特開 2024-168548 冷却装置

(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】P2024168548

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/427 20060101AFI20241128BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241128BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 B

H05K7/20 N

F28D15/02 L

F28D15/02 102C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085312

(22)【出願日】2023-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003177

【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 淳

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AA07

5E322AA10

5E322DA04

5E322EA10

5E322FA01

5F136CC17

5F136CC18

5F136FA02

5F136FA03

(57)【要約】

【課題】冷却装置の冷却性能のさらなる向上を図る。
【解決手段】冷却装置は、発熱体からの熱を受ける受熱部と、受熱部から延びる長尺状の熱輸送部と、熱輸送部の延びる方向に互いに間隔をあけて配置される複数のフィンと、を備え、複数のフィンのそれぞれは、第１方向の端である第１端と第１方向とは反対の第２方向の端である第２端とを有し、第１端と第２端との間で熱輸送部に固定される板状のベース部と、第１端に接続されており、第１方向に向かうに従って受熱部に近づくようにベース部に対して傾斜する第１傾斜部と、第２端に接続されており、第２方向に向かうに従って受熱部から遠ざかるようにベース部に対して傾斜する第２傾斜部と、を有し、第２傾斜部の第１方向での端が第２端よりも第１方向に位置し、第２傾斜部の第１方向での端と第２端との間の距離は、第１傾斜部の第２方向での端と第１端との間の距離よりも長い。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却対象となる発熱体からの熱を受ける受熱部と、
前記受熱部から延びる長尺状の熱輸送部と、
前記熱輸送部に接続されており、前記熱輸送部の延びる方向に互いに間隔をあけて配置される複数のフィンと、を備え、
前記複数のフィンのそれぞれは、
第１方向の端である第１端と前記第１方向とは反対の第２方向の端である第２端とを有し、前記第１端と前記第２端との間で前記熱輸送部に固定される板状のベース部と、
前記第１端に接続されており、前記第１方向に向かうに従って前記受熱部に近づくように前記ベース部に対して傾斜する第１傾斜部と、
前記第２端に接続されており、前記第２方向に向かうに従って前記受熱部から遠ざかるように前記ベース部に対して傾斜する第２傾斜部と、を有し、
前記第２傾斜部の前記第１方向での端が前記第２端よりも前記第１方向に位置し、
前記第２傾斜部の前記第１方向での端と前記第２端との間の距離は、前記第１傾斜部の前記第２方向での端と前記第１端との間の距離よりも長い、
冷却装置。

【請求項2】

前記第２傾斜部の前記第１方向での端と前記第２端との間の距離は、前記第１端と前記第２端との間の距離に等しい、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記第１端の長さは、前記第２端の長さよりも長い、
請求項１または請求項２に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記ベース部は、前記第１端の両端と前記第２端の両端とを直線的に結ぶ１対の側面をさらに有する、
請求項３に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記第２傾斜部の前記第２方向での端と前記第２端との間の距離は、前記第１傾斜部の前記第１方向での端と前記第１端との間の距離よりも短い、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項6】

前記ベース部に対する前記第２傾斜部の傾斜角度は、前記ベース部に対する前記第１傾斜部の傾斜角度よりも大きい、
請求項１に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、空気の対流を利用した放熱により半導体素子等の発熱体を冷却する自冷式の冷却装置が記載される。特許文献１に記載の冷却装置は、冷却対象となる発熱体からの熱を受ける受熱部と、受熱部から上方に延びる長尺状の熱輸送部と、互いに間隔をあけて熱輸送部に沿って設けられる複数のフィンと、を備える。ここで、複数のフィンのそれぞれは、熱輸送部に固定される板状の第１部分と、第１部分の一端に連なる板状の第２部分と、第１部分の他端に連なる板状の第３部分と、を備える。第２部分は、前記第１部分に連なる一端が反対側の他端よりも上方に位置するように傾斜する。第３部分は、前記第１部分に連なる一端が反対側の他端よりも下方に位置するように傾斜する。複数のフィンのそれぞれにおいて、第３部分の長さが第２部分の長さよりも短い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２３―１４６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の装置では、第３部分の冷却に対する寄与が第２部分の冷却に対する寄与よりも小さいことから、前述のように第３部分の長さを第２部分の長さよりも短くすることにより、冷却性能の向上と低コスト化との両立が図られる。

【0005】

しかし、特許文献１では、第３部分の形状と冷却に対する寄与との関係について何ら言及されていない。このため、特許文献１に記載の装置では、第３部分の形状が最適化されておらず、さらなる冷却性能の向上を図るうえで改善の余地がある。

【0006】

以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、冷却装置のさらなる冷却性能の向上を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る冷却装置は、冷却対象となる発熱体からの熱を受ける受熱部と、前記受熱部から延びる長尺状の熱輸送部と、前記熱輸送部に接続されており、前記熱輸送部の延びる方向に互いに間隔をあけて配置される複数のフィンと、を備え、前記複数のフィンのそれぞれは、第１方向の端である第１端と前記第１方向とは反対の第２方向の端である第２端とを有し、前記第１端と前記第２端との間で前記熱輸送部に固定される板状のベース部と、前記第１端に接続されており、前記第１方向に向かうに従って前記受熱部に近づくように前記ベース部に対して傾斜する第１傾斜部と、前記第２端に接続されており、前記第２方向に向かうに従って前記受熱部から遠ざかるように前記ベース部に対して傾斜する第２傾斜部と、を有し、前記第２傾斜部の前記第１方向での端が前記第２端よりも前記第１方向に位置し、前記第２傾斜部の前記第１方向での端と前記第２端との間の距離は、前記第１傾斜部の前記第２方向での端と前記第１端との間の距離よりも長い。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る冷却装置の構成例を示す側面図である。

【図2】第１実施形態のフィンの斜視図である。

【図3】第１実施形態のフィンの側面図である。

【図4】第１実施形態のフィンを平面に展開した状態を示す図である。

【図5】フィンのベース部の幅比とフィンの後縁部の温度の相対値との関係を示す図である。

【図6】フィンのベース部の幅比とフィンの熱伝達率の相対値との関係を示す図である。

【図7】フィンのベース部の幅比とフィンの放熱量の相対値との関係を示す図である。

【図8】第２実施形態のフィンの斜視図である。

【図9】第２実施形態のフィンの側面図である。

【図10】第２実施形態のフィンを平面に展開した状態を示す図である。

【図11】変形例１のフィンの斜視図である。

【図12】変形例１のフィンの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。

【0010】

１．第１実施形態
１－１．冷却装置の概要
図１は、第１実施形態に係る冷却装置１の構成例を示す側面図である。冷却装置１は、発熱体１００を冷却する自冷式の冷却装置である。「自冷式」とは、送風機等を用いた強制冷却ではなく、空気の自然対流を利用して冷却対象を冷却する方式のことをいう。図１には、冷却装置１の冷却対象である発熱体１００が二点鎖線で示される。

【0011】

発熱体１００は、例えば、鉄道車両、自動車または家庭用電気機械等に搭載されるインバーターまたは整流器等のパワーエレクトロニクス製品に搭載されるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体素子である。なお、発熱体１００は、冷却を必要とする物体であればよく、パワー半導体素子に限定されず、例えば、駆動または通電等により発熱する他の電気部品または電子部品でもよい。

【0012】

冷却装置１は、受熱部１０と熱輸送部２０と複数のフィン３０とを備える。以下、図１に基づいて、冷却装置１の各部の概略を説明する。

【0013】

なお、以下の説明は、便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向とは反対の方向がＸ２方向である。Ｙ軸に沿う一方向がＹ１方向であり、Ｙ１方向とは反対の方向がＹ２方向である。Ｙ２方向は、「第１方向」の一例であり、Ｙ１方向は、「第２方向」の一例である。Ｚ軸に沿う一方向がＺ１方向であり、Ｚ１方向とは反対の方向がＺ２方向である。

【0014】

ただし、実空間でのＺ軸の向きは、冷却装置１の設置姿勢に応じて決められる。例えば、冷却装置１の使用時において、典型的には、Ｚ軸が鉛直線であり、Ｚ１方向が鉛直上方に相当し、Ｚ２方向が鉛直下方に相当する。以下では、単に「上方」とは、鉛直線に沿う方向での位置を示しており、鉛直上方および鉛直斜め上方の双方を概念として含む。同様に、単に「下方」とは、鉛直線に沿う方向での位置を示しており、鉛直下方および鉛直斜め下方の双方を概念として含む。

【0015】

受熱部１０は、冷却対象である発熱体１００からの熱を受ける構造体である。受熱部１０は、発熱体１００に熱的に接続される。受熱部１０は、例えば、発熱体１００に接するように配置される。受熱部１０は、熱伝導性に優れる材料で構成される。受熱部１０の具体的な構成材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。

【0016】

図１に示す例では、受熱部１０が直方体であり、Ｘ軸に直交する１対の面とＹ軸に直交する１対の面とＺ軸に直交する１対の面とを有する。なお、受熱部１０の形状は、図１に示す例に限定されず、任意である。

【0017】

受熱部１０は、中実であってもよいし、中空であってもよい。受熱部１０が中空である場合、受熱部１０内には、冷媒が貯留されてもよい。当該冷媒としては、例えば、水等の水系冷媒、メタノール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒、エチレングリコール等のグリコール系冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、およびブタン等の炭化水素系冷媒等が挙げられる。なお、当該冷媒には、必要に応じて、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤または炭化水素系界面活性剤等の界面活性剤等が添加されてもよい。

【0018】

熱輸送部２０は、受熱部１０から延びる長尺状の部材であり、受熱部１０からの熱を輸送する。熱輸送部２０は、熱伝導性に優れる材料で構成される。熱輸送部２０の具体的な構成材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。熱輸送部２０は、例えば、受熱部１０に対してロウ付け等により固定される。

【0019】

図１に示す例では、熱輸送部２０が受熱部１０のＺ１方向を向く面に接続され、Ｚ１方向に延びる棒状部材である。熱輸送部２０は、中実であってもよいし、中空であってもよい。なお、熱輸送部２０の形状は、図１に示す例に限定されず、任意である。

【0020】

熱輸送部２０が中空である場合、熱輸送部２０をヒートパイプとして用いることができる。ここで、前述のように受熱部１０が冷媒を貯留する場合、熱輸送部２０内の空間は、受熱部１０内の空間に連通させることにより、当該冷媒の液相および気相の移動経路として機能させてもよい。また、熱輸送部２０は、中空である場合、当該移動経路として機能する空間のほか、当該空間を介して受熱部１０内の空間に連通する幅広の空間を有してもよい。当該幅広の空間は、当該冷媒を凝縮させるための空間として用いてもよい。

【0021】

複数のフィン３０のそれぞれは、熱輸送部２０に接続され、熱輸送部２０の延びる方向に対して交差する方向に広がる形状の部材であり、熱輸送部２０からの熱を外部へ放熱する。複数のフィン３０は、熱輸送部２０の延びる方向に互いに間隔をあけて配置される。各フィン３０は、熱伝導性に優れる材料で構成される。フィン３０の具体的な材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたはこれらのいずれかの合金等の金属材料が挙げられる。各フィン３０は、例えば、熱輸送部２０に対して拡管、圧入、接着剤、ネジ止め、ロウ付けまたは溶接等により固定される。

【0022】

図１に示す例では、複数のフィン３０がＺ軸に沿う方向に等間隔で配置される。また、各フィン３０は、概略的にＹ１方向に向かうに従ってＺ１方向に向かうように傾斜する形状をなす。具体的には、複数のフィン３０のそれぞれがベース部３１と第１傾斜部３２と第２傾斜部３３とを有する。各フィン３０の形状の詳細については、後に図２から図８に基づいて説明する。なお、複数のフィン３０の形状は、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。また、熱輸送部２０に接続されるフィン３０の数は、図１に示す例に限定されず、任意である。また、複数のフィン３０の間隔は、等間隔でなくともよい。

【0023】

以上の概略構成の冷却装置１では、発熱体１００からの熱を受けた受熱部１０の熱が熱輸送部２０を介して各フィン３０に移動する。そして、各フィン３０とその周囲の空気との間で熱交換が行われる。ここで、前述のように各フィン３０が概略的にＹ１方向に向かうに従ってＺ１方向に向かうように傾斜するので、Ｚ軸が鉛直軸となるように冷却装置１を配置した場合、隣り合う２つのフィン３０の間の空気は、フィン３０に沿って円滑に流れる。このため、前述の熱交換の効率化が図られる。

【0024】

また、冷却装置１では、後述するようにフィン３０の形状が最適化されることにより、この点でも、前述の熱交換の効率化が図られる。これにより、冷却装置１の冷却性能の向上が図られる。

【0025】

１－２．フィン３０の形状
図２は、第１実施形態のフィン３０の斜視図である。図３は、第１実施形態のフィン３０の側面図である。図４は、第１実施形態のフィン３０を平面に展開した状態を示す図である。なお、図３では、Ｘ２方向にみたフィン３０が示される。図４では、Ｚ軸に直交する平面にフィン３０を展開した状態が示される。

【0026】

図２から図４に示すように、フィン３０は、ベース部３１と第１傾斜部３２と第２傾斜部３３とを有する。

【0027】

ベース部３１は、フィン３０の一部であってフィン３０を熱輸送部２０に固定するための板状部分である。ベース部３１は、第１端３１ａと第２端３１ｂと１対の側面３１ｃとを有する。第１端３１ａは、ベース部３１のＹ２方向の端である。第２端３１ｂは、ベース部３１のＹ１方向の端である。１対の側面３１ｃは、第１端３１ａの両端と第２端３１ｂの両端とを結ぶ。ベース部３１は、第１端３１ａと第２端３１ｂとの間で熱輸送部２０に固定される。

【0028】

図２に示す例では、ベース部３１がＺ軸に沿う方向を厚さ方向とする平板状をなしており、ベース部３１には、孔３１ｄが設けられる。孔３１ｄは、ベース部３１を厚さ方向に貫通する貫通孔である。孔３１ｄには、熱輸送部２０が挿入される。ベース部３１は、孔３１ｄに熱輸送部２０が挿入された状態で、拡管、圧入、接着剤、ネジ止め、ロウ付けまたは溶接等により熱輸送部２０に固定される。ベース部３１は、冷却装置１の使用時において、水平面に沿うように配置される。

【0029】

図２に示す例では、ベース部３１の厚さ方向にみて、ベース部３１が第１端３１ａおよび第２端３１ｂによる１対の辺と１対の側面３１ｃによる１対の辺とを有する四角形をなす。ここで、第１端３１ａおよび第２端３１ｂのそれぞれがＸ軸に沿って延びており、第１端３１ａの長さＷ１ａと第２端３１ｂの長さＷ１ｂとが互いに等しい。また、１対の側面３１ｃのそれぞれがＹ軸に沿って延びており、１対の側面３１ｃのＹ軸に沿う長さが互いに等しい。このように、本実施形態では、ベース部３１のＸ軸に沿う方向での幅Ｗ１が一定である。

【0030】

なお、ベース部３１の形状は、図２に示す例に限定されない。例えば、Ｚ軸に沿う方向にみて１対の側面３１ｃのそれぞれが屈曲または湾曲した形状であってもよい。

【0031】

第１傾斜部３２は、フィン３０の一部であってベース部３１の第１端３１ａに接続される板状部分である。第１傾斜部３２は、第１端３１ａからＹ２方向成分およびＺ２方向成分を有する方向に延びており、Ｙ２方向に向かうに従って受熱部１０に近づくようにベース部３１に対して傾斜する。すなわち、冷却装置１の使用時において、第１傾斜部３２は、ベース部３１から近づくに従って上方に向かうように水平面に対して傾斜する。このため、空気が第１傾斜部３２に沿ってベース部３１に向かうように流れやすい。

【0032】

ベース部３１に対する第１傾斜部３２の傾斜角度θ１は、０°よりも大きく、かつ、９０°よりも小さければよいが、１０°以上７０°以下であることが好ましく、２０°以上５０°以下であることがより好ましい。傾斜角度θ１がこのような範囲内にあることにより、互いに同一形状の複数のフィン３０を用いても、互いに隣り合う２つのフィン３０のベース部３１間の間の距離を過度に大きくせずに、互いに隣り合う２つのフィン３０の第１傾斜部３２間の距離を好適に設定することができる。

【0033】

第１傾斜部３２は、端３２ａ、３２ｂと１対の側面３２ｃとを有する。端３２ａは、第１傾斜部３２のＹ２方向での端である。端３２ｂは、第１傾斜部３２のＹ１方向の端であり、端３２ａよりもＺ２方向に位置する。１対の側面３２ｃは、端３２ａの両端と端３２ｂの両端とを結ぶ。

【0034】

図２に示す例では、第１傾斜部３２の厚さ方向にみて、第１傾斜部３２が端３２ａおよび端３２ｂによる１対の辺と１対の側面３２ｃによる１対の辺とを有する四角形をなす。ここで、端３２ａおよび端３２ｂのそれぞれがＸ軸に沿って延びる。本実施形態では、端３２ｂがベース部３１の第１端３１ａと同一直線上に位置する。また、１対の側面３２ｃのそれぞれがＹ軸に沿って延びる。本実施形態では、第１傾斜部３２のＸ軸に沿う方向での幅Ｗ２が一定である。

【0035】

なお、第１傾斜部３２の形状は、図２に示す例に限定されない。例えば、第１傾斜部３２は、端３２ｂから端３２ａに向かうに従って幅Ｗ２の狭くなる形状であってもよい。

【0036】

第２傾斜部３３は、フィン３０の一部であってベース部３１の第２端３１ｂに接続される板状部分である。第２傾斜部３３は、第２端３１ｂからＹ１方向成分およびＺ１方向成分を有する方向に延びており、Ｙ１方向に向かうに従って受熱部１０から遠ざかるようにベース部３１に対して傾斜する。すなわち、冷却装置１の使用時において、第２傾斜部３３は、ベース部３１から遠ざかるに従って上方に向かうように水平面に対して傾斜する。このため、空気が第２傾斜部３３に沿ってベース部３１から遠ざかるように流れやすい。

【0037】

ベース部３１に対する第２傾斜部３３の傾斜角度θ２は、０°よりも大きく、かつ、９０°よりも小さければよいが、１０°以上７０°以下であることが好ましく、２０°以上５０°以下であることがより好ましい。傾斜角度θ２がこのような範囲内にあることにより、互いに同一形状の複数のフィン３０を用いても、互いに隣り合う２つのフィン３０のベース部３１間の間の距離を過度に大きくせずに、互いに隣り合う２つのフィン３０の第２傾斜部３３間の距離を好適に設定することができる。

【0038】

ここで、傾斜角度θ２は、傾斜角度θ１と等しくてもよいし、傾斜角度θ１と異なってもよい。傾斜角度θ２は、傾斜角度θ１と異なる場合、傾斜角度θ１よりも大きいことが好ましい。この場合、傾斜角度θ２が傾斜角度θ１以下である態様に比べて、互いに隣り合う２つのフィン３０の第２傾斜部３３間の昇温した空気がベース部３１から離れる方向に円滑に流れる。一方、ベース部３１に対する第１傾斜部３２の傾斜角度θ１をベース部３１に対する第２傾斜部３３の傾斜角度θ２よりも小さくすることにより、互いに隣り合う２つのフィン３０の第１傾斜部３２間へ空気が流れ込みやすい。以上から、フィン３０全体の放熱性能を向上させることができる。

【0039】

第２傾斜部３３は、端３３ａ、３３ｂと１対の側面３３ｃとを有する。端３３ａは、第２傾斜部３３のＹ２方向での端である。端３３ｂは、第２傾斜部３３のＹ１方向の端であり、端３３ａよりもＺ２方向に位置する。そして、第２傾斜部３３は、端３３ａと端３３ｂとの間でベース部３１の第２端３１ｂに接続される。１対の側面３３ｃは、端３３ａの両端と端３３ｂの両端とを結ぶ。

【0040】

図２に示す例では、端３３ａおよび端３３ｂのそれぞれがＸ軸に沿って延びる。また、１対の側面３３ｃのそれぞれがＹ軸に沿って延びる。本実施形態では、第２傾斜部３３のＸ軸に沿う方向での幅Ｗ３は、前述の第１傾斜部３２のＸ軸に沿う方向での幅Ｗ２と等しい。

【0041】

なお、第２傾斜部３３の形状は、図２に示す例に限定されない。例えば、第２傾斜部３３は、端３３ｂから端３３ａに向かうに従って幅Ｗ３の狭くなる形状であってもよい。

【0042】

図２および図３に示すように、第２傾斜部３３のＹ２方向での端３３ａが第２端３１ｂよりもＹ２方向に位置する。このため、図３に示すように、第２傾斜部３３は、第２端３１ｂを境界として区分される２つの部分３３１、３３２を有する。部分３３１は、第２傾斜部３３の一部であって第２端３１ｂよりもＹ１方向に位置する部分である。部分３３２は、第２傾斜部３３の一部であって第２端３１ｂよりもＹ２方向に位置する部分である。部分３３２は、昇温した空気が流れるＹ１方向に相対するように先端を突出していることから、前縁効果により高い熱伝達が得られ、第２傾斜部３３での放熱性能の向上に寄与する。

【0043】

そこで、第２傾斜部３３のＹ２方向での端３３ａと第２端３１ｂとの間の距離Ｄ３２は、第１傾斜部３２のＹ１方向での端３２ｂと第１端３１ａとの間の距離Ｄ２２よりも長い。これにより、部分３３２による放熱量を多くすることができる。なお、距離Ｄ３２は、端３３ａと第２端３１ｂとの間の第２傾斜部３３すなわち部分３３２に沿う長さに相当する。

【0044】

本実施形態では、前述のように第１傾斜部３２の端３２ｂが第１端３１ａと同一直線上に位置するため、距離Ｄ２２は、ゼロである。したがって、第１傾斜部３２は、第１端３１ａよりもＹ２方向に位置する部分３２１のみで構成されており、第１端３１ａよりもＹ１方向に位置する部分を有しない。

【0045】

ここで、第２傾斜部３３のＹ１方向での端３３ｂと第２端３１ｂとの間の距離Ｄ３１は、第１傾斜部３２のＹ２方向での端３２ａと第１端３１ａとの間の距離Ｄ２１よりも短いことが好ましい。この場合、第２傾斜部３３に比べて冷却に対する寄与の大きい第１傾斜部３２による冷却が促進されるので、フィン３０全体の放熱性能を向上させることができる。なお、距離Ｄ３１は、端３３ｂと第２端３１ｂとの間の第２傾斜部３３すなわち部分３３１に沿う長さに相当する。また、距離Ｄ２１は、端３２ａと第１端３１ａとの間の第１傾斜部３２すなわち部分３２１に沿う長さに相当する。

【0046】

本実施形態では、第２傾斜部３３のＹ２方向での端３３ａと第２端３１ｂとの間の距離Ｄ３２は、第１端３１ａと第２端３１ｂとの間の距離Ｄ１に等しい。このため、金属板の打抜き加工により好適な形状のフィン３０を容易に製造することができる。ここで、「等しい」とは、厳密に等しい場合のほか、製造誤差等の誤差程度の相違を有する場合を含む。当該相違には、後述の切込みＳＬ１の幅程度の差が含まれる。

【0047】

以上のようなフィン３０のベース部３１、第１傾斜部３２および第２傾斜部３３は、図４に示すように、平面に展開したとき、切込みＳＬ１を有する一枚の板のように配置される。このため、金属板の打抜き加工等によりフィン３０を容易に製造することができる。

【0048】

ここで、図４中の一点鎖線で示す部分を山折りすることにより、第１端３１ａが形成される。また、図４中の破線で示す部分を谷折りすることにより、第２端３１ｂが形成される。また、切込みＳＬ１は、切込みＳＬａ、ＳＬｂで構成される。切込みＳＬａは、第１傾斜部３２の端３２ｂと第２傾斜部３３の端３３ａとを形成するための隙間である。図４に示す例では、切込みＳＬａが第１端３１ａの延長線に沿って延びており、切込みＳＬａの幅が一定である。切込みＳＬｂは、ベース部３１の側面３１ｃと第２傾斜部３３の部分３３２の内側の側面とを形成するための隙間である。図４に示す例では、切込みＳＬｂは、切込みＳＬａの内側の端からＹ１方向に延びており、切込みＳＬｂの幅が一定である。なお、切込みＳＬａ、ＳＬｂが幅の異なる部分を有してもよい。

【0049】

図５は、フィン３０のベース部３１の幅比Ｗ１／Ｗ３とフィン３０の後縁部である端３３ｂの温度の相対値との関係を示す図である。図５では、幅Ｗ２および幅Ｗ３のそれぞれを２３０ｍｍとし、かつ、冷却装置１を発熱体１００の冷却に使用した場合の幅Ｗ３に対する幅Ｗ１の比である幅比Ｗ１／Ｗ３と端３３ｂの温度の相対値との関係が示される。当該相対値は、幅Ｗ１が６０ｍｍである場合（幅比Ｗ１／Ｗ３が０．２６１である場合）の端３３ｂの温度を基準（１．０００）とした相対値である。

【0050】

図５に示すように、幅比Ｗ１／Ｗ３が大きくなるほど、すなわち、幅Ｗ１が大きくなるほど、ベース部３１から第２傾斜部３３への熱移動が多くなるので、端３３ｂの温度が高くなる。したがって、第２傾斜部３３と空気との温度差を大きくすることにより、第２傾斜部３３による放熱性能を高める観点からすると、幅Ｗ１を大きくすることが好ましい。

【0051】

図６は、フィン３０のベース部３１の幅比Ｗ１／Ｗ３とフィン３０の熱伝達率の相対値との関係を示す図である。図６では、幅Ｗ２および幅Ｗ３のそれぞれを２３０ｍｍとし、かつ、冷却装置１を発熱体１００の冷却に使用した場合の幅比Ｗ１／Ｗ３とフィン３０の熱伝達率の相対値との関係が示される。当該相対値は、幅Ｗ１が６０ｍｍである場合（幅比Ｗ１／Ｗ３が０．２６１である場合）のフィン３０の熱伝達率を基準（１．０００）とした相対値である。

【0052】

図６に示すように、幅比Ｗ１／Ｗ３が小さくなるほど、すなわち、幅Ｗ１が小さくなるほど、第２傾斜部３３の面積が部分３３２の拡大に伴って大きくなるので、フィン３０の熱伝達率が高くなる。言い換えると、幅Ｗ１が大きくなるほど、第２傾斜部３３において放熱への寄与の高い部分３３２の領域が狭くなるので、熱伝達率が小さくなる。したがって、部分３３２による放熱性能を高める観点からすると、幅Ｗ１を小さくすることが好ましい。

【0053】

ここで、フィンの熱伝達率をｈとし、フィン３０からの放熱量をＱとし、フィン３０の伝熱面積をＡとし、フィン３０と空気との温度差をΔＴとしたとき、Ｑ＝ｈ×Ａ×ΔＴの関係を満たす。

【0054】

この関係からもわかるように、放熱量Ｑを高めるうえで、幅Ｗ１には、トレードオフの関係がある。

【0055】

図７は、フィン３０のベース部３１の幅比Ｗ１／Ｗ３とフィン３０の放熱量の相対値との関係を示す図である。図７では、幅Ｗ２および幅Ｗ３のそれぞれを２３０ｍｍとし、かつ、冷却装置１を発熱体１００の冷却に使用した場合の幅比Ｗ１／Ｗ３とフィン３０の放熱量の相対値との関係が示される。当該相対値は、幅Ｗ１が６０ｍｍである場合（幅比Ｗ１／Ｗ３が０．２６１である場合）のフィン３０の放熱量を基準（１．０００）とした相対値である。

【0056】

図７に示すように、放熱量Ｑを高める観点から、幅Ｗ３に対する幅Ｗ１の幅比（Ｗ１／Ｗ３）は、０．３５以上０．８０以下であることが好ましく、０．４２以上０．７０以下であることがより好ましい。

【0057】

以上の冷却装置１では、第１傾斜部３２がＹ２方向に向かうに従って受熱部１０に近づくようにベース部３１に対して傾斜するので、空気が第１傾斜部３２に沿ってベース部３１に向かうように流れやすい。また、第２傾斜部３３がＹ１方向に向かうに従って受熱部１０から遠ざかるようにベース部３１に対して傾斜するので、空気が第２傾斜部３３に沿ってベース部３１から遠ざかるように流れやすい。このように、第１傾斜部３２および第２傾斜部３３の傾斜による、空気がフィン３０に沿って円滑に流れる。このため、フィン３０と空気との間での熱交換の効率化が図られる。

【0058】

そのうえ、第２傾斜部３３のＹ２方向での端３３ａが第２端３１ｂよりもＹ２方向に位置するので、第２傾斜部３３が第２端３１ｂよりもＹ２方向に位置する部分３３２を有する。部分３３２は、第２傾斜部３３での放熱性能の向上に寄与する。しかも、第２傾斜部３３のＹ２方向での端３３ａと第２端３１ｂとの間の距離Ｄ３２が第１傾斜部３２のＹ１方向での端３２ｂと第１端３１ａとの間の距離Ｄ２２よりも長いので、部分３３２による放熱量を多くすることができる。この結果、部分３３２による放熱性能の向上が好適に図られる。以上から、冷却装置１のさらなる放熱性能の向上を図ることができる。

【0059】

２．第２実施形態
以下、本開示の第２実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用および機能が前述の実施形態と同様である要素については、前述の実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

【0060】

図８は、第２実施形態のフィン３０Ａの斜視図である。図９は、第２実施形態のフィン３０Ａの側面図である。図１０は、第２実施形態のフィン３０Ａを平面に展開した状態を示す図である。本実施形態は、第１実施形態のフィン３０に代えてフィン３０Ａを用いること以外は、第１実施形態と同様である。

【0061】

フィン３０Ａは、第１実施形態のベース部３１および第２傾斜部３３に代えてベース部３１Ａおよび第２傾斜部３３Ａを有すること以外は、第１実施形態のフィン３０と同様に構成される。

【0062】

ベース部３１Ａは、第１端３１ａの長さＷ１ａが第２端３１ｂの長さＷ１ｂよりも長いこと以外は、第１実施形態のベース部３１と同様に構成される。ここで、ベース部３１Ａの厚さ方向にみて、ベース部３１Ａが第１端３１ａおよび第２端３１ｂによる１対の底辺と１対の側面３１ｃによる１対の脚とを有する台形をなす。

【0063】

このように、第１端３１ａの長さＷ１ａが第２端３１ｂの長さＷ１ｂよりも長いことにより、ベース部３１から第１傾斜部３２への熱移動をベース部３１から第２傾斜部３３への熱移動に比べて多くすることができる。この結果、第１端３１ａの長さＷ１ａが第２端３１ｂの長さＷ１ｂ以下である態様に比べて、第２傾斜部３３に比べて冷却に対する寄与の大きい第１傾斜部３２による冷却が促進されるので、フィン３０全体の放熱性能を向上させることができる。また、第２端３１ｂの長さＷ１ｂを第１端３１ａの長さＷ１ａよりも短くすることにより、第２傾斜部３３が第２端３１ｂよりもＹ２方向に位置する部分３３２の面積を大きくすることができる。この結果、第２傾斜部３３による放熱性能の向上を図ることもできる。

【0064】

また、このように長さＷ１ａが長さＷ１ｂよりも長い態様において、１対の側面３１ｃが第１端３１ａの両端と第２端３１ｂの両端とを直線的に結ぶことにより、第１端３１ａの両端と第２端３１ｂの両端とを結ぶ１対の側面が屈曲または湾曲した形状である態様に比べて、ベース部３１Ａから第１傾斜部３２への熱移動を円滑に行うことができる。

【0065】

本実施形態において、第１傾斜部３２による冷却を促進させる観点から、第１端３１ａの長さＷ１ａは、第１傾斜部３２の幅Ｗ２に対して、１／２以上であることが好ましい。一方、第２傾斜部３３Ａによる冷却を促進させる観点から、第２端３１ｂの長さＷ１ｂは、第２傾斜部３３Ａの幅Ｗ３に対して、１／２未満であることが好ましい。なお、ベース部３１Ａの幅Ｗ１は、ベース部３１Ａの平均幅として捉えればよく、例えば、長さＷ１ａと長さＷ１ｂとの合計の１／２である。

【0066】

以上のようなフィン３０Ａのベース部３１、第１傾斜部３２Ａおよび第２傾斜部３３Ａは、図１０に示すように、平面に展開したとき、切込みＳＬ２を有する一枚の板のように配置される。このため、金属板の打抜き加工等によりフィン３０Ａを容易に製造することができる。

【0067】

ここで、図１０中の一点鎖線で示す部分を山折りすることにより、第１端３１ａが形成される。また、図１０中の破線で示す部分を谷折りすることにより、第２端３１ｂが形成される。また、切込みＳＬ２は、切込みＳＬｃ、ＳＬｄで構成される。切込みＳＬｃは、第１傾斜部３２の端３２ｂと第２傾斜部３３の端３３ａとを形成するための隙間である。図１０に示す例では、第１実施形態の切込みＳＬａと同様、切込みＳＬｃが第１端３１ａの延長線に沿って延びており、切込みＳＬｃの幅が一定である。ただし、切込みＳＬｃの長さは、第１実施形態の切込みＳＬａの長さよりも短い。切込みＳＬｄは、ベース部３１Ａの側面３１ｃと第２傾斜部３３Ａの部分３３２の内側の側面とを形成するための隙間である。図１０に示す例では、切込みＳＬｄは、切込みＳＬｃの内側の端からＹ１方向に対して傾斜した方向に延びており、切込みＳＬｄの幅が一定である。なお、切込みＳＬｃ、ＳＬｄが幅の異なる部分を有してもよい。

【0068】

以上の第２実施形態によっても、部分３３２による放熱性能の向上を好適に図ることにより、冷却装置のさらなる放熱性能の向上を図ることができる。

【0069】

３．変形例
本開示は前述の実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、実施形態および各変形例を適宜組み合わせてもよい。

【0070】

３－１．変形例１
前述の実施形態では、第１傾斜部３２が第１端３１ａよりもＹ１方向に位置する部分を有しない態様が例示されるが、この態様に限定されず、第１傾斜部３２が第１端３１ａよりもＹ１方向に位置する部分を有してもよい。以下、その構成例を説明する。

【0071】

図１１は、変形例１のフィン３０Ｂの斜視図である。図１２は、変形例１のフィン３０Ｂの側面図である。変形例１は、第１実施形態のフィン３０に代えてフィン３０Ｂを用いること以外は、第１実施形態と同様である。

【0072】

フィン３０Ｂは、第１実施形態の第１傾斜部３２および第２傾斜部３３に代えて第１傾斜部３２Ｂおよび第２傾斜部３３Ｂを有すること以外は、第１実施形態のフィン３０と同様に構成される。

【0073】

第１傾斜部３２Ｂは、端３２ｂがベース部３１の第１端３１ａよりもＹ１方向に位置すること以外は、第１実施形態の第１傾斜部３２と同様に構成される。このため、図１２に示すように、第１傾斜部３２Ｂは、部分３２１だけでなく部分３２２を有する。すなわち、第１傾斜部３２Ｂは、第１端３１ａを境界として区分される２つの部分３２１、３２２を有する。部分３２１は、第１傾斜部３２の一部であって第１端３１ａよりもＹ２方向に位置する部分である。部分３２２は、第１傾斜部３２の一部であって第１端３１ａよりもＹ１方向に位置する部分である。部分３２２は、部分３２１よりも空気の流れる方向での下流に位置するため、部分３３２のように放熱性能の向上には寄与しない。

【0074】

第２傾斜部３３Ｂは、端３３ａとベース部３１の第２端３１ｂとの間の距離Ｄ３２が第１実施形態に比べて小さいこと以外は、第１実施形態の第２傾斜部３３Ｂと同様に構成される。

【0075】

ここで、距離Ｄ３２は、距離Ｄ２２よりも長い。これにより、距離Ｄ３２が距離Ｄ２２以下である態様に比べて、部分３３２による放熱量を多くすることができる。この結果、部分３３２による放熱性能の向上が好適に図られる。

【0076】

また、距離Ｄ３２と距離Ｄ２２との合計は、第１端３１ａと第２端３１ｂとの間の距離Ｄ１に等しい。このため、金属板の打抜き加工により好適な形状のフィン３０Ｂを容易に製造することができる。ここで、「等しい」とは、厳密に等しい場合のほか、製造誤差等の誤差程度の相違を有する場合を含む。当該相違には、前述の切込みＳＬ１の幅程度の差が含まれる。

【0077】

以上のようなフィン３０Ｂは、例えば、前述の第１実施形態の切込みＳＬａの位置をＹ２方向にずらすことにより、金属板の打抜き加工により製造される。

【0078】

以上の変形例１によっても、部分３３２による放熱性能の向上を好適に図ることにより、冷却装置のさらなる放熱性能の向上を図ることができる。

【0079】

３－２．変形例２
前述の実施形態では、フィン３０、３０Ａを金属板の打抜き加工により製造する態様が例示されるが、この態様に限定されず、フィン３０、３０Ａが溶接等により製造されてもよい。

【0080】

３－３．変形例３
前述の実施形態では、第１傾斜部３２の幅Ｗ２と第２傾斜部３３、３３Ａの幅Ｗ３とが互いに等しい態様が例示されるが、この態様に限定されず、幅Ｗ２と幅Ｗ３とが互いに異なってもよい。この場合、第２傾斜部３３、３３Ａに対する冷却に対する寄与の大きい第１傾斜部３２による放熱量を大きくする観点から、幅Ｗ２が幅Ｗ３よりも大きいことが好ましい。

【0081】

３－４．変形例４
前述の実施形態では、フィン３０、３０Ａの厚さが一定である態様が例示されるが、この態様に限定されず、フィン３０、３０Ａが厚さの異なる部分を有してもよい。

【符号の説明】

【0082】

１…冷却装置、１０…受熱部、２０…熱輸送部、３０…フィン、３０Ａ…フィン、３０Ｂ…フィン、３１…ベース部、３１Ａ…ベース部、３１ａ…第１端、３１ｂ…第２端、３１ｃ…側面、３１ｄ…孔、３２…第１傾斜部、３２Ａ…第１傾斜部、３２Ｂ…第１傾斜部、３２ａ…端、３２ｂ…端、３２ｃ…側面、３３…第２傾斜部、３３Ａ…第２傾斜部、３３Ｂ…第２傾斜部、３３ａ…端、３３ｂ…端、３３ｃ…側面、１００…発熱体、３２１…部分、３２２…部分、３３１…部分、３３２…部分、Ｄ１…距離、Ｄ２１…距離、Ｄ２２…距離、Ｄ３１…距離、Ｄ３２…距離、ＳＬ１…切込み、ＳＬ２…切込み、ＳＬａ…切込み、ＳＬｂ…切込み、ＳＬｃ…切込み、ＳＬｄ…切込み、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅、Ｗ３…幅、θ１…傾斜角度、θ２…傾斜角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】