持部材をＺ軸正方向側から視た要部平面図である。 図８は、第２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９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１０は、変形例２−１による冷却装置（プラズマアクチュエータがオフ状態）の構成を説明する断面図である。 図１１は、変形例２−１による冷却装置（プラズマアクチュエータがオン状態）の構成を説明する断面図である。 図１２は、第３実施形態による冷却装置（プラズマアクチュエータがオフ状態）の構成を説明する断面図である。 図１３は、第３実施形態による冷却装置（プラズマアクチュエータがオン状態）の構成を説明する断面図である。 図１４は、第４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１５は、図１４におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。 図１６は、図１４の冷却装置における要部斜視図である。 図１７は、変形例４−１による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図１８は、変形例４−２による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図１９は、変形例４−３による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図２０は、変形例４−４による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図２１は、変形例４−５による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図２２は、変形例４−６による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図２３は、変形例４−７による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図２４は、図２３を矢印ＡＲの方向に沿って視た構成を示す図である。 図２５は、第５実施形態による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図２６は、変形例５−１による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図２７は、変形例５−２による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。 図２８は、変形例５−３による冷却装置の構成を説明する要部斜視図である。
　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３は、図１におけるＢ−Ｂ’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、誘起流Ｉｆを発生させる誘起流発生装置３、主流Ｍｆを発生させる主流発生装置としてのファン４、及びヒートシンク本体２に対向して配置される支持部材９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の第１表面２ａの裏面である第２表面２ｂに対向する支持部材９の表面９ａに設けられる。特に、誘起流発生装置３は、支持部材９の表面９ａのＹ軸方向における伸長領域の全域に亘って延在するように設けられている。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軸負方向）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軸負方向に向かって誘起流Ｉｆを発生させることができる。
　なお、発熱体１と支持部材９の表面９ａ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。
　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。
　また、本実施形態の誘起流発生装置３は、発熱体１に対して主流Ｍｆの流れ方向（Ｘ軸方向）において上流に配置される。
　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風量及び風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、本実施形態において、ファン４は、ヒートシンク本体２のＸ軸方向における一端部（図１における左側の端部）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と支持部材９の表面９ａの間をＸ軸正方向に向かって流れる。一方、上述のように、誘起流Ｉｆは誘起流発生装置３からＸ軸負方向に向かって流れている。このため、本実施形態の構成によれば、主流Ｍｆの流れ方向と誘起流Ｉｆの流れ方向は相互に略平行且つ略逆向きとなる。
　したがって、ファン４からの主流Ｍｆは、誘起流発生装置３からの逆向きの誘起流Ｉｆによって阻害されることにより、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂの方向（Ｚ軸負方向）に誘導される。特に、本実施形態では、誘起流発生装置３が、発熱体１に対して主流Ｍｆの流れ方向において上流に配置されているので、主流Ｍｆは発熱体１の上流で当該誘起流Ｉｆにより第２表面２ｂの方向に誘導されることとなる。特に、相対的に流速が高くなる主流Ｍｆの流れの中心位置Ｃｆが、発熱体１に近づくように誘導されることとなる。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への熱伝達を促進することができる。
　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では、発熱体１が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を冷却する主流Ｍｆを発生させる主流発生装置としてのファン４と、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。そして、誘起流発生装置３は、ヒートシンク本体２に対向する支持部材９に設けられる。
　これにより、発熱体１からヒートシンク本体２に伝達した熱を冷却するファン４の主流Ｍｆの流れ方向を、誘起流発生装置３による誘起流Ｉｆによって調節することができる。したがって、ヒートシンク本体２における発熱体１の近傍等の相対的に熱量が高くなる部分に主流Ｍｆを誘導して当該部分の熱伝達を促進することができる上に、ヒートシンク本体２において相対的に熱量が低い部分（発熱体１から遠い部分）においては、主流Ｍｆの流速を低下させて圧量損失を抑制することができる。結果として、発熱体１の冷却効率をより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の流れをヒートシンク本体２の方向（図１のＺ軸負方向）に誘導する誘起流Ｉｆを発生させるように配置される。
　これにより、ファン４からの主流Ｍｆの流れがヒートシンク本体２の周辺に集まるので、ヒートシンク本体２の周辺における流速を高めることができる。したがって、ヒートシンク本体２と空気層７との間の熱伝達をより促進することができ、冷却性能をさらに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及びファン４は、主流Ｍｆの流れ方向及び誘起流Ｉｆの流れ方向が相互に略平行且つ略逆向きとなるように配置される。
　これにより、誘起流発生装置３における誘起流発生個所（誘起流発生部３ａ）の周辺では、主流Ｍｆの流れを阻害することができる。したがって、主流Ｍｆの流れを、誘起流発生装置３が設けられている支持部材９に対向するヒートシンク本体２の方向に誘導することができる。結果として、ヒートシンク本体２の周辺の冷却風の流速を向上させて、冷却性能をより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の流れ方向における発熱体１の上流位置（図１におけるＸ軸負方向側）に配置される。
　これにより、誘起流Ｉｆの作用によって主流Ｍｆがヒートシンク本体２の方向に誘導されて集まった部分（流量・流速が高い部分）を、ヒートシンク本体２の周辺において発熱体１に相対的に近い部位に当てることができる。結果として、ヒートシンク本体２と空気層７との間の熱伝達をより促進して、発熱体１に対する冷却性能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、半導体、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。
　以下では、第１実施形態の各変形例１−１~１−３について説明する。
　（変形例１−１）
　図４は、変形例１−１による冷却装置１０の断面図である。図示のように、本変形例１−１による冷却装置１０では、誘起流Ｉｆがヒートシンク本体２に向かって流れるように、誘起流発生装置３が誘起流発生部３ａをＺ軸負方向に向けた状態で支持部材９に設けられている。
　この構成により、ファン４からの主流Ｍｆの流れ方向は、誘起流Ｉｆによってヒートシンク本体２の方向に誘導される。
　以上説明した本変形例による冷却装置１０によれば、誘起流発生装置３は、主流Ｍｆの流れをヒートシンク本体２に誘導する方向に誘起流Ｉｆを発生させるように配置される。また、誘起流発生装置３及びファン４は、主流Ｍｆの流れ方向及び誘起流Ｉｆの流れ方向が相互に略平行且つ略逆向きとなるように配置される。さらに、誘起流Ｉｆの流れが支持部材９からヒートシンク本体２へ向かう方向に対して略直交するように配置される。
　この構成により、ファン４からの主流Ｍｆに対して、主流Ｍｆの流れ方向に略直交する方向から誘起流Ｉｆをぶつけるように流すことができる。すなわち、図１に示す主流Ｍｆの流れ方向及び誘起流Ｉｆの流れ方向が相互に略平行且つ略逆向きとなる構成と異なる態様で、主流Ｍｆの流れをヒートシンク本体２に誘導する方向の誘起流Ｉｆを発生させる構成を実現することができる。結果として、冷却装置１０の様々な用途に応じて、ファン４等の設置位置などが異なるなどのレイアウトの違いがある場合であっても、当該レイアウトの違いに応じて主流Ｍｆをヒートシンク本体２に誘導するように誘起流Ｉｆを発生させる構成をより汎用的に実現することができる。
　なお、支持部材９に設けられた誘起流発生装置３による誘起流Ｉｆの流れ方向を、ヒートシンク本体２へ向かう方向にとする具体的な構成は、本変形例で説明した構成に限られない。例えば、主流Ｍｆに対して略平行に誘起流Ｉｆを発生させる２つの誘起流発生装置３を、支持部材９の表面９ａ上においてそれぞれの誘起流発生部３ａが相互に対向するように配置して、それぞれの誘起流発生部３ａから発生する誘起流Ｉｆ同士を衝突させることで、垂直方向（ヒートシンク本体２の方向）に向かう合成された誘起流Ｉｆを生じさせても良い。すなわち、複数の誘起流発生装置３による誘起流Ｉｆを合成させて、ヒートシンク本体２の方向へ向かう流れを生じさせるようにしても良い。
　（変形例１−２）
　図５は、変形例１−２による冷却装置１０の断面図である。図示のように、本変形例１−２による冷却装置１０では、誘起流発生装置３が発熱体１に対して主流Ｍｆの流れ方向における下流（図５上においてＸ軸正方向側）に設けられている。
　特に、図５に示す冷却装置１０は、図１~図４等で説明した他の冷却装置１０に対して、主流Ｍｆの流れ方向における下流側にさらに配置することが想定される。すなわち、本変形例における主流Ｍｆは、上流側に設けられる他の冷却装置１０において冷却に用いられており、ファン４から発生した直後の主流Ｍｆに比べて高い熱量を保有している。
　そして、誘起流発生装置３は、誘起流発生部３ａをＸ軸正方向に向けた状態で支持部材９の表面９ａに設けられている。したがって、誘起流発生装置３が発生させる誘起流Ｉｆの流れは、ファン４からの主流Ｍｆに対して略平行となっている。
　本変形例の構成によれば、ファン４からの主流Ｍｆは、誘起流発生部３ａからの誘起流Ｉｆによって支持部材９の表面９ａの方向に誘導される。したがって、主流Ｍｆの流れの中心位置Ｃｆを、支持部材９の方に寄せることができる。
　以上説明した本変形例による冷却装置１０によれば、誘起流発生装置３は、主流Ｍｆの流れを支持部材９に誘導する方向に誘起流Ｉｆを発生させるように配置される。
　これにより、主流Ｍｆの流れを支持部材９側に寄せて、冷却対象である発熱体１が設けられたヒートシンク本体２から遠ざけることができる。したがって、例えば、主流Ｍｆが既に上流側における冷却に用いられたことによって熱を保有し、冷却の観点から当該主流Ｍｆをヒートシンク本体２に当てることが好ましくない場合には、その流れをヒートシンク本体２から離すことができる。
　また、主流Ｍｆの流れを支持部材９側に寄せることで、ヒートシンク本体２と支持部材９の間の空気層７における圧力分布を適宜変更することができる。
　さらに、本変形例の冷却装置１０によれば、誘起流発生装置３は、主流Ｍｆの流れに対して略平行且つ略同じ向きとなるように配置される。
　これにより、誘起流Ｉｆの作用によって、主流Ｍｆの流れが当該誘起流Ｉｆの流れ方向に沿うように誘導されることとなる。したがって、主流Ｍｆの流れを支持部材９側に寄せるための具体的態様を、誘起流発生装置３の配置の調整という簡素な構成により実現することができる。
　さらに、本実施形態では、誘起流発生装置３は、主流Ｍｆの流れ方向における発熱体１の下流位置（図５におけるＸ軸正方向側）に配置される。
　これにより、既に冷却に用いられて熱を保有する主流Ｍｆを支持部材９の方向に誘導する誘起流Ｉｆの作用を、発熱体１の上流で発揮することができる。そして、このように発熱体１の上流の位置で主流Ｍｆが支持部材９に寄せられることで、当該支持部材９の周辺における熱伝達が積極的に行われていない流体と混ざる。その結果、主流Ｍｆの温度を下げることができる。
　（変形例１−３）
　図６は、変形例１−３による冷却装置１０の斜視図である。また、図７は、図６における支持部材９をＺ軸正方向側から視た要部平面図である。図示のように、本変形例１−３による冷却装置１０では、誘起流発生装置３が、誘起流発生部３ａをＹ軸負方向に向けた状態で支持部材９の表面９ａに設けられている。
　また、ファン４は、上記図１の冷却装置１０と同様に主流Ｍｆの流れがＸ軸正方向に沿うように配置されている。さらに、発熱体１は、ヒートシンク本体２の第１表面２ａにおけるＸ軸正方向且つＹ軸負方向寄りの位置（図６において左且つ紙面奥側の位置）に配置されている。
　本変形例の冷却装置１０の構成によれば、主流Ｍｆの流れ及び誘起流Ｉｆの流れが相互に略直交し、誘起流Ｉｆの流れがヒートシンク本体２の第２表面２ｂと略平行となる。
　以上説明した本変形例による冷却装置１０によれば、誘起流発生装置３及びファン４は、主流Ｍｆの流れ及び誘起流Ｉｆの流れが相互に略直交し、且つ誘起流Ｉｆの流れがヒートシンク本体２の面である第２表面２ｂと略平行となるように配置される。
　これにより、誘起流Ｉｆを主流Ｍｆに衝突させて当該主流Ｍｆの流れの方向を変えることができる。したがって、主流Ｍｆの流れを、相対的に高い熱量を有する冷却の要求が高い部分に集めることができ、より効率的な冷却に資することができる。
　特に、本変形例では、発熱体１が第１表面２ａにおけるＸ軸正方向且つＹ軸負方向寄りの位置に設けられている。これにより、発熱体１が設置された第１表面２ａ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）に主流Ｍｆの流れを集めることができ、より冷却効率を向上させることができる。
　以上、説明した第１実施形態、及び各変形例１−１~１−３の冷却装置１０の構成によれば、それぞれの誘起流発生装置３又はファン４の配置態様に応じて、誘起流Ｉｆの作用で主流Ｍｆの流れを所望の方向に調節することができる。したがって、導体、半導体のモールドパッケージ、コンデンサ、及びコイル等の熱を発する電子部品が含まれる電子機器などにおいて、主流Ｍｆの経路を調節する隔壁などを設けなくとも、当該主流Ｍｆの流れを制御することができる。
　なお、第１実施形態及び各変形例１−１~１−３でそれぞれ説明した誘起流発生装置３の内の少なくとも２つを備える冷却装置１０を構成しても良い。すなわち、図１~図３で説明した誘起流発生装置３、図４で説明した誘起流発生装置３、及び図６~図７で説明した誘起流発生装置３の内の少なくとも２つを任意に備えた冷却装置１０を構成しても良い。これにより、用途に応じた好適な冷却装置１０を実現することができる。
　（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８は、第２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Ｉｆ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。
　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。
　このため、プラズマアクチュエータ１７の設置位置は、誘起流Ｉｆの流速が最大となる位置Ｐ２を考慮して適宜調節することが好ましい。
　図９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。
　図示のように、本実施形態の冷却装置１０は、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が支持部材９の表面９ａに接続されている。なお、プラズマアクチュエータ１７と支持部材９の表面９ａ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を比較的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。
　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が、発熱体１が接合されるヒートシンク本体２とは別体の支持部材９に設けられている。このため、プラズマアクチュエータ１７の作動による電力損出に紀因する熱が発熱体１の近くに伝達されることが抑制される。
　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、プラズマアクチュエータ１７の作動に伴い熱を発生する。これに対して、本実施形態の冷却装置１０では、発熱体１が接合されるヒートシンク本体２とは別体のヒートシンク本体２とは別体の支持部材９にプラズマアクチュエータ１７が設けられる構成であるため、プラズマアクチュエータ１７と発熱体１との間の熱干渉を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。
　さらに、本実施形態の冷却装置１０は、プラズマアクチュエータ１７に印加する交流電圧の大きさ、及び周波数を制御する制御装置としての電源装置１５をさらに含む。
　これにより、電源装置１５によって誘起流Ｉｆの流速及び流量を電気的に制御することが可能となる。したがって、電源装置１５による誘起流Ｉｆの流速及び流量を調節することによって、主流Ｍｆの流れ（流れの中心位置Ｃｆ）も適宜調節することができる。したがって、隔壁などによる既存の受動部品（流路の構造等）に比べて当該主流Ｍｆの流れを高い応答性をもって制御することができるとともに、発熱体１や冷却装置１０の状態に応じたリアルタイムな制御が可能となる。
　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Ｃｆ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。
　以下では、第２実施形態の変形例２−１について説明する。なお、変形例２−１を説明するための図１０及び図１１においては、図面の簡略化のため、上述した第１電極１２、第２電極１３、及び誘電体１４等のプラズマアクチュエータ１７の具体的構成は図示しない。
　（変形例２−１）
　図１０及び図１１は、変形例２−１による冷却装置１０の構成を説明する断面図である。特に、図１０には、ファン４が主流Ｍｆを発生させているものの、プラズマアクチュエータ１７をオフ状態（交流電圧を印加していない状態）とした場合の冷却装置１０を示す。また、図１０には、ファン４が主流Ｍｆを発生させつつ、プラズマアクチュエータ１７がオン状態（交流電圧を印加している状態）とした場合の冷却装置１０を示す。
　図示のように、本変形例による冷却装置１０は、ヒートシンク本体２、プラズマアクチュエータ１７、ファン４、及び支持部材９が筐体５に収容された形態をとる。また、図示しないが、電源装置１５は例えば筐体５の外部に配置され、筐体５の配線孔を介してプラズマアクチュエータ１７と配線接続される。
　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。そして、本実施形態の支持部材９は、図１０及び図１１上における筐体５の下部（Ｚ軸正方向側の端）に設けられる。より詳細には、支持部材９は、筐体５の一壁面として構成される。
　本変形例の冷却装置１０では、ファン４の作動により図中左側を筐体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、本変形例の構成であれば、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と支持部材９の表面９ａの間の空気層７に流すことができる。このため、ヒートシンク本体２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。
　また、本変形例では、ヒートシンク本体２及び支持部材９にそれぞれ発熱体１及びプラズマアクチュエータ１７が複数（図１０及び図１１では２つずつ）設けられている。特に、各プラズマアクチュエータ１７は、主流Ｍｆの流れ方向において各発熱体１よりも上流位置（Ｘ軸負方向寄り位置）に設けられる。また、各プラズマアクチュエータ１７は、主流Ｍｆの流れと略逆向き（Ｘ軸負方向）に誘起流Ｉｆを流すように配置されている。
　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プラズマアクチュエータ１７を設けることで、主流Ｍｆの流れを各発熱体１におけるそれぞれの発熱体対向位置Ｐ１に誘導するように誘起流Ｉｆを発生させることができる。これにより、より効率的な冷却が実現される。
　また、プラズマアクチュエータ１７のオフ状態（図１０参照）では、主流Ｍｆの流れの中心位置Ｃｆがヒートシンク本体２と支持部材９の間のＺ軸方向における略中央に維持される。すなわち、主流Ｍｆの流れが誘起流Ｉｆの影響を受けておらず、乱流の発生が抑えられ圧損が抑制される状態である。
　一方、プラズマアクチュエータ１７がオン状態（図１１参照）の場合には、上述した主流Ｍｆの流れを各発熱体１におけるそれぞれの発熱体対向位置Ｐ１に誘導する作用を得ることができる。
　したがって、必要に応じてプラズマアクチュエータ１７のオン状態とオフ状態を切り替えることでリアルタイムに主流Ｍｆの流れを制御することができる。
　さらに、本変形例の冷却装置１０では、支持部材９は、ヒートシンク本体２を囲う筐体５の一部として構成される。
　このように、ヒートシンク本体２を筐体５内に収容することで、主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆの拡散を抑制して冷却を効率的に実行することができる。また、支持部材９に設けられるプラズマアクチュエータ１７又はヒートシンク本体２に接合された電子部品等の発熱体１などの比較的高い電圧を有する部品を、外部から遮断することができ、暴露や感電等をより確実に防止することができる。
　さらに、筐体５の一部が支持部材９として構成されることで、筐体５内部に別途支持部材９を構成する場合に比べ、スペースを削減することができる。結果として、冷却装置１０全体の小型化にも資することとなる。
　（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１２及び図１３は、第３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。特に、図１２には、ファン４が主流Ｍｆを発生させているものの、プラズマアクチュエータ１７をオフ状態（交流電圧を印加していない状態）とした場合の冷却装置１０を示す。また、図１３には、ファン４が主流Ｍｆを発生させつつ、プラズマアクチュエータ１７がオン状態（交流電圧を印加している状態）とした場合の冷却装置１０を示す。なお、図１２及び図１３においては、図面の簡略化のため、上述した第１電極１２、第２電極１３、及び誘電体１４等のプラズマアクチュエータ１７の具体的構成は図示しない。
　本実施形態による冷却装置１０では、ヒートシンク本体２の第２表面２ｂに放熱フィン６が設けられている。
　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１２及び図１３上で下方、すなわち支持部材９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１２及び図１３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。
　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。
　また、図１２及び図１３においては図示していないが、本実施形態の冷却装置１０も、図１で説明した冷却装置１０と同様に、ファン４がヒートシンク本体２のＸ軸方向における一端部の近傍に設けられている。したがって、ファン４からの主流Ｍｆは、隣接する放熱フィン６で仕切られる空間の一部を流路して、図１２及び図１３における紙面手間側から奥側に向かって流れる。
　ここで、本実施形態による冷却装置１０において、図１２に示すプラズマアクチュエータ１７のオフ状態では、隣接する放熱フィン６の間に形成する主流Ｍｆの流れの中心位置Ｃｆがヒートシンク本体２と支持部材９の間のＺ軸方向における略中央となる。すなわち、主流Ｍｆの流れが誘起流Ｉｆの影響を受けておらず、乱流の発生が抑えられ圧損が抑制される状態である。
　一方、図１３に示すプラズマアクチュエータ１７のオン状態では、誘起流Ｉｆの作用により、隣接する放熱フィン６の間の主流Ｍｆの流れがヒートシンク本体２の方向に誘導される。これにより、主流Ｍｆの流れの中心位置Ｃｆをヒートシンク本体２に寄せることができる（図１３の点線矢印参照）。
　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におけるヒートシンク本体２は、発熱体１の接合面である第１表面２ａの裏面としての第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。
　また、本実施形態の冷却装置１０は、プラズマアクチュエータ１７が支持部材９の表面９ａに設けられ、放熱フィン６がヒートシンク本体２の支持部材９に向かって伸長するので、支持部材９に設けられたプラズマアクチュエータ１７は、ヒートシンク本体２よりも放熱フィン６が近い配置となる。このため、隣接する放熱フィン６の間に形成される主流Ｍｆの流路は、誘起流Ｉｆの発生源であるプラズマアクチュエータ１７に比較的近くなる。したがって、誘起流Ｉｆによる主流Ｍｆの制御をより好適に実行することができ、冷却性能をさらに向上させることができる。
　また、本実施形態の冷却装置１０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、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。
　なお、本変形例による櫛歯状に複数設けられた放熱フィン６に代えて、略四角柱形状、略円柱形状、又は他の任意の形状（多角柱形状、円錐形状、又は多角錐形状など）に形成する突起状の放熱フィン６をヒートシンク本体２に一つ又は複数設けても良い。すなわち、放熱フィン６が突起状に形成されても良い。
　これにより、誘起流Ｉｆの方向が、突起状の放熱フィン６に衝突して変更される。
　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、主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆの流れ方向を適宜変更することができる。結果として、ヒートシンク本体２又は放熱フィン６と空気層７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、主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆを乱して乱流（３次元的な流れ）を発生させて、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の周辺における流速の低下に起因する境界層（断熱層）の発達を抑制することができる。
　なお、上記第２実施形態及び第３実施形態では、主流Ｍｆの流れをヒートシンク本体２の方向に誘導するようにプラズマアクチュエータ１７を配置する例について説明した。しかしながら、主流Ｍｆの流れを支持部材９の方向に誘導するようにプラズマアクチュエータ１７を配置しても良い。より詳細には、図５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を採用しても良い。
　（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実施形態~第３実施形態の何れか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、誘起流発生装置３として図８で説明したプラズマアクチュエータ１７を採用する冷却装置１０の他の例について説明する。特に、本実施形態では、プラズマアクチュエータ１７の第２電極１３がヒートシンク（ヒートシンク本体２及び放熱フィン６）に構成され、第１電極１２が支持部材９に構成される冷却装置１０の態様について説明する。
　図１４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は、図１４におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。さらに、図１６は、図１４の点線Ｂで囲まれる領域の斜視図である。
　図示のように、本実施形態による冷却装置１０は、図１２又は図１３で説明した構成をベースとして、支持部材９の表面９ａに各放熱フィン６にそれぞれ対向して突起９ｂが形成されている。また、各放熱フィン６と突起９ｂとの間に誘電体１４が設けられている。
　本実施形態のヒートシンク本体２及び各放熱フィン６は金属材料で形成されており、接地電位に接続され、第２電極１３として機能する。一方、支持部材９は電源装置１５に電気的に接続され、第１電極１２として機能する。これにより、電源装置１５が支持部材９とヒートシンク本体２及び放熱フィン６との間に交流電圧を印加することで、これらがプラズマアクチュエータ１７として動作する。
　したがって、支持部材９とヒートシンク本体２及び各放熱フィン６との間に発生する電圧差によって誘電体１４から空気層７中に、ヒートシンク本体２の方向に向かう誘起流Ｉｆが発生する。結果として、本実施形態の冷却装置１０の構成により、主流Ｍｆの流れの制御する誘起流Ｉｆ、特に主流Ｍｆの流れをヒートシンク本体２の方へ誘導する誘起流Ｉｆを発生させることができる。
　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。
　本実施形態では、誘起流発生装置３として図８で説明したプラズマアクチュエータ１７を採用した冷却装置１０が提供される。そして、第１電極１２がヒートシンク（ヒートシンク本体２及び放熱フィン６）に構成され、第２電極１３が支持部材９に構成される。
　これにより、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を、それぞれ支持部材９及びヒートシンクと一体として構成するので、追加の電極を設けることなく、簡素な且つ低コストに誘起流Ｉｆを発生させるための構成を実現することができる。
　特に、本実施形態の冷却装置１０は、ヒートシンク（ヒートシンク本体２及び放熱フィン６）が接地電位となり、且つ支持部材９の電位が変動するように構成される。
　これにより、発熱体１が電子部品である場合において、ヒートシンク側が接地電位とされることで、プラズマアクチュエータ１７の動作による電圧変動の影響を抑制することができる。また、ヒートシンクと発熱体１との絶縁設計が容易になる。
　以下では、第４実施形態の各変形例４−１~４−７について説明する。なお、以下の各変形例４−１~４−７は、要求される主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆの流れ方向、冷却性能、絶縁性能、ファン４の出力性能、及び圧力損失を考慮して適宜選択され得る具体的構成を例示したものである。
　（変形例４−１）
　図１７は、変形例４−１による冷却装置１０の要部斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図１６で説明した冷却装置１０の構成に対して、支持部材９は、その表面９ａを構成する面部のＸ軸方向における伸長領域が、突起９ｂのＸ軸方向における伸長領域よりも短く形成される。具体的に、図１７に示す例では、支持部材９の面部のＸ軸方向における伸長領域が、突起９ｂのＸ軸方向における伸長領域の１／５~１／６程度に形成される。この構成により、支持部材９の突起９ｂから図上の下方（Ｚ軸正方向）に流れる誘起流Ｉｆを生成することができる。
　（変形例４−２）
　図１８は、変形例４−２による冷却装置１０の要部斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図１７で説明した冷却装置１０の構成に対して、支持部材９における図上の左側から１番目と３番目の突起９ｂの部分のみを、第２電極１３として構成する。この構成により、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すことができる。
　（変形例４−３）
　図１９は、変形例４−３による冷却装置１０の要部斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０は、図１６で説明した冷却装置１０の構成に加えて、さらに、隣接する放熱フィン６の間の空間において、Ｘ軸正方向に流れる主流Ｍｆを発生するファン４が設けられている。この構成により、誘起流Ｉｆの作用で主流Ｍｆをヒートシンク本体２に寄せることができる。なお、放熱フィン６は突起状に形成しても良い。
　（変形例４−４）
　図２０は、変形例４−４による冷却装置１０の要部斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図１６で説明した冷却装置１０の放熱フィン６の形態に代えて、略円柱形状の突起状の放熱フィン６が構成されている。また、支持部材９の突起９ｂ及び誘電体１４の形状も略円柱形状に形成される。なお、これら各部材にかかる略円柱形状の径は、放熱フィン６、誘電体１４、及び突起９ｂの順に大きくなるように構成されている。この構成により、支持部材９の突起９ｂの周領域に沿ってから図上の下方（Ｚ軸正方向）に流れる誘起流Ｉｆを生成することができる。
　（変形例４−５）
　図２１は、変形例４−５による冷却装置１０の要部斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図１６で説明した冷却装置１０の構成に対して、支持部材９に複数（図２１では３つ）のスリット部９ｃが形成されている。
　スリット部９ｃは、支持部材９における隣接する放熱フィン６の間の空間に対向する位置にそれぞれもうけられ、当該支持部材９の面上においてＸ軸方向に沿って伸長する。また、ファン４が、スリット部９ｃに対してＺ軸負方向側に対向して配置されている。この構成により、ファン４からの主流Ｍｆは、スリット部９ｃを通過して隣接する放熱フィン６の間の空間をヒートシンク本体２に向かって流れる。さらに、突起９ｂからＺ軸正方向に誘起流Ｉｆが流れるため、当該誘起流Ｉｆにより主流Ｍｆを加速してその流速を増大させることができる。
　（変形例４−６）
　図２２は、変形例４−６による冷却装置１０の要部斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図１６で説明した冷却装置１０の構成をベースとして、支持部材９の各突起９ｂの間に誘電体１４が挟持される構成をとる。この構成により、冷却装置１０の構造をより安定させることができる。
　（変形例４−７）
　図２３は、変形例４−７による冷却装置１０の要部斜視図である。また、図２４は、図２３を矢印ＡＲの方向に沿って視た構成を示す図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図２２で説明した冷却装置１０の構成をベースとして、各突起９ｂの先端が先細りのテーパ状に形成される。この構成により、突起９ｂから発生する誘起流Ｉｆの方向を拡散させることができ、各放熱フィン６の間の空間における流れを乱流にすることができる。
　（第５実施形態）
　以下、第５実施形態について説明する。なお、第１実施形態~第４実施形態の何れか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、誘起流発生装置３として図８で説明したプラズマアクチュエータ１７を採用する冷却装置１０の他の例について説明する。特に、本実施形態では、プラズマアクチュエータ１７の第１電極１２がヒートシンク（ヒートシンク本体２及び放熱フィン６）に構成され、第２電極１３が支持部材９に構成される冷却装置１０の態様について説明する。
　図２５は、本実施形態による冷却装置１０の構成を説明する要部斜視図である。図示のように、本実施形態による冷却装置１０では、ヒートシンク本体２及び各放熱フィン６は電源装置１５に電気的に接続され、第１電極１２として機能する。一方、支持部材９は接地電位に接続され、第２電極１３として機能する。これにより、電源装置１５がヒートシンク本体２及び放熱フィン６と支持部材９との間に交流電圧を印加することで、これらがプラズマアクチュエータ１７として動作する。
　したがって、ヒートシンク本体２及び放熱フィン６と支持部材９との間に発生する電圧差によって誘電体１４から空気層７中に、支持部材９の表面９ａの方向に向かう誘起流Ｉｆが発生する。結果として、本実施形態の冷却装置１０の構成により、主流Ｍｆの流れの制御する誘起流Ｉｆ、特に主流Ｍｆの流れを支持部材９の表面９ａへ寄せる誘起流Ｉｆを発生させることができる。
　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。
　本実施形態では、支持部材９が接地電位となり、且つヒートシンク（ヒートシンク本体２及び放熱フィン６）の電位が変動するように構成される。
　これにより、ヒートシンクと接する支持部材９の面（突起９ｂの側面）の全面を誘電体１４で覆う構成とすることができる。このため、ヒートシンク本体２及び放熱フィン６と支持部材９との間の絶縁性を好適に確保することができる。また、本実施形態の構成であれば、支持部材９の表面９ａの方向に向かう誘起流Ｉｆを発生させることができるので、プラズマアクチュエータ１７の発熱の影響が無視できない場合に主流Ｍｆをヒートシンク本体２から逸らし、発熱体１との熱干渉を抑制することができる。
　以下では、第５実施形態の各変形例５−１~５−３について説明する。なお、以下の各変形例５−１~５−３は、要求される主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆの流れ方向、冷却性能、絶縁性能、ファン４の出力性能、及び圧力損失を考慮して適宜選択され得る具体的構成を例示したものである。
　（変形例５−１）
　図２６は、変形例５−１による冷却装置１０の要部斜視図である。本変形例による冷却装置１０では、図２５で説明した冷却装置１０の構成をベースとするが誘電体１４の構成が異なる。具体的に、誘電体１４は、支持部材９の表面９ａの全面を覆う板状の基部１４ａと、支持部材９の突起９ｂの両側面を覆う突出部１４ｂと、を有している。この構成によっても、主流Ｍｆの流れを支持部材９の表面９ａへ寄せる誘起流Ｉｆを発生させることができる。
　（変形例５−２）
　図２７は、変形例５−２による冷却装置１０の要部斜視図である。図示のように、図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図２５で説明した冷却装置１０の放熱フィン６の形態に代えて、略円柱形状の突起状の放熱フィン６が構成されている。
　また、支持部材９の突起９ｂ及び誘電体１４の形状も略円柱形状に形成される。なお、これら各部材にかかる略円柱形状の径は、放熱フィン６、誘電体１４、及び突起９ｂの順に大きくなるように構成されている。この構成により、支持部材９の突起９ｂの周領域に沿ってから図上の情報（Ｚ軸負方向）に流れる誘起流Ｉｆを生成することができる。
　（変形例５−３）
　図２８は、変形例５−３による冷却装置１０の要部斜視図である。図示のように、本変形例による冷却装置１０では、図２５で説明した冷却装置１０の構成に対して、支持部材９に複数（図２８では３つ）のスリット部９ｃが形成されている。
　スリット部９ｃは、支持部材９における隣接する放熱フィン６の間の空間に対向する位置にそれぞれもうけられ、当該支持部材９の面上においてＸ軸方向に沿って伸長する。また、本変形例では、吸引式のファン４´が、スリット部９ｃに対してＺ軸負方向側に対向して配置されている。この構成により、ファン４´の作動に伴い、隣接する放熱フィン６の間の空間においてヒートシンク本体２からスリット部９ｃを通過する方向（Ｚ軸負方向）に流れる主流Ｍｆが発生する。さらに、突起９ｂからＺ軸負方向に誘起流Ｉｆが流れるため、当該誘起流Ｉｆにより主流Ｍｆを加速してその流速を増大させることができる。
　なお、本実施例で説明した吸引式のファン４´の配置に代えて、誘起流Ｉｆに対して直交するようにファン４´を配置し、主流Ｍｆの方向を調節するようにしても良い。
　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は略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、主流Ｍｆの流れ方向の調節又は主流Ｍｆの流量・流速を補助する作用を得る観点から、誘起流Ｉｆを発生させる方向及び誘起流Ｉｆの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４´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又はファン４´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。
　なお、上記各実施形態では、ヒートシンク本体２の第１表面２ａに直接、発熱体１を接合する態様を説明した。しかしながら、この構成に代えて、発熱体１からの熱をヒートシンク本体２においてより好適に拡散させる観点から、発熱体１とヒートシンク本体２の間に当該熱の拡散を促進する部材であるヒートスプレッダを介在させても良い。
　このようなヒートスプレッダは、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。特に、ヒートスプレッダは、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ことが好ましい。より好ましくは、ヒートスプレッダは銅などの比較的低コストの材料で構成される。
　このように、ヒートスプレッダを発熱体１とヒートシンク本体２の間に介在させることで、ヒートシンク本体２又は放熱フィン６の特定の部位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、ヒートシンク本体２又は放熱フィン６と、主流Ｍｆ及び誘起流Ｉｆ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。

Claims (20)

  1. 　発熱体が接合されたヒートシンクと、
    　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と、
    　電気的に誘起流を発生させる誘起流発生装置と、を備え、
    　前記誘起流発生装置は、前記ヒートシンクに対向する支持部材に設けられた、
    　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、前記主流の流れを前記ヒートシンクに誘導する方向に前記誘起流を発生させるように配置される、
    　冷却装置。
  3. 　請求項２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、前記主流の流れ及び前記誘起流の流れが相互に略平行且つ略逆向きとなるように配置される、
    　冷却装置。
  4. 　請求項２に記載の冷却装置であって、
    　前記誘起流発生装置は、前記誘起流の流れが前記支持部材から前記ヒートシンクへ向かう方向に対して略直交するように配置される、
    　冷却装置。
  5. 　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、前記主流の流れを前記支持部材に誘導する方向に前記誘起流を発生させるように配置される、
    　冷却装置。
  6. 　請求項５に記載の冷却装置であって、
    　前記誘起流発生装置は、前記主流の流れに対して略平行且つ略同じ向きの前記誘起流を発生させるように配置される、
    　冷却装置。
  7. 　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及び前記主流発生装置は、前記主流の流れ及び前記誘起流の流れが相互に略直交し、且つ前記誘起流の流れが前記ヒートシンクの面と略平行となるように配置される、
    　冷却装置。
  8. 　請求項２~７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を少なくとも２つを備える、
    　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。
  10. 　請求項９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に印加する交流電圧の大きさ、及び周波数を制御する制御装置をさらに含む、
    　冷却装置。
  11. 　請求項２~４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、前記主流の流れ方向における前記発熱体の上流位置に配置された、
    　冷却装置。
  12. 　請求項５又は６に記載の冷却装置であって、
    　前記誘起流発生装置は、前記主流の流れ方向における前記発熱体の下流位置に配置された、
    　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、前記発熱体の接合面の裏面に設けられた放熱フィンをさらに含む、
    　冷却装置。
  14. 　請求項１３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。
  15. 　請求項１４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。
  16. 　請求項１~１５の何れか１項に記載の冷却装置であって、
    　前記支持部材は、前記ヒートシンクを囲う筐体の一部として構成される、
    　冷却装置。
  17. 　請求項１~１６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。
  18. 　請求項９又は１０に記載の冷却装置であって、
    　前記第１電極が前記ヒートシンクに構成され、
    　前記第２電極が前記支持部材に構成される、
    　冷却装置。
  19. 　請求項１８に記載の冷却装置であって、
    　前記ヒートシンクが接地電位となり、且つ前記支持部材の電位が変動するように構成された、
    　冷却装置。
  20. 　請求項１９に記載の冷却装置であって、
    　前記支持部材が接地電位となり、且つ前記ヒートシンクの電位が変動するように構成された、
    　冷却装置。
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