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プラズマシンセティックジェットを用いた冷却装置

国内特許コード P130010039
整理番号 DH16-077
掲載日 2013年11月12日
出願番号 特願2010-169119
公開番号 特開2010-239165
登録番号 特許第5263701号
出願日 平成22年7月28日(2010.7.28)
公開日 平成22年10月21日(2010.10.21)
登録日 平成25年5月10日(2013.5.10)
優先権データ
  • 特願2005-087628 (2005.3.25) JP
発明者
  • 小河原 加久治
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 プラズマシンセティックジェットを用いた冷却装置
発明の概要

【課題】 ヒートシンクの各フィン毎の放熱効率を維持しつつフィンの間隔を狭めてフィンの枚数、放熱面積を増大させ、ヒートシンク全体の冷却効率を高める。
【解決手段】 ヒートシンク12の各フィン14の先端の縁辺に沿って間に絶縁体15を介在させて電極16を設け、電極16とフィン14との間に交流電圧を印加してプラズマシンセティックジェットによる空気流を生ぜしめる。
【選択図】 図2

従来技術、競合技術の概要


コンピュータの作動速度は主にCPUのクロック周波数で決定されるが、最近ではコンピュータの処理速度を高める傾向が進み、そのためCPUのクロック周波数が数ギガヘルツにも達する。CPUのクロック周波数が高くなるに従って、CPUの発熱量が増加するため、CPUの冷却能力を高める必要がある。
CPUの冷却装置は、図4に示されるようにCPU外周に熱が伝わるように熱伝導率の高い材料からなるヒートシンクを付設し、特にヒートシンクの外側にフィンの部分を形成して熱伝達を行う伝熱面積を増大させ、側方から送風を行い熱交換により冷却することが一般的である。



冷却装置の冷却能力を高めるためには、伝熱面積を増大させること、ファン等の強制対流により熱伝達率を高めることが必要である。伝熱面積を増やすには、フィン1枚あたりの面積を大きくし、また、枚数を増やすことが上げられる。
しかしながら、CPUの寸法は小さいものであり、コンパクトな構成のコンピュータにおいてCPUを実装する空間も限られたものであるため、ヒートシンク、フィンもそれほど大きくできないという制約がある。また、枚数を増やすと、フィンの間隔が小さくなり、空気抵抗が増して同じ送風力では流れが弱まり、それでも流れを弱めないためには、送風力を高める、すなわち送風機の動力を大きくする必要があり、結局冷却効率を全体として高めるには限度があった。



CPU等の冷却装置について従来の技術として、次のようなものがある。



特許文献1は、CPU等の発熱素子を冷却するために、フィンが形成されたヒートシンクに送風機から供給される空気を案内する整流体を設けることを開示している。
特許文献2は、CPU等の発熱素子を冷却するためのヒートシンクの放熱効率を高めるために、銅材料のプレートの上にアルミニウム材料のプレートをクラッドし、上側からの切り起こしによって、先端のみにアルミニウム材料からなる部分を有する銅材料からなるスカイブフィンを形成することを開示している。



特許文献1における整流体によっても、ヒートシンク内での空気のよどみはある程度防止されるが、ヒートシンク全体の冷却効率を十分に高められるものではなく、特許文献2においても、フィンの材質により冷却効率がある程度上げられるということであり、やはり十分なものではない。
一方、翼体、平板等に沿った流れ制御について、プラズマシンセティックジェットアクチュエータ(PSJA)が最近注目されており、次のような文献に開示されている。



非特許文献1は、プラズマシンセティックジェットアクチュエータ(PSJA)により、航空機の翼周りの剥離を抑制し、高揚力を維持しながら抗力を低減することを開示している。しかしながら、この技術をCPU等の冷却装置に適用することは試みられていなかった。

産業上の利用分野


本発明は、冷却装置に関し、特にヒートシンクに取り付けられたコンピュータのCPU等の冷却に好適な冷却装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一方の側に発熱素子が取り付けられるベースと、該ベースの他方の側から突出するように一体的に形成された複数のフィンとを有し導電性材料からなるヒートシンクを備える冷却装置において、前記複数のフィンの各々の先端の縁辺に沿って間に絶縁体を介在して電極が取り付けられ、前記電極の後端側縁辺が前記フィンの面に対して50~120ミクロンの段差を有しており、前記電極と前記フィンとの間に交流電圧を印加してプラズマシンセティックジェット作用による前記フィンの面に沿った空気流を生ぜしめるための駆動回路を備えていることを特徴とする冷却装置。

【請求項2】
前記交流電圧が0.5~1.20kHzの周波数で、電圧が700~1000Vであることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。

【請求項3】
前記電極がアルミニウムからなり前記複数のフィンの各々の先端の縁辺に沿ってこれを周回するように取り付けられ、前記絶縁体がポリイミドテープからなるものであることを特徴とする請求項1ないし2のいずれかに記載の冷却装置。
産業区分
  • 固体素子
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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