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COOLING DEVICE USING PLASMA SYNTHETIC JET

Patent code P06P004440
File No. IP112
Posted date Nov 10, 2006
Application number P2005-087985
Publication number P2006-302918A
Patent number P4617463
Date of filing Mar 25, 2005
Date of publication of application Nov 2, 2006
Date of registration Nov 5, 2010
Priority data
  • P2005-087628 (Mar 25, 2005) JP
Inventor
  • (In Japanese)小河原 加久治
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title COOLING DEVICE USING PLASMA SYNTHETIC JET
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the entire cooling efficiency of a heat sink by maintaining heat radiation efficiency for each fin of the heat sink, narrowing the interval of fins, and increasing the number of fins and heat radiation areas.
SOLUTION: An electrode 16 is provided by interposing an insulator 15 in-between along the edge of the tip of each fin 14 of the heat sink 12, and an AC voltage is applied between the electrode 16 and the fin 14, thus generating an air flow by plasma synthetic jets.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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】
特開2003-163317号公報
【特許文献2】
特開2001-352020号公報



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】
日本機会学会論文集(B編)、69巻第686号,pp2237-2242、2003年10月、同70巻700号,pp50-56。 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。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、冷却装置に関し、特にコンピュータのCPUの冷却装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
CPUがベースに取り付けられており、前記ベースと一体的に形成された導電性材料からなる複数のフィンが一体的に形成されたヒートシンクを有する冷却装置であって、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するものであって、該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ことを特徴とするCPUの冷却装置。

【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CPU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、2のいずれかに記載のCPUの冷却装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005087985thum.jpg
State of application right Registered
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