(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022170647
(43)【公開日】2022-11-10
(54)【発明の名称】放熱部材及び冷却装置
(51)【国際特許分類】
H01L 23/473 20060101AFI20221102BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20221102BHJP
【ＦＩ】
H01L23/46 Z
H05K7/20 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021159851
(22)【出願日】2021-09-29
(31)【優先権主張番号】63/180,890
(32)【優先日】2021-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】000232302
【氏名又は名称】日本電産株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(72)【発明者】
【氏名】謝 宗廷
(72)【発明者】
【氏名】何 昆耀
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA05
5E322AA11
5E322AB02
5E322DA04
5E322FA01
5E322FA04
5F136BA06
5F136BA14
5F136BA32
5F136CB06
5F136CB07
5F136DA27
5F136FA03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】十分な放熱能力を有すると共に冷媒に対する流体抵抗の上昇を抑制できる放熱部材及び当該放熱部材を備える放熱部材を提供する。
【解決手段】放熱部材３０は、流体が流れる第１表面３２ａを有する金属板３２と、第１表面に設けられた複数の柱状体部３５と、第１表面に設けられ、複数の柱状体の間に位置する溝と、第１表面の反対側の発熱体３４ａ、３４ｂに接する第２表面３２ｂと、を備える。発熱体の熱は、金属板の第２表面側から第１表面側へ伝わる。そして、当該熱は、金属板の第１表面、柱状体及び溝を介して流体に放熱される。第１表面に設けられた柱状体と溝により、第１表面側の放熱面積が大きくなるので、放熱部材の放熱能力を増大することができる。この放熱能力の増大は、柱状体の数を増やすのではなく、溝を形成することにより達成されるので、流体抵抗の上昇を抑制することができる。
【選択図】図１Ｂ
【解決手段】放熱部材３０は、流体が流れる第１表面３２ａを有する金属板３２と、第１表面に設けられた複数の柱状体部３５と、第１表面に設けられ、複数の柱状体の間に位置する溝と、第１表面の反対側の発熱体３４ａ、３４ｂに接する第２表面３２ｂと、を備える。発熱体の熱は、金属板の第２表面側から第１表面側へ伝わる。そして、当該熱は、金属板の第１表面、柱状体及び溝を介して流体に放熱される。第１表面に設けられた柱状体と溝により、第１表面側の放熱面積が大きくなるので、放熱部材の放熱能力を増大することができる。この放熱能力の増大は、柱状体の数を増やすのではなく、溝を形成することにより達成されるので、流体抵抗の上昇を抑制することができる。
【選択図】図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体が流れる第１表面を有する金属板と、
前記第１表面に設けられた複数の第１凸部と、
前記第１表面に設けられ、前記複数の第１凸部の間に位置する凹部と、
前記第１表面の反対側の発熱体に接する第２表面と、
を備える放熱部材。
前記第１表面に設けられた複数の第１凸部と、
前記第１表面に設けられ、前記複数の第１凸部の間に位置する凹部と、
前記第１表面の反対側の発熱体に接する第２表面と、
を備える放熱部材。
【請求項2】
前記複数の第１凸部の各々は、横断面が多角形、円形または楕円形の柱状体であることを特徴とする請求項１に記載の放熱部材。
【請求項3】
前記柱状体の横断面の形状は、前記第１表面に垂直な方向において、不変であることを特徴とする請求項２に記載の放熱部材。
【請求項4】
前記柱状体の横断面の面積は、前記第１表面に垂直な方向において、変化することを特徴とする請求項２に記載の放熱部材。
【請求項5】
前記凹部は少なくとも１つの溝を含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の放熱部材。
【請求項6】
前記少なくとも１つの溝は、前記流体の流れる方向に延びる溝と、前記流体の流れる方向と交差する方向に延びる溝の、少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項５に記載の放熱部材。
【請求項7】
前記少なくとも１つの溝は、互いに平行に延びる複数の溝を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の放熱部材。
【請求項8】
前記少なくとも１つの溝は、互いに非平行に延びる複数の溝を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の放熱部材。
【請求項9】
前記少なくとも１つの溝の各々は、半円形、半楕円形または多角形の断面形状を有することを特徴とする請求項５～８のいずれか１項に記載の放熱部材。
【請求項10】
前記少なくとも１つの溝の各々の断面形状は非対称であることを特徴とする請求項９に記載の放熱部材。
【請求項11】
前記溝の断面形状が多角形である場合、当該多角形の角部は滑らかな曲面であることを特徴とする請求項９または１０に記載の放熱部材。
【請求項12】
前記少なくとも１つの溝は複数の溝を含み、前記複数の溝のうち、隣り合う溝の間に、第２凸部を設けたことを特徴とする請求項５～１１のいずれか１項に記載の放熱部材。
【請求項13】
前記第２凸部の高さは、前記第１凸部より低いことを特徴とする請求項１２に記載の放熱部材。
【請求項14】
前記複数の第１凸部が、前記流体が流れる方向に対して垂直に配置されている場合、前記凹部は前記複数の第１凸部の上流に設けられることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の放熱部材。
【請求項15】
請求項１～１４のいずれか１項に記載の放熱部材と、
少なくとも前記放熱部材の前記複数の第１凸部を収容し、前記複数の第１凸部の隙間に流体を流すハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、前記流体の入口と出口を有することを特徴とする冷却装置。
少なくとも前記放熱部材の前記複数の第１凸部を収容し、前記複数の第１凸部の隙間に流体を流すハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、前記流体の入口と出口を有することを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放熱部材と、当該放熱部材を備える冷却装置とに関する。
【背景技術】
【0002】
電子部品（例えば、ＩＧＢＴ等の半導体モジュール）を冷却する冷却装置として、複数のピン（冷却フィン）を有する放熱部材を備える冷却装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－９２２５０号公報
【特許文献2】特許６３４９１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、高電力消費の電子部品を冷却する場合、従来のピン型冷却フィンの放熱能力では十分な冷却が行われない可能性がある。また、ピン型冷却フィンからなる放熱部材の場合、ピン型冷却フィンの数が多いと、ピン型冷却フィンの間を流れる冷媒に対して大きな流体抵抗が生じてしまう。冷媒に対する流体抵抗が大きいと、冷媒を冷却装置に供給するポンプの負担が増加する。
【0005】
上記問題点に鑑みて、本発明は、十分な放熱能力を有すると共に冷媒に対する流体抵抗の上昇を抑制できる放熱部材及び冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の１つの態様にかかる放熱部材は、流体が流れる第１表面を有する金属板と、前記第１表面に設けられた複数の第１凸部と、前記第１表面に設けられ、前記複数の第１凸部の間に位置する凹部と、前記第１表面の反対側の発熱体に接する第２表面と、を備える。
発熱体の熱は、金属板の前記第２表面側から第１表面側へ伝わる。そして、当該熱は、前記金属板の第１表面、第１凸部および凹部を介して前記流体に放熱される。第１表面に設けられた第１凸部と凹部により、第１表面側の放熱面積が大きくなるので、放熱部材の放熱能力を増大することができる。この放熱能力の増大は、第１凸部の数を増やすのではなく、凹部を形成することにより達成されるので、流体抵抗の上昇を抑制することができる。また、凹部は熱源である発熱体（第２表面）に近いので、熱源と放熱部との間の距離（伝熱距離）を短くすることができる。伝熱距離が短いと、放熱部材の放熱能力（放熱効率）が増大する。
発熱体の熱は、金属板の前記第２表面側から第１表面側へ伝わる。そして、当該熱は、前記金属板の第１表面、第１凸部および凹部を介して前記流体に放熱される。第１表面に設けられた第１凸部と凹部により、第１表面側の放熱面積が大きくなるので、放熱部材の放熱能力を増大することができる。この放熱能力の増大は、第１凸部の数を増やすのではなく、凹部を形成することにより達成されるので、流体抵抗の上昇を抑制することができる。また、凹部は熱源である発熱体（第２表面）に近いので、熱源と放熱部との間の距離（伝熱距離）を短くすることができる。伝熱距離が短いと、放熱部材の放熱能力（放熱効率）が増大する。
【0007】
前記複数の第１凸部の各々は、横断面が多角形、円形または楕円形の柱状体であってもよい。つまり、第１凸部が柱状体である場合、柱状体は三角柱または四角柱などでもよいし、円柱または楕円柱でもよい。柱状体により放熱部材の放熱面積が増大するので、放熱部材の放熱能力が向上する。
前記柱状体の横断面の形状は、前記第１表面に垂直な方向において、不変であってもよい。つまり、柱状体の断面は基部から先端に向けて一定であってもよい。あるいは、前記柱状体の横断面の面積は、前記第１表面に垂直な方向において、変化してもよい。つまり、柱状体の断面は基部から先端に向けて変化してもよい（例えば、テーパ状）。
前記凹部は、例えば、少なくとも１つの溝を含む。溝により、第１表面側の放熱面積が大きくなるので、放熱部材の放熱能力を増大することができる。
前記柱状体の横断面の形状は、前記第１表面に垂直な方向において、不変であってもよい。つまり、柱状体の断面は基部から先端に向けて一定であってもよい。あるいは、前記柱状体の横断面の面積は、前記第１表面に垂直な方向において、変化してもよい。つまり、柱状体の断面は基部から先端に向けて変化してもよい（例えば、テーパ状）。
前記凹部は、例えば、少なくとも１つの溝を含む。溝により、第１表面側の放熱面積が大きくなるので、放熱部材の放熱能力を増大することができる。
【0008】
前記少なくとも１つの溝は、前記流体の流れる方向に延びる溝と、前記流体の流れる方向と交差する方向に延びる溝の、少なくとも一方を含んでよい。つまり、溝の長手方向は、流体が流れる方向と同じでもよいし、交差してもよい。
前記少なくとも１つの溝は、互いに平行に延びる複数の溝を含んでよい。つまり、複数の溝は互いに平行であってよい。あるいは、前記少なくとも１つの溝は、互いに非平行に延びる複数の溝を含んでよい。つまり、複数の溝は互いに平行でなくてもよい。
前記少なくとも１つの溝の各々は、半円形、半楕円形または多角形の断面形状を有してもよい。つまり、各溝の断面は、半円形、半楕円、三角形、四角形などでよい。
前記少なくとも１つの溝の各々の断面形状は非対称であってよい。
前記溝の断面形状が多角形である場合、当該多角形の角部は滑らかな曲面であってもよい。
前記少なくとも１つの溝は、互いに平行に延びる複数の溝を含んでよい。つまり、複数の溝は互いに平行であってよい。あるいは、前記少なくとも１つの溝は、互いに非平行に延びる複数の溝を含んでよい。つまり、複数の溝は互いに平行でなくてもよい。
前記少なくとも１つの溝の各々は、半円形、半楕円形または多角形の断面形状を有してもよい。つまり、各溝の断面は、半円形、半楕円、三角形、四角形などでよい。
前記少なくとも１つの溝の各々の断面形状は非対称であってよい。
前記溝の断面形状が多角形である場合、当該多角形の角部は滑らかな曲面であってもよい。
【0009】
前記少なくとも１つの溝は複数の溝を含み、前記複数の溝のうち、隣り合う溝の間に、第２凸部を設けてもよい。溝と溝の間に第２凸部を設けることにより、放熱面積がさらに増大し、放熱能力をさらに向上することができる。前記第２凸部の高さは、前記第１凸部より低い。第２凸部は第１凸部より低い凸部なので、第２凸部による流体抵抗の増大を抑制することができる。
前記複数の第１凸部が、前記流体が流れる方向に対して垂直に配置されている場合、前記凹部は前記複数の第１凸部の上流に設けられてもよい。凹部が第１凸部の上流に位置すると、凹部で発生する渦により、第１凸部の放熱能力が向上する。
前記複数の第１凸部が、前記流体が流れる方向に対して垂直に配置されている場合、前記凹部は前記複数の第１凸部の上流に設けられてもよい。凹部が第１凸部の上流に位置すると、凹部で発生する渦により、第１凸部の放熱能力が向上する。
【0010】
本発明の第２の態様にかかる冷却装置は、上記した放熱部材と、少なくとも前記放熱部材の前記複数の第１凸部を収容し、前記複数の第１凸部の隙間に流体を流すハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記流体の入口と出口を有する。
冷却装置は上記した放熱部材を備えるので、金属板の前記第２表面側から伝わる熱（発熱体の熱）は、前記金属板の第１表面、第１凸部および凹部を介して前記流体に放熱される。第１表面に設けられた第１凸部と凹部により、第１表面側の放熱面積が大きくなるので、放熱部材の放熱能力を増大することができる。この放熱能力の増大は、第１凸部の数を増やすのではなく、凹部を形成することにより達成されるので、流体抵抗の上昇を抑制することができる。また、凹部は熱源である発熱体（第２表面）に近いので、熱源と放熱部との間の距離（伝熱距離）を短くすることができる。伝熱距離が短いと、放熱部材の放熱能力（放熱効率）が増大し、その結果、冷却装置の冷却能力も向上する。
冷却装置は上記した放熱部材を備えるので、金属板の前記第２表面側から伝わる熱（発熱体の熱）は、前記金属板の第１表面、第１凸部および凹部を介して前記流体に放熱される。第１表面に設けられた第１凸部と凹部により、第１表面側の放熱面積が大きくなるので、放熱部材の放熱能力を増大することができる。この放熱能力の増大は、第１凸部の数を増やすのではなく、凹部を形成することにより達成されるので、流体抵抗の上昇を抑制することができる。また、凹部は熱源である発熱体（第２表面）に近いので、熱源と放熱部との間の距離（伝熱距離）を短くすることができる。伝熱距離が短いと、放熱部材の放熱能力（放熱効率）が増大し、その結果、冷却装置の冷却能力も向上する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の放熱部材及び冷却装置によれば、十分な放熱効果を発揮できると共に冷媒に対する流体抵抗の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る放熱部材及び冷却装置について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。
【0014】
図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、鉛直方向であり、図１Ａにおける冷却装置２０の高さ方向である。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向である。Ｘ軸方向は、図１Ａにおいては冷却装置２０の幅方向（左右方向）である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向とする。
【0015】
以下の説明においては、冷却装置２０の高さ方向（Ｚ軸方向）を上下方向とする。ある対象に対してＺ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼ぶ場合があり、ある対象に対してＺ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「下側」と称する場合がある。尚、前後方向、前側および後側とは、単に説明のために用いられる用語であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。本実施形態では、Ｚ軸方向の上方（＋Ｚ側）から－Ｚ側を見た場合を、平面視で見た場合と表現する。
【0016】
実施形態１
本発明の実施形態１を図１Ａ～図３に基づいて説明する。図１Ａは実施形態１に係る冷却装置２０の概略斜視図である。図１Ｂは、冷却装置２０の放熱部材３０を－Ｘ軸方向で見た場合の側面図である。
図１Ａに示すように、冷却装置２０は、放熱部材３０と、放熱部材３０の一部を収容するハウジング４０とを有する。冷却装置２０には、矢印Ａで示すように、冷却用流体（冷媒）が流入する。冷却装置２０内を流れた冷却用流体は、矢印Ｂで示すように、冷却装置２０から流出する。ハウジング４０は、冷却用流体の入口（図示せず）と出口４２を備える。符号３３は電子部品配置領域である。冷却用流体は、例えば、水である。
本発明の実施形態１を図１Ａ～図３に基づいて説明する。図１Ａは実施形態１に係る冷却装置２０の概略斜視図である。図１Ｂは、冷却装置２０の放熱部材３０を－Ｘ軸方向で見た場合の側面図である。
図１Ａに示すように、冷却装置２０は、放熱部材３０と、放熱部材３０の一部を収容するハウジング４０とを有する。冷却装置２０には、矢印Ａで示すように、冷却用流体（冷媒）が流入する。冷却装置２０内を流れた冷却用流体は、矢印Ｂで示すように、冷却装置２０から流出する。ハウジング４０は、冷却用流体の入口（図示せず）と出口４２を備える。符号３３は電子部品配置領域である。冷却用流体は、例えば、水である。
【0017】
放熱部材３０は、板材３２と、板材３２の下面３２ａから垂直に（－Ｚ軸方向に）延びる複数の柱状体３５とを有する。柱状体３５の形状及び配置については、図２及び図３を用いて後述する。尚、柱状体３５は第１凸部と称してもよい。また、下面３２ａは板材３２の第１表面と称してもよい。
板材３２は、例えば、銅板などの金属板である。柱状体３５は板材３２と一体であり、銅製である。放熱部材３０は鍛造により作られる。
板材３２の上面３２ｂは、下面３２ａの反対側の面であり、中央に電子部品配置領域３３を有する。上面３２ｂは板材３２の第２表面と称してもよい。電子部品配置領域３３には、図１Ｂに示すように、例えば、ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂ等の電子部品が設けられる。ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂ等の電子部品は、例えば、半田により板材３２に固定される。ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂ等の電子部品は使用すると発熱するので、発熱体と称してもよい。ＩＧＢＴはＩｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒの略である。
板材３２は、例えば、銅板などの金属板である。柱状体３５は板材３２と一体であり、銅製である。放熱部材３０は鍛造により作られる。
板材３２の上面３２ｂは、下面３２ａの反対側の面であり、中央に電子部品配置領域３３を有する。上面３２ｂは板材３２の第２表面と称してもよい。電子部品配置領域３３には、図１Ｂに示すように、例えば、ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂ等の電子部品が設けられる。ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂ等の電子部品は、例えば、半田により板材３２に固定される。ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂ等の電子部品は使用すると発熱するので、発熱体と称してもよい。ＩＧＢＴはＩｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒの略である。
【0018】
尚、図１Ｂでは、ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂが板材３２の上面３２ｂに直接取り付けられるように描かれているが、ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂと上面３２ｂとの間にサーマルシート等が設けられる場合もあるし、銅膜及びセラミック膜等が設けられる場合もある。つまり、本明細書で、上面３２ｂの説明において、下面３２ａの反対側の発熱体（ＩＧＢＴ３４ａ、ダイオード３４ｂ等）に上面３２ｂが接していると表現は、発熱体に直接接触する上面３２ｂだけでなく発熱体に間接的に接触する上面も含むとする。
図１ＡではＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂは省略されている。また、図１Ａでは放熱部材３０の柱状体３４はハウジング４０内に収容されているので、破線で描かれている。
図１ＡではＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂは省略されている。また、図１Ａでは放熱部材３０の柱状体３４はハウジング４０内に収容されているので、破線で描かれている。
【0019】
本実施形態の冷却装置２０は、ＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂ等の電子部品が使用されて発熱した場合に、発熱体である電子部品を冷却する装置である。板材３２の上面３２ｂに設けられたＩＧＢＴ３４ａ及びダイオード３４ｂ等が発熱した場合、当該熱は板材３２の上面３２ｂ側から下面３２ａに伝わり、下面３２ａ側から冷却用流体に放熱される。熱を受け取った冷却用流体は、ハウジング４０の出口４２から外部へ流れる。
【0020】
図２（ａ）は板材３２の下面３２ａの一部を示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の２ｂ－２ｂ矢視断面図であり、下面３２ａに立設された柱状体３５を示している。本実施形態では、柱状体３５は円柱である。柱状体３５の横断面の形状は、Ｚ軸方向において不変である。
図２（ａ）に示すように、柱状体３５はＸ軸方向及びＹ軸方向に所定の間隔をあけて多数設けられている。冷却用流体が流入する方向（矢印Ａの方向）から見ると、まず、Ｘ１列目に並んで設けられている複数の柱状体３５－１があり、Ｘ１列目の後ろ（下流側）にはＸ２列目に並んで設けられている複数の柱状体３５－２がある。そして、Ｘ２列目の後ろ（下流側）にはＸ３列目に並んで設けられている複数の柱状体３５－３がある。本実施形態では、柱状体３５のＸ列はＸ１列からＸ１２列まである。
矢印Ａの方向から見る、隣接する柱状体３５－１同士の間に、柱状体３５－２が位置しており、柱状体３５－３は柱状体３５－１に重なっている。尚、Ｘ列に直交するＹ列ではＹ１列からＹｉ列で柱状体３５が配置されているとする（図２（ａ）の一番上の列がＹｉ列）。本実施形態では、Ｘ列同士の間隔は等しく、Ｙ列同士の間隔も等しい。
図２（ａ）に示すように、柱状体３５はＸ軸方向及びＹ軸方向に所定の間隔をあけて多数設けられている。冷却用流体が流入する方向（矢印Ａの方向）から見ると、まず、Ｘ１列目に並んで設けられている複数の柱状体３５－１があり、Ｘ１列目の後ろ（下流側）にはＸ２列目に並んで設けられている複数の柱状体３５－２がある。そして、Ｘ２列目の後ろ（下流側）にはＸ３列目に並んで設けられている複数の柱状体３５－３がある。本実施形態では、柱状体３５のＸ列はＸ１列からＸ１２列まである。
矢印Ａの方向から見る、隣接する柱状体３５－１同士の間に、柱状体３５－２が位置しており、柱状体３５－３は柱状体３５－１に重なっている。尚、Ｘ列に直交するＹ列ではＹ１列からＹｉ列で柱状体３５が配置されているとする（図２（ａ）の一番上の列がＹｉ列）。本実施形態では、Ｘ列同士の間隔は等しく、Ｙ列同士の間隔も等しい。
【0021】
図２（ｂ）は、板材３２と、Ｘ１列目の柱状体３５－１と、Ｘ２列目の柱状体３５－２と、Ｘ３列目の柱状体３５－３と、を示している。
本実施形態では、図２の状態の板材３２の下面３２ａに、図３に示した溝３７を形成する。溝３７は板材３２に形成された凹部であり、本実施形態では直角三角形の断面形状を有している。溝３７の断面形状は直角三角形であるので、非対称である。尚、直角三角形の角部は滑らかな曲線状にしてもよい。板材３２の下面３２ａと複数の柱状体３５と溝３７とにより、矩形の放熱領域（放熱部）３１が形成される。
溝３７は本実施形態では１２本形成されている。１２本の溝３７は互いに平行である。各溝３７はＹ軸方向に延びている。溝３７の数は柱状体３５のＸ列の数（１２）と同じであり、１本の溝３７が１つのＸ列の柱状体３５の上流側に位置している。図３（ａ）から分かるように、溝３７は柱状体３５の間に位置していると言える。
本実施形態では、図２の状態の板材３２の下面３２ａに、図３に示した溝３７を形成する。溝３７は板材３２に形成された凹部であり、本実施形態では直角三角形の断面形状を有している。溝３７の断面形状は直角三角形であるので、非対称である。尚、直角三角形の角部は滑らかな曲線状にしてもよい。板材３２の下面３２ａと複数の柱状体３５と溝３７とにより、矩形の放熱領域（放熱部）３１が形成される。
溝３７は本実施形態では１２本形成されている。１２本の溝３７は互いに平行である。各溝３７はＹ軸方向に延びている。溝３７の数は柱状体３５のＸ列の数（１２）と同じであり、１本の溝３７が１つのＸ列の柱状体３５の上流側に位置している。図３（ａ）から分かるように、溝３７は柱状体３５の間に位置していると言える。
【0022】
板材３２の下面３２ａに形成された溝３７により、板材３２の下面３２ａの表面積が増大するので、放熱部材３０の放熱能力を向上することができる。また、矢印Ａの方向から板材３２の下面３２ａに流れる冷却用流体が溝３７に入ると、溝３７により渦流が生成される。溝３７が柱状体３５の列の上流に設けられているので、当該渦流により板材３２の下面３２ａからの放熱能力（熱交換能力）と柱状体３５の放熱能力が向上する。
【0023】
このように、本実施形態によれば、発熱する電子部品３４ａ、３４ｂを冷却する場合、従来のピン型冷却フィンの放熱能力よりも大きな放熱能力を発揮することができる。本実施形態では、放熱能力を向上するために、柱状体（ピン）３５の数を増やすのではなく、板材３２に溝３７を形成しているので、冷却用流体（冷媒）に対して大きな流体抵抗が生ずることはない。冷却用流体に対する流体抵抗が大きくないので、冷却用流体を冷却装置２０に供給するポンプの負担も増加しない。流体抵抗が大きくないので、冷却装置の入口における圧力と、出口４２における圧力との差を小さくすることができる。
【0024】
尚、本発明は上記した実施形態に限定されない。例えば、以下のような構成を採用してもよい。
（１）柱状体３５のＸ列の数は１２に限定されない。
（２）柱状体３５のＸ列同士の間隔は等しくなくてもよい。また、柱状体３５のＹ列同士の間隔は等しくなくてもよい。
（３）柱状体３５の横断面は円形に限定されず、例えば、多角形（三角形または四角形など）でもよいし、楕円形でもよい。
（４）柱状体３５の横断面の面積はＺ軸方向において変化してもよい。例えば、柱状体３５の断面は基部（下面３２ａ）から先端に向けて、テーパ状に変化してもよい。
（５）図３では溝３７は、冷却用流体の流れる方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びているが、溝３７はＸ軸方向に延びてもよい。
（６）図３では溝３７は互いに平行であるが、非平行でもよい。
（７）図３では溝３７の断面が三角形であるが、断面は半円形、半楕円形、または多角形でもよい。多角形の場合、角部は滑らかな曲面でもよい。
（１）柱状体３５のＸ列の数は１２に限定されない。
（２）柱状体３５のＸ列同士の間隔は等しくなくてもよい。また、柱状体３５のＹ列同士の間隔は等しくなくてもよい。
（３）柱状体３５の横断面は円形に限定されず、例えば、多角形（三角形または四角形など）でもよいし、楕円形でもよい。
（４）柱状体３５の横断面の面積はＺ軸方向において変化してもよい。例えば、柱状体３５の断面は基部（下面３２ａ）から先端に向けて、テーパ状に変化してもよい。
（５）図３では溝３７は、冷却用流体の流れる方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）に延びているが、溝３７はＸ軸方向に延びてもよい。
（６）図３では溝３７は互いに平行であるが、非平行でもよい。
（７）図３では溝３７の断面が三角形であるが、断面は半円形、半楕円形、または多角形でもよい。多角形の場合、角部は滑らかな曲面でもよい。
【0025】
実施形態２
本発明の実施形態２を図４に基づいて説明する。尚、実施形態１と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態１と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態１との相違点を主に説明する。
本発明の実施形態２を図４に基づいて説明する。尚、実施形態１と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態１と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態１との相違点を主に説明する。
【0026】
図４（ａ）は図３（ａ）に対応する図であり、図４（ｂ）は図３（ｂ）に対応する図である。図４（ａ）に示すように、実施形態２では柱状体３５のＸ列に溝３７Ａが形成されている。つまり、柱状体３５のＸ列同士の間（例えば、Ｘ１列目とＸ２列目の間）には溝が形成されていない。
図４（ａ）から分かるように、例えば、Ｘ１列を見ると、Ｙ軸方向に所定間隔で配置されている柱状体３５同士の間に溝３７Ａが形成されている。図４（ｂ）に示すように、本実施形態の溝３７Ａの断面は半円形である。
図４（ａ）から分かるように、例えば、Ｘ１列を見ると、Ｙ軸方向に所定間隔で配置されている柱状体３５同士の間に溝３７Ａが形成されている。図４（ｂ）に示すように、本実施形態の溝３７Ａの断面は半円形である。
【0027】
本実施形態においても、溝３７Ａにより、板材３２の下面３２ａの表面積が増大するので、放熱部材３０の放熱能力を向上することができる。また、矢印Ａの方向から板材３２の下面３２ａに流れる冷却用流体が溝３７Ａに入ると、溝３７Ａにより渦流が生成され、当該渦流により板材３２の下面３２ａからの放熱能力と柱状体３５の放熱能力を向上することができる。本実施形態でも、図２（ａ）の状態から柱状体（ピン）３５の数を増やしていないので、冷却用流体（冷媒）に対して大きな流体抵抗が生ずることはない。
【0028】
実施形態３
本発明の実施形態３を図５に基づいて説明する。尚、実施形態２と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態２と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態２との相違点を主に説明する。
本発明の実施形態３を図５に基づいて説明する。尚、実施形態２と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態２と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態２との相違点を主に説明する。
【0029】
図５（ａ）は図４（ａ）に対応する図であり、図５（ｂ）は図４（ｂ）に対応する図である。図５（ａ）に示すように、実施形態３では柱状体３５のＹ列に溝３７Ｂが形成されている。
図５（ａ）から分かるように、例えば、Ｙｉ列を見ると、Ｘ軸方向に所定間隔で配置されている柱状体３５同士の間に溝３７Ｂが形成されている。図５（ｂ）に示すように、本実施形態の溝３７Ｂの断面は矩形である。
図５（ａ）から分かるように、例えば、Ｙｉ列を見ると、Ｘ軸方向に所定間隔で配置されている柱状体３５同士の間に溝３７Ｂが形成されている。図５（ｂ）に示すように、本実施形態の溝３７Ｂの断面は矩形である。
【0030】
本実施形態においても、溝３７Ｂにより、板材３２の下面３２ａの表面積が増大するので、放熱部材３０の放熱能力を向上することができる。また、矢印Ａの方向から板材３２の下面３２ａに流れる冷却用流体が溝３７Ｂに入ると、溝３７Ｂにより渦流が生成され、当該渦流により板材３２の下面３２ａからの放熱能力と柱状体３５の放熱能力を向上することができる。図２（ａ）の状態から柱状体（ピン）３５の数を増やしていないので、冷却用流体（冷媒）に対して大きな流体抵抗が生ずることはない。
【0031】
実施形態４
本発明の実施形態４を図６に基づいて説明する。実施形態４は実施形態１の変形例である。尚、実施形態１と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態１と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態１との相違点を主に説明する。
本発明の実施形態４を図６に基づいて説明する。実施形態４は実施形態１の変形例である。尚、実施形態１と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態１と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態１との相違点を主に説明する。
【0032】
図６（ａ）は図３（ａ）に対応する図であり、図６（ｂ）は図３（ｂ）に対応する図である。図６（ｂ）を図３（ｂ）と比較すると分かるように、実施形態４の溝３７Ｃの断面形状は直角三角形であるが、大きさが実施形態１の溝３７と異なる。より詳しくは、実施形態４の溝３７ＣのＸ軸方向の大きさＤが、実施形態１の溝３７より大きく、且つ、溝３７ＣのＺ軸方向の大きさ（溝の深さ）も実施形態１の溝３７より大きい。実施形態４の溝３７Ｃの断面形状（直角三角形）は実施形態１の溝３７の断面形状と相似形である。
図６（ｂ）から分かるように、溝３７ＣはＸ１列の柱状体３５－1とＸ２列の柱状体３５－２を繋ぐように（接触するように）形成されている。
図６（ｂ）から分かるように、溝３７ＣはＸ１列の柱状体３５－1とＸ２列の柱状体３５－２を繋ぐように（接触するように）形成されている。
【0033】
本実施形態においても、溝３７Ｃにより、板材３２の下面３２ａの表面積が増大するので、放熱部材３０の放熱能力を向上することができる。また、矢印Ａの方向から板材３２の下面３２ａに流れる冷却用流体が溝３７Ｃに入ると、溝３７Ｃにより渦流が生成され、当該渦流により板材３２の下面３２ａからの放熱能力と柱状体３５の放熱能力を向上することができる。本実施形態の溝３７Ｃは実施形態１の溝３７より大きな溝であるので、実施形態１より大きな渦流を生成することができる。
【0034】
実施形態５
本発明の実施形態４を図７に基づいて説明する。実施形態５は実施形態４の変形例である。尚、実施形態４と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態４と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態４との相違点を主に説明する。
本発明の実施形態４を図７に基づいて説明する。実施形態５は実施形態４の変形例である。尚、実施形態４と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態４と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態４との相違点を主に説明する。
【0035】
図７（ａ）は図６（ａ）に対応する図であり、図７（ｂ）は図６（ｂ）に対応する図である。図７（ｂ）を図６（ｂ）と比較すると分かるように、実施形態５の溝３７Ｄの断面形状は矩形形である。図７（ｂ）から分かるように、溝３７ＤはＸ１列の柱状体３５－1とＸ２列の柱状体３５－２を繋ぐように（接触するように）形成されている。
【0036】
本実施形態においても、溝３７Ｄにより、板材３２の下面３２ａの表面積が増大するので、放熱部材３０の放熱能力を向上することができる。また、矢印Ａの方向から板材３２の下面３２ａに流れる冷却用流体が溝３７Ｄに入ると、溝３７Ｄにより渦流が生成され、当該渦流により板材３２の下面３２ａからの放熱能力と柱状体３５の放熱能力を向上することができる。
【0037】
実施形態６
本発明の実施形態６を図８に基づいて説明する。実施形態６は実施形態４の変形例である。尚、実施形態４と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態４と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態４との相違点を主に説明する。
本発明の実施形態６を図８に基づいて説明する。実施形態６は実施形態４の変形例である。尚、実施形態４と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態４と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態４との相違点を主に説明する。
【0038】
図８（ａ）は図６（ａ）に対応する図であり、図８（ｂ）は図６（ｂ）に対応する図である。図８（ａ）を図６（ａ）と比較すると分かるように、実施形態６では柱状体３５同士の間に小さな凸部４５が形成されている。図８（ｃ）は凸部４５の下面図であり、図８（ｄ）は凸部４５の斜視図である。矢印Ｃは冷却用流体を示している。柱状体３５を第１凸部と称する場合、凸部４５を第２凸部と称してよい。凸部４５の高さは柱状体３５より低い。凸部４５は小突起と称してもよい。凸部４５は全体として流線形形状を有している。
【0039】
図８（ｃ）及び図８（ｄ）から分かるように、凸部４５は７つの面４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆ、４５ｇを有している。面４５ａ及び面４５ｂは左右対称の五角形の面であり、冷却用流体Ｃが最初に接する面である。面４５ａ及び面４５ｂは、板材３２の下面３２ａから滑らかに－Ｚ方向に隆起している。また面４５ａと面４５ｂで規定される凸部４５の先端部は、所定の大きさの角度を有することで、広角の先端部を形成している。このような先端部により、冷却用流体Ｃに対する流体抵抗を小さくしている。
面４５ｃは、面４５ａ及び面４５ｂの後方（下流側）に位置する五角形の面であり、下面３２ａに向かって滑らかに延びる面である。面４５ｄ及び面４５ｅは、面４５ｃの左右に位置する四角形の面である。面４５ｄ及び面４５ｅは、下面３２ａに対して所定の角度で傾斜している。面４５ｆ及び面４５ｇは、左右対称の小さな三角形の面であり、面４５ｆは面４５ａと面４５ｄと下面３２ａとの間に形成され、面４５ｇは面４５ｂと面４５ｅと下面３２ａとの間に形成されている。面４５ｆ及び面４５ｇは下面３２ａに垂直な面である。冷却用流体Ｃが凸部４５に当たると、渦流が生成される。
面４５ｃは、面４５ａ及び面４５ｂの後方（下流側）に位置する五角形の面であり、下面３２ａに向かって滑らかに延びる面である。面４５ｄ及び面４５ｅは、面４５ｃの左右に位置する四角形の面である。面４５ｄ及び面４５ｅは、下面３２ａに対して所定の角度で傾斜している。面４５ｆ及び面４５ｇは、左右対称の小さな三角形の面であり、面４５ｆは面４５ａと面４５ｄと下面３２ａとの間に形成され、面４５ｇは面４５ｂと面４５ｅと下面３２ａとの間に形成されている。面４５ｆ及び面４５ｇは下面３２ａに垂直な面である。冷却用流体Ｃが凸部４５に当たると、渦流が生成される。
【0040】
本実施形態においては、溝３７Ｃと凸部４５により、板材３２の下面３２ａの表面積が増大するので、放熱部材３０の放熱能力を向上することができる。また、矢印Ａの方向から板材３２の下面３２ａに流れる冷却用流体Ｃが溝３７Ｃに入ると、溝３７Ｃにより渦流が生成され、当該渦流により板材３２の下面３２ａからの放熱能力と柱状体３５の放熱能力を向上することができる。さらに、凸部４５により冷却用流体の渦流が生成されるので、当該渦流により板材３２の下面３２ａからの放熱能力と柱状体３５の放熱能力を向上することができる。
【0041】
実施形態７
本発明の実施形態７を図９に基づいて説明する。実施形態７の冷却装置２０Ａは、実施形態４（図６）で説明した溝３７Ｃと同様な溝を有する放熱部材３０Ａを備える。図９（ａ）は放熱部材３０Ａの下面図であり、図９（ｂ）は放熱部材３０Ａの断面図（図９（ａ）の９ｂ－９ｂ矢視断面図）であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）の部分９ｃの拡大図である。尚、実施形態４と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態４と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態４との相違点を主に説明する。
本発明の実施形態７を図９に基づいて説明する。実施形態７の冷却装置２０Ａは、実施形態４（図６）で説明した溝３７Ｃと同様な溝を有する放熱部材３０Ａを備える。図９（ａ）は放熱部材３０Ａの下面図であり、図９（ｂ）は放熱部材３０Ａの断面図（図９（ａ）の９ｂ－９ｂ矢視断面図）であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）の部分９ｃの拡大図である。尚、実施形態４と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態４と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態４との相違点を主に説明する。
【0042】
図９（ａ）から分かるように、放熱部材３０Ａは、３つの放熱部３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを有する。放熱部３１ａ、３１ｂ及び３１ｃは、Ｘ軸方向に直列で配置されている。各放熱部３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、図６に示した放熱部３１とほぼ同じ構成を有する。本実施形態の放熱部材３０Ａは、実施形態４の放熱部材３０の約３倍のサイズを有し、本実施形態の柱状体３５の数は、実施形態４の柱状体３５の数の約３倍である。
【0043】
冷却用流体が矢印Ａの方向から冷却装置２０Ａに流入すると、冷却用流体は、まず、最上流の放熱部３１ａにより冷却され、続いて、中間の放熱部３１ｂにより冷却され、最後に、最下流の放熱部３１ｃにより冷却され、矢印Ｂのように冷却装置２０Ａから流出する。
【0044】
本実施形態では、実施形態４に比べて、放熱部材３０Ａが３つの放熱部３１ａ～３１ｃを有する（つまり、全体として放熱領域が広い）ので、放熱部材３０Ａの放熱能力が大きく、より多くの発熱体を冷却することができる。尚、冷却用流体の温度は下流に行くに伴い上昇するので、板材３２の上面３２ｂに設けられる発熱体の配置は、冷却用流体の温度上昇を考慮して決めることが好ましい。
【0045】
実施形態８
本発明の実施形態８を図１０に基づいて説明する。実施形態８の冷却装置２０Ｂは、実施形態５（図７）で説明した溝３７Ｄと同様な溝を有する放熱部材３０Ｂを備える。図１０（ａ）は放熱部材３０Ｂの下面図であり、図１０（ｂ）は放熱部材３０Ｂの断面図（図１０（ａ）の１０ｂ－１０ｂ矢視断面図）であり、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）の部分１０ｃの拡大図である。尚、実施形態５と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態５と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態５との相違点を主に説明する。
本発明の実施形態８を図１０に基づいて説明する。実施形態８の冷却装置２０Ｂは、実施形態５（図７）で説明した溝３７Ｄと同様な溝を有する放熱部材３０Ｂを備える。図１０（ａ）は放熱部材３０Ｂの下面図であり、図１０（ｂ）は放熱部材３０Ｂの断面図（図１０（ａ）の１０ｂ－１０ｂ矢視断面図）であり、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）の部分１０ｃの拡大図である。尚、実施形態５と共通する構成については、適宜、説明を省略する。また、実施形態５と同様な構成には同じ参照番号を付ける。以下の記載では、実施形態５との相違点を主に説明する。
【0046】
図１０（ａ）から分かるように、放熱部材３０Ｂは、３つの放熱部３１ｄ、３１ｅ及び３１ｆを有する。放熱部３１ｄ、３１ｅ及び３１ｆは、Ｘ軸方向に直列で配置されている。各放熱部３１ｄ、３１ｅ、３１ｆは、図７に示した放熱部３１とほぼ同じ構成を有する。つまり、本実施形態の放熱部材３０Ｂは、実施形態５の放熱部材３０の約３倍のサイズを有し、本実施形態の柱状体３５の数は、実施形態５の柱状体３５の数の約３倍である。
【0047】
冷却用流体が矢印Ａの方向から冷却装置２０Ｂに流入すると、冷却用流体は、まず、最上流の放熱部３１ｄにより冷却され、続いて、中間の放熱部３１ｅにより冷却され、最後に、最下流の放熱部３１ｆにより冷却され、矢印Ｂのように冷却装置２０Ｂから流出する。
【0048】
本実施形態では、実施形態５に比べて、放熱部材３０Ｂは３つの放熱部３１ｄ～３１ｆを有する（つまり、全体として放熱領域が広い）ので、放熱部材３０Ｂの放熱能力が大きく、より多くの発熱体を冷却することができる。尚、冷却用流体の温度は下流に行くに伴い上昇するので、板材３２の上面３２ｂに設けられる発熱体の配置は、冷却用流体の温度上昇を考慮して決めることが好ましい。
【0049】
尚、本発明は上記した本実施形態に限定されない。本発明は、例えば、以下のような構成を採用することもできる。
（１）冷却用流体は水以外でもよい（例えば、冷媒ＥＧＷ５０／５０）。
（２）発熱体は電子部品以外の物体でもよい。
（３）上記した放熱部材及び冷却装置の各構成並びに各実施形態は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
（１）冷却用流体は水以外でもよい（例えば、冷媒ＥＧＷ５０／５０）。
（２）発熱体は電子部品以外の物体でもよい。
（３）上記した放熱部材及び冷却装置の各構成並びに各実施形態は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0050】
２０…冷却装置
３０…放熱部材
３１…放熱部
３２…板材
３２ａ…板材の下面（第１表面）
３２ｂ…板材の上面（第２表面）
３４ａ…ＩＧＢＴ（発熱体）
３４ｂ…ダイオード（発熱体）
３５…柱状体（第１凸部）
３７…溝（凹部）
４０…ハウジング
４５…小さな凸部（第２凸部）
２０Ａ…冷却装置
３０Ａ…放熱部材
３１ａ～３１ｃ…放熱部
２０Ｂ…冷却装置
３０Ｂ…放熱部材
３１ｄ～３１ｆ…放熱部
３０…放熱部材
３１…放熱部
３２…板材
３２ａ…板材の下面（第１表面）
３２ｂ…板材の上面（第２表面）
３４ａ…ＩＧＢＴ（発熱体）
３４ｂ…ダイオード（発熱体）
３５…柱状体（第１凸部）
３７…溝（凹部）
４０…ハウジング
４５…小さな凸部（第２凸部）
２０Ａ…冷却装置
３０Ａ…放熱部材
３１ａ～３１ｃ…放熱部
２０Ｂ…冷却装置
３０Ｂ…放熱部材
３１ｄ～３１ｆ…放熱部
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】