JP5871197B2 - 冷却構造、渦流れ形成板成型装置及び渦流れ生成部の成型方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体やモータ等の電子機器を冷却するための冷却構造、渦流れ形成板成型装置及び渦流れ生成部の成型方法に関する。

この種の従来技術として、「冷却装置」とした名称において特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１に開示されている冷却装置は、電子部品に対し離反する方向に延長される複数の放熱部材を備え、この各放熱部材相互間を冷却用流体が通過することで、前記電子部品の冷却を行うものであり、それら複数の放熱部材の長さは、前記電子部品の発熱による熱伝導温度が低くなるに従って短くなるように形成されている。

また、上記複数の放熱部材の長さは、冷却用流体の流れ方向に沿って、電子部品の中央部から端部に向かって短くなるように形成されているとした記載がされている。

日本国特開２００３−８２６４号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載の冷却装置は、複数の放熱部材が、電子部品に対し離反する方向に延長され、かつ、放熱部材との流接面積を増加させることによる冷却を行うものであり、小型化の阻害原因になっているものである。

そこで本発明は、小型化を図りつつ、圧力損失の低減と伝熱性の向上を図ることができる冷却構造、渦流れ形成板成型装置及び渦流れ生成部の成型方法の提供を目的としている。

上記課題を解決するための本発明に係る冷却構造は、発熱体又は発熱体が配置された基材に冷却用流体を流通させることにより、その発熱体を冷却するものであり、上記冷却用流体の流通方向と交差する方向に延出し、かつ、その冷却用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部を形成しており、この渦流れ生成部は、複数の凹部を所定の間隔で配列したものであり、上記凹部の開口幅Ｗをせん断応力τ_ωと流体密度ρから計算されるせん断速度ｕ_τ＝（τ_ω／ρ）^１／２及び流速ｕ，上記流体密度ρ，レイノルズ数Ｒｅから計算される管摩擦係数の実験式Ｃ_ｆ＝τ_ω／（０．５ρｕ^２）＝０．７３Ｒｅ^{−０．２５}と動粘度νを用いて無次元化した値Ｗ^＋＝Ｗｕ_τ／νを２５〜３００の範囲としている。

同上の課題を解決するための本発明に係る渦流れ形成板成型装置は、上記のような冷却構造に形成される渦流れ生成部を渦流れ形成板に成型するものである。
本発明においては、上下動し渦流れ生成部を形成する上型と、固定された下型と、上型と下型との間に配した渦流れ形成板の外周縁部を押さえるためのスリーブと、このスリーブと下型間に背圧を与えるための背圧付与手段とを有し、そのスリーブと下型により背圧を付与し渦流れ形成板の外周縁部を押さえ、かつ、その渦流れ形成板に渦流れ生成部を上型と下型とにより成型している。

同上の課題を解決するための本発明に係る渦流れ生成部の成型方法は、上記した渦流れ形成板成型装置を用いたものである。
本発明においては、上型と下型との間に配した渦流れ形成板の外周縁部を、スリーブと下型により背圧を付与することにより押さえ、その渦流れ形成板に渦流れ生成部を上型と下型とにより成型している。

本発明によれば、冷却用流体の流通方向と交差する方向に延出し、かつ、その冷却用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部を形成しているので、小型，簡略化を図りつつ、圧力損失の低減と伝熱性の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る冷却構造を適用した冷却システムの構成を示す説明図である。 （Ａ）は、冷却システムの一部をなすインバータの構成を示す、図１に示すＩ‐Ｉ線に沿う断面図、（Ｂ）は、冷却器の流接面の説明図である。 図２（Ａ）に示すＩＩ‐ＩＩ線に沿う断面図である。 （Ａ）は、第一の変形例に係る渦流れ生成部を示す説明図、（Ｂ）は、第二の変形例に係る渦流れ生成部を示す説明図、（Ｃ）は、第三の変形例に係る渦流れ生成部を示す説明図、（Ｄ）は、第四の変形例に係る渦流れ生成部を示す説明図である。 従来型フィン形状に対する同一圧力損失での熱伝達倍率を示す図である。 冷却用流体の各流速における熱伝達率の平均値に対する熱伝達増加率を示す図である。 （Ａ）は、成型開始時の渦流れ形成板成型装置の部分斜視図、（Ｂ）は、成型完了時の渦流れ形成板成型装置の部分斜視図である。 （Ａ）は、渦流れ生成部を成型した渦流れ形成板の斜視図、（Ｂ）は、渦流れ形成板に形成した渦流れ生成部の形成面の裏面平面図である。 図８（Ｂ）に示す渦流れ形成板の渦流れ形成板の裏面の各位置における、中央を基準とした板の反り量を示す棒グラフである。 スリーブ、下型間に付与する背圧値と、上型、下型間に付与する成型荷重の時間的変化を示すグラフである。 （Ａ）は、渦流れ生成部を成型するための上型に形成した成型部の部分拡大断面図、（Ｂ）は、図２に包囲線ＩＩＩで示す部分の渦流れ生成部に相当する第一の他例に係る渦流れ生成部の拡大図である。 （Ａ）は、渦流れ生成部を成型するための上型に形成した成型部の部分拡大断面図、（Ｂ）は、図２に包囲線ＩＩＩで示す部分の渦流れ生成部に相当する第二の他例に係る渦流れ生成部の拡大図である。 （Ａ）は、渦流れ生成部を成型するための上型に形成した成型部の部分拡大断面図、（Ｂ）は、図２に包囲線ＩＩＩで示す部分の渦流れ生成部に相当する第三の他例に係る渦流れ生成部の拡大図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る冷却構造を適用した冷却システムの構成を示す説明図、図２（Ａ）は、冷却システムの一部をなすインバータの構成を示す、図１に示すＩ‐Ｉ線に沿う断面図、（Ｂ）は、冷却器の流接面の説明図である。また、図３は、図２（Ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

一例に係る冷却システムＡは、図１に示すように、ラジエータ１０、水冷式のモータ１１、ＤＣ‐ＤＣコンバータ１２、インバータ２０、電動ポンプ１３及びコントローラＢを有して構成されている。

水冷式のモータ１１、ＤＣ‐ＤＣコンバータ１２、インバータ２０及び電動ポンプ１３は、コントローラＢの出力側に接続されて、適宜制御されるようになっている。
コントローラＢは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース回路等からなるものであり、所要のプログラムの実行により所要の機能を発揮するようになっている。

本実施形態において示すインバータ２０は、直流電力から交流電力を電気的に生成する電力変換装置であり、図２（Ａ）に示すように、ウォータージャケット２１、冷却器２２、電気的な絶縁材２３、銅等で形成されたバスバー２４、半田層２５、銅・モリブデン等で形成された熱緩衝プレート２６、半田層２７及び発熱体である半導体チップ３０を順に積層した構成になっている。

このウォータージャケット２１の冷却流体流入側側壁２１ｄには、冷却流体を流入させるための流入口２１ｅが、また、冷却流体流出側側壁２１ｆには、冷却流体を流出させるための流出口２１ｇがそれぞれ形成されている。
このウォータージャケット２１には、上記流入口２１ｅ、流出口２１ｇを通じて図１，２に「α」で示す方向に冷却用流体が流通している。

冷却器２２は板体として形成されており、上記ウォータージャケット２１内に臨む流接面２２ａに本発明の一実施形態に係る冷却構造を採用している。
本発明の一実施形態に係る冷却構造は、発熱体である半導体チップ３０が配置された基材である冷却器２２に冷却用流体を流接させることにより、その半導体チップ３０を冷却する機能を有するものであり、上記冷却用流体の流通方向αと交差する方向βに延出し、かつ、その冷却用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部Ｃ１を形成している。

本実施形態においては、基材である冷却器２２に、上記した絶縁材２３、バスバー２４、半田層２５、緩衝プレート２６、半田層２７を介して発熱体である半導体チップ３０を載置している。
緩衝プレート２６は、半導体チップ３０との線膨張率の差を緩衝するためのものである。

渦流れ生成部Ｃ１は、冷却用流体の流通方向と交差する方向に延出し、かつ、その冷却用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる機能を有するものである。
本実施形態においては、複数の凹部としての断面半円形の溝２２ｂを上記冷却器２２の流接面２２ａ（図２参照）に所定の間隔にして連続させて形成したものである。
本実施形態においては、隣り合う二つの溝２２ｂ，２２ｂどうしが、これらを区画する内壁どうしが交差する所定の間隔で形成したものであり、以下の条件を満たすようにしている。

「凹部を連続させて形成」するとは、隣り合う凹部の内壁どうしを交差させる形態にした配列の他、それら隣り合う凹部の内壁どうしを交差させない形態のものを含む。
凹部の内壁どうしを交差させない形態の場合、隣り合う凹部の内壁の終端どうしを曲面等で滑らかに連続させるとよい。このように、内壁の終端どうしを曲面等で滑らかに連続させると機械加工を行いやすい。

「内壁どうしが交差する」とは、凹部を断面半円形の溝とした場合、これらの直径寸法毎に一定の間隔にして配列したときのように、内周壁面どうしが流接面上で当接する態様の他、上記直径寸法以下の間隔で配列した態様を含む。この場合、隣り合う溝の内周壁面どうしが、流接面以下において交差するようになる。
凹部の断面形状は、上記した断面半円形のものに限らず、不規則なものであってもよく、さらにそれらを組み合わせて配列してもよいことは勿論である。
すなわち、冷却用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる凹部であればよい。

「所定の間隔」は、一定の間隔にしたもの、複数の凹部の全部又はそれらの一部を不規則な間隔にしたものの双方を含んでいる。
隣り合う二つの溝２２ｂ，２２ｂどうしを、これらを区画する内壁どうしが交差する所定の間隔で配列形成することにより、溝２２ｂをより多く形成することができ、渦流れをより多く生成させることができる。

（１）溝（凹部）２２ｂの最大高さＨ（図２参照）を、流動条件であるレイノルズ数Ｒｅと代表長さｄから計算される壁面近傍の層流低層厚さδ_ｂ＝６３．５／（Ｒｅ^７／８）×ｄよりも大きくしている。

（２）溝２２ｂの開口幅Ｗをせん断応力τ_ωと流体密度ρから計算されるせん断速度ｕ_τ＝（τ_ω／ρ）^１／２及び流速ｕ，上記流体密度ρ，レイノルズ数Ｒｅから計算される管摩擦係数の実験式Ｃ_ｆ＝τ_ω／（０．５ρｕ^２）＝０．７３Ｒｅ^{−０．２５}と動粘度νを用いて無次元化した値Ｗ^＋＝Ｗｕ_τ／νを２５〜３００の範囲としている。

（３）溝２２ｂの最大高さＨが流接面から対向する流路面（底壁面２１ｃ）までの距離Ｘに対して小さくしている。
（４）冷却用流体の流通方向に直交する流路断面の最小流路断面積Ａと最大ぬれぶち長さＬから計算される代表長さｄ＝４Ａ／Ｌを大きくしている。
最小流路断面積Ａは、図３に示す輪郭線分Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により区画される断面積である。
輪郭線分Ｌ１，Ｌ３は、底壁面２１ｃと凸部２２ｃの頂部の間隔に一致する長さになっており、また、輪郭線分Ｌ２，Ｌ４は、溝２２ｂの長さになっている。
「ぬれぶち長さＬ」とは、図３に示すように、輪郭線分Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８で区画される流路断面における冷却用流体に接する輪郭線の長さのことである。
輪郭線分Ｌ５，Ｌ７は、底壁面２１ｃと凹部２２ｂの底部間の間隔に一致する長さになっており、また、輪郭線分Ｌ６，Ｌ８は、凹部２２ｂの長さになっている。

（５）代表長さｄ＝４Ａ／Ｌを０．００４以上としているとしているが、その代表長さｄ＝４Ａ／Ｌを０．００７以上とすることが好ましい。
（６）溝２２ｂの冷却用流体の流通方向αに直交する方向βの奥部の幅を無次元化した値Ｗ^＋が４０〜１５０の範囲にしている。

（７）凸側の先端に行くほど、冷却用流体の流通方向αに対する凸部の長さが小さくなり、流れ方向に対して凸部先端が平坦な領域が小さく、凹凸形状が冷却用流体の流れ方向に対して連続している。

以上の構成からなる冷却構造によれば、次の効果を得ることができる。
・冷却用流体の流通方向と交差する方向に延出し、かつ、その冷却用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部を形成しているので、その渦流れ生成部により生じさせた渦流れにより、発熱体又は発熱体が配置された基材近傍の冷却用流体を撹拌し伝熱の促進を図ることができる。

・溝２２ｂ（凹部）の最大高さＨを、流動条件であるレイノルズ数と代表長さｄから計算される壁面近傍の層流低層厚さδ_ｂ＝６３．５／（Ｒｅ^７／８）×ｄよりも大きくしているので、発熱体又は発熱体が配置された基材近傍の層流低層の厚さ以上で伝熱を促進させることができる。

溝２２ｂの開口幅Ｗをせん断応力τ_ωと流体密度ρから計算されるせん断速度ｕ_τ＝（τ_ω／ρ）^１／２及び流速ｕ，上記流体密度ρ，レイノルズ数Ｒｅから計算される管摩擦係数の実験式Ｃ_ｆ＝τ_ω／（０．５ρｕ^２）＝０．７３Ｒｅ^{−０．２５}と動粘度νを用いて無次元化した値Ｗ^＋＝Ｗｕ_τ／νを２５〜３００の範囲としているので、熱伝達効率を向上させることができる。

・冷却用流体の流通方向に直交する流路断面の最小流路断面積Ａと最大ぬれぶち長さＬから計算される代表長さｄ＝４Ａ／Ｌを０．００４以上としているので、壁面せん断の影響を小さくし圧力損失の増加を抑えることができる。

・冷却用流体の流通方向に交差する溝として形成することにより、流接面の上記流通方向と交差する方向全域において渦流れを形成することができ、これにより伝熱が促進される。

・冷却用流体が流れる面に開口した溝の幅を所定の値とすることにより、さらに伝熱性能を向上させることができる。
・冷却用流体の流通方向と直交する方向において連続した溝とすることにより、当該流通方向に対する渦の発生頻度を増加させ、伝熱を促進することができる。
・溝を冷却器の流接面に凹設することにより、冷却構造を適用した発熱体や基材のさらなる小型化を図ることができる。

次に、図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、渦流れ生成部の変形例について説明する。図４（Ａ）は、第一の変形例に係る渦流れ生成部を示す説明図、（Ｂ）は、第二の変形例に係る渦流れ生成部を示す説明図、（Ｃ）は、第三の変形例に係る渦流れ生成部を示す説明図、（Ｄ）は、第四の変形例に係る渦流れ生成部を示す説明図である。

図４（Ａ）に示す第一の変形例に係る渦流れ生成部Ｃ２は、直線的な溝４０を冷却用流体の流通方向αに互いに一定の間隔にして斜行形成したものである。
同図（Ｂ）に示す第二の変形例に係る渦流れ生成部Ｃ３は、ジクザグな溝４１を冷却用流体の流通方向αと互いに一定の間隔にして直交させたものである。

同図（Ｃ）に示す第三の変形例に係る渦流れ生成部Ｃ４は、波形の溝４２を冷却用流体の流通方向αと互いに一定の間隔にして直交させたものである。
同図（Ｄ）に示す第四の変形例に係る渦流れ生成部Ｃ５は、直線的かつ断続的な溝４３を冷却用流体の流通方向αと互いに一定の間隔にして直交させたものである。

図５は、従来型フィン形状に対する同一圧力損失での熱伝達倍率を示す図、図６は、冷却用流体の各流速における熱伝達率の平均値に対する熱伝達増加率を示す図である。
図５からに明らかなように、同一圧力損失での従来型フィンに対する伝熱性能が向上する溝幅が存在する。
また、図６から明らかなように、同一流速における直交溝の熱伝達率に対するＷ^＋の最適範囲が存在する。

上記した渦流れ生成部は、図７（Ａ），（Ｂ）に示す渦流れ形成板成型装置により成型している。図７（Ａ）は、成型開始時の渦流れ形成板成型装置の部分斜視図、（Ｂ）は、成型完了時の渦流れ形成板成型装置の部分斜視図である。また、図８（Ａ）は、渦流れ生成部を成型した渦流れ形成板の斜視図、（Ｂ）は、渦流れ形成板に形成した渦流れ生成部の形成面の裏面平面図である。

渦流れ形成板成型装置Ｄは、上述した渦流れ生成部Ｃ１（Ｃ２〜５）及び後述する渦流れ生成部Ｃ６〜８を冷却器である渦流れ形成板６０に成型するものである。
この渦流れ形成板成型装置Ｄは、上下動し渦流れ生成部Ｃ１〜Ｃ８を形成する上型５０と、固定された下型５１と、それら上型５０と下型５１との間に配した渦流れ形成板６０の外周縁部６０ａ（図８参照）を押さえるためのスリーブ５２と、このスリーブ５２と下型５１間に背圧を与える背圧付与手段５３とを有している。

本実施形態において示す渦流れ形成板６０は、延性を有する銅又は銅合金からなるが、他の延性材料を用いてもよい。このような銅又は銅合金により渦流れ形成板６０を形成することにより、渦流れ生成部Ｃを容易に成型することができる。

「渦流れ形成板６０の外周縁部６０ａ」は、図８（Ａ）に示すように、渦流れ生成部Ｃ１（Ｃ２〜Ｃ８）を囲繞する外側の領域である。
スリーブ５２は、上記外周縁部６０ａに当接する肉厚にした円環形に形成されている。

本実施形態において示す背圧付与手段５３は、背圧を付与するための油圧シリンダ５４と、この油圧シリンダ５４によってスリーブ５２を押圧するための押圧部材５５とから構成している。
なお、油圧シリンダ５４は、図示しないコントローラの出力側に接続されて、スリーブ５２と下型５１間に所要の背圧を付与するように駆動制御されるようになっている。また、上型５０にも、油圧シリンダ５６が接続させているとともに、上記コントローラの出力側に接続されて適宜に駆動されるようになっている。

上記の構成からなる渦流れ形成板成型装置Ｄを用いた渦流れ生成部の成形方法は、上型５０と下型５１との間に配した渦流れ形成板６０の外周縁部６０ａを、スリーブ５２と下型５１により背圧を与えることにより押さえ、その渦流れ形成板６０に渦流れ生成部Ｃを上型５０と下型５１とにより成形することを内容としている。

図９は、図８（Ｂ）に示す渦流れ形成板の裏面の各位置における、中央を基準とした板の反り量を示す棒グラフ、図１０は、スリーブと下型間に付与する背圧値と、上型と下型間に付与する成型荷重の時間的変化を示すグラフである。

図９に示す棒グラフは、図８（Ｂ）に示す渦流れ形成板６０の渦流れ生成部の裏面の各位置「左上」,「中央上」,「右上」,「左中」,「右中」,「左下」,「中央下」,「右下」における「中央中」を基準とした板の反り量を示している。

スリーブ５２と下型５１間には、図１０に示すように、成型開始からほぼ一定の背圧が付与され、また、上型５０と下型５１間には、時間経過とともに次第に大きな荷重を付与している。
上記のようなほぼ一定の背圧値にした下型５１とスリーブ５２により、渦流れ形成板６０の外周縁部６０ａを押圧しつつ、渦流れ生成部Ｃ１（Ｃ２〜Ｃ８）を成型することにより、図9に示すように、その渦流れ形成板６０の反りを０．１ｍｍ以下にすることができる。
従って、渦流れ形成板６０を矯正する等の追加の加工をすることなく、半導体等をそのまま実装することができる。

次に、隣接する凹部間に形成される凸部の他の形態について、図１１〜１３を参照して説明する。図１１〜１３は、隣接する凹部間に形成される凸部の先端を一定の曲率半径からなる曲面に形成したものを示す部分拡大図である。図１１（Ａ），（Ｂ）〜図１３（Ａ），（Ｂ）の各図（Ａ）は、渦流れ生成部を成型するための上型に形成した成型部の部分拡大断面図、（Ｂ）は、図２に包囲線ＩＩＩで示す部分の渦流れ生成部に相当する第一〜第三の他例に係る渦流れ生成部の拡大図である。

図１１（Ｂ）に示す第一の他例に係る渦流れ生成部Ｃ６は、冷却用流体の流通方向αと交差する方向に延出し、かつ、その冷却用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる機能を有するものである。
本実施形態においては、複数の凹部としての一定の曲率にした断面半円形の溝６０ｂと、この溝６０ｂと同じ曲率にした凸部６０ｃを上記渦流れ形成板６０の流接面６０ｄに一定の間隔Ｐ１にして連成したものである。
この場合、（Ａ）に示す上型５０の成型部５０ａは、上記溝６０ｂに対応する凸部５０ｃ及び上記凸部６０ｃに対応する凹部５０ｂの曲率をそれぞれ同一にしている。
「凸部先端」は、渦流れ生成部Ｃ６の成型に寄与する部分である。
上型５０の凹部５０ｂの曲率半径を０．２ｍｍ以上にすると、ワイヤーカットで加工する上で好ましい。

図１２（Ｂ）に示す第二の他例に係る渦流れ生成部Ｃ７は、複数の凹部としての一定の曲率にした断面半円形の溝６０ｂ´と、この溝６０ｂ´よりも大きい曲率にした凸部６０ｃ´を上記渦流れ形成板６０の流接面６０ｄに一定の間隔Ｐ１´にして連成したものである。
この場合、（Ａ）に示す上型５０の成型部５０ａは、上記溝６０ｂ´に対応する凸部５１ｃ´及び上記凸部６０ｃ´に対応する凹部５０ｂ´の曲率をそれぞれ同一にしている。

図１３（Ｂ）に示す第三の他例に係る渦流れ生成部Ｃ８は、複数の凹部としての一定の曲率にした断面半円形の溝６０ｂ″と、この溝６０ｂ″よりも大きい曲率にした凸部６０ｃ″を上記渦流れ形成板６０の流接面６０ｄに一定の間隔Ｐ１″にして連成したものである。
この場合、（Ａ）に示す下型５０の成型部５０ａは、上記溝６０ｂ″に対応する凸部５１ｃ″及び上記凸部６０ｃ″に対応する凹部５０ｂ″の曲率をそれぞれ同一にしている。

図７〜図１３に記載した各渦流れ生成部によれば、上記した効果の他、次の効果を得ることができる。
・隣接する凹部間に形成される凸部先端を一定の曲率半径からなる曲面に形成していることにより、エロージョンによる摩耗を抑制できるとともに、渦流れ生成部の加工を容易に行うことができる。
また、型の割れや欠けの発生を抑制でき、凸部先端に角部がないので、表面に防錆被膜を形成する場合に、平均膜厚の管理を容易に行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
上述した実施形態においては、発熱体が配置された基材に冷却用流体を流通させることにより、その発熱体を冷却する冷却構造の例として、冷却構造をインバータに適用した例について説明したが、発熱体としてのモータ等に直接適用してもよいことは勿論である。

２２ 基材（冷却器）
３０ 発熱体
５０ 上型
５１ 下型
５２ スリーブ
５３ 背圧付与手段
６０ 渦流れ形成板
６０ａ 外周縁部
６０ｃ，６０ｃ´，６０ｃ″ 凸部
Ｃ１〜Ｃ８ 渦流れ生成部

Claims (14)

1. 発熱体又は発熱体を配置した基材に冷却用流体を流接させることにより、その発熱体を冷却する冷却構造において、
   上記冷却用流体の流通方向と交差する方向に延出し、かつ、その冷却用流体の流通速度に応じて渦流れを生じさせる渦流れ生成部を形成しており、
   この渦流れ生成部は、複数の凹部を所定の間隔で配列したものであり、
   上記凹部の開口幅Ｗをせん断応力τ_ωと流体密度ρから計算されるせん断速度ｕ_τ＝（τ_ω／ρ）^１／２及び流速ｕ，上記流体密度ρ，レイノルズ数Ｒｅから計算される管摩擦係数の実験式Ｃ_ｆ＝τ_ω／（０．５ρｕ^２）＝０．７３Ｒｅ^{−０．２５}と動粘度νを用いて無次元化した値Ｗ^＋＝Ｗｕ_τ／νを２５〜３００の範囲としていることを特徴とする冷却構造。
2. 凹部の最大高さＨを、流動条件であるレイノルズ数Ｒｅと代表長さｄから計算される壁面近傍の層流低層厚さδ_ｂ＝６３．５／（Ｒｅ^７／８）×ｄよりも大きくしている請求項１に記載の冷却構造。
3. 凹部の最大高さＨを、これの開口面から対向する流路面までの距離Ｘに対して小さくしている請求項１に記載の冷却構造。
4. 冷却用流体の流通方向に直交する流路断面の最小流路断面積Ａと最大ぬれぶち長さＬから計算される代表長さｄ＝４Ａ／Ｌを０．００４以上としている請求項３に記載の冷却構造。
5. 冷却用流体の流通方向に直交する流路断面の最小流路断面積Ａと最大ぬれぶち長さＬから計算される代表長さｄ＝４Ａ／Ｌを０．００７以上としている請求項４に記載の冷却構造。
6. 凹部の冷却用流体の流通方向に直交する方向の幅を無次元化した値Ｗ^＋を４０〜１５０の範囲にしている請求項４又は５に記載の冷却構造。
7. 隣り合う二つの凹部を、これらを区画する内壁どうしが交差するように形成している請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷却構造。
8. 渦流れ生成部は、発熱体又は発熱体を配置した基材の冷却用流体に流接する流接面に凹設した溝である請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷却構造。
9. 凹部の断面形状を半円形にしている請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷却構造。
10. 隣接する凹部間に形成される凸部先端を一定の曲率半径からなる曲面に形成している請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷却構造。
11. 凸部先端の曲率半径を０．２ｍｍ以上にしている請求項１０に記載の冷却構造。
12. 渦流れ生成部を銅又は銅合金からなる渦流れ形成板に成形している請求項１〜１１のいずれか１項に記載の冷却構造。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の冷却構造に形成される渦流れ生成部を渦流れ形成板に成形する渦流れ形成板成型装置において、
    上下動し渦流れ生成部を形成するための上型と、
    固定された下型と、
    上型と下型との間に配した渦流れ形成板の外周縁部を押さえるためのスリーブと、
    そのスリーブと下型間に背圧を与える背圧付与手段とを有し、
    背圧を付与したスリーブと下型によって渦流れ形成板の外周縁部を押さえ、かつ、その渦流れ形成板に渦流れ生成部を上型と下型とにより成形することを特徴とする渦流れ形成板成型装置。
14. 請求項１３に記載の渦流れ形成板成型装置を用いた渦流れ生成部の成形方法において、
    上型と下型との間に配した渦流れ形成板の外周縁部を、背圧を与えられたスリーブと下型により押さえ、その渦流れ形成板に渦流れ生成部を上型と下型とにより成形することを特徴とする渦流れ生成部の成形方法。

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