JP2021000835A

JP2021000835A - ヒートパイプ機能付成形金型

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Publication number: JP2021000835A
Application number: JP2020156145A
Authority: JP
Inventors: 憲生多田; Norio Tada
Original assignee: Gifu Tadaseiki Co Ltd
Current assignee: Gifu Tadaseiki Co Ltd
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2021-01-07

Abstract

【課題】金型に分散する熱量を少なくし、薄手の合成樹脂の射出成形体であっても、金型の特定部分のみ部分的に冷却したり、加熱したりすることができ、小型化可能な成形金型の提供。【解決手段】合成樹脂を成形する射出成形体を金属粉体で積層造形されてなる金型６０に形成された射出成形体７０を冷却する冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂと、冷媒路と熱的に結合しており、金型に対する熱移動を自在としたヒートパイプ機能構成体は、ヒートパイプ機能構成体を構成する金属パイプを省略して、一端を金型に形成した長孔４１とし、他端を前記冷媒路側に配設して作動液を封止する構造体とし、ヒートパイプ機能のみを持たせたものである。【選択図】図１７

Description

本発明は、合成樹脂の射出成形の際に使用される金型の冷却または加熱に関するもので、詳しくは、それら冷却機構及び加熱機構を含んだヒートパイプを用いた成形金型に関するものである。この発明のヒートパイプ機能付成形金型は、金型を流れる溶融樹脂の流れ、溶融樹脂の温度を制御するヒートパイプ機能付成形金型に属するものである。
なお、ここでは、冷却を前提に説明するが、金型の要部加熱についても基本的に同一であるから、ここでは、冷却のみを前提に説明する。

図１は従来の狭い位置で薄手の合成樹脂で射出成形する概念を説明する断面図、図２は更に狭い位置で薄手の合成樹脂で射出成形する概念を説明する断面図、図３は他の従来の射出成形の概念を説明する断面図である。
図１乃至図３は射出成形の対象が針状の山で掲載されている針状突起部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄである場合の成形の仕方を説明するものである。
一般に、図１乃至図３に示すような射出成形体３の対象が針状突起部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄである場合、金型１及び図２に示す入子２との間に射出成形体３が形成されるように配置し、入子２の内部には上部で折り返す冷媒路６を形成し、入子２を内部から冷やすように形成されている。冷媒の通路として形成された冷媒路６は入子２の中心にドリル穴４ａを穿設し、ドリル穴４ａには１／２断面となる位置に遮蔽板５が配設されている。冷媒路６を通過する冷媒が、右方向から入ると、遮蔽板５で進路を変更されて、直角に上昇し、遮蔽板５の上端でＵターンし、下降して左方に流れる。

この冷却方法は、冷媒路６に近い金型１、他の金型１ａは、冷媒路６を通過する冷媒によって冷却されるが、常に金型１、金型１ａが冷えるように冷媒を流して冷却状態としておいても、入子２付近の図１に示すＰ点付近では熱がこもり、射出成形がうまくいかない場合がある。
針状突起部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが長い場合には、図２に示すように、射出成形体３の全体を入子２の全長よりも若干短くし、射出成形体３の全体を冷媒路６で冷却している。即ち、入子２の上部で折り返す冷媒路６を形成し、入子２を太い冷媒路６ａ、細い冷媒路６ｂで冷やすようにしている。しかし、冷媒路６ｂは先端に行くほど細くなること、先端では冷媒の流速が乱れ、酸化物等により流路詰まりが発生する確率が高くなる。

そこで、流路詰まりが生じないように、一般には冷媒路６を通過する冷媒を酸化し難い材料としているが、それでも異物等により流路詰まりが生じる場合がある。
また、冷媒路６を複数個直列に接続し、供給圧力を上げ、詰まり難さの条件を設定する方法を選択する当業者もいる。しかし、この直列接続された１個が流路詰まりを起こすと、必要な流量を確保できなくなるという問題点がある。
また、逆に、並列に接続する方法を採用すると、各冷媒路６の流体抵抗により、圧力バランスの調整が難しくなる。また、射出成形を繰り返した後、熱のこもりが生じた後、流路詰まりが発見できるものであるから、針状突起部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの成形ロスに無駄が生じざるを得ない。

更に、冷媒路６の直径方向に冷媒を循環させる遮蔽板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを挿入し、冷媒の流れる距離を長くすることにより、冷却能力を上げている。金型１，１ａを流れる溶融樹脂の流れを左右する温度の制御は、樹脂製品に肉厚の薄い材料の冷却、樹脂製品の細い先端部分までを冷却することは困難である。例えば、図３のように、樹脂製品の開口径Ｌ₁が小さい場合、更に、上部中央の径Ｌ₂では冷媒の温度の影響が伝わり難くなる。
図３に示す金型のａ点の温度は低いが、金型のｂ点の温度はａ点の温度よりも低くならない。金型のｂ点の温度はａ点の温度よりも低くならないばかりか、樹脂製品で断熱され、そこに熱がこもり、冷却できない箇所が生じることになる。

そこで、冷媒路６の直径を細くすることにより、冷媒の流れる流路を樹脂製品の冷媒路６に近付けて冷却する方法が考えられる。例えば、図３のように、射出成形体３の開口径Ｌ₁から細管を挿入し、射出成形体３から放熱する方法がある。
このとき、細管を流れる冷媒の流動抵抗が細管より高くなる。したがって、流動抵抗の高さにより、細管を流れる冷媒の量が低減され、流れる冷媒の量が低減するから、冷却能力を上げることができない。
即ち、図１の欠点を解消するために金型１，１ａの先端部まで冷媒を通すとすると、その細管の内径は細くなり、毛細管に近似したものとなるから、その細管を直列に繋げば流動抵抗が大きくて、流量を稼ぐことができない。更に、細管は詰まる可能性が高く実用化できない。
したがって、図４に示す直列接続した細管を配設するにしても、射出成形体３の径を小さくするには限度があることを示している。

図１乃至図３の従来例の欠点は、図４に示す細管の直接接続にあるから、図５のように、細管の並列接続をすれば、図１乃至図３の欠点が回避されるように思われる。当然ながら、並列回路を構成すれば、金型１，１ａの細い先端部に通した毛細管の流れと本流６Ａと本流６Ｂの流れとの間に並列接続すれば、直接接続よりも冷却流量は増加でき、流量を稼ぐことができる。しかし、細管が詰まる可能性が高いことに違いはない。
加えて、細管が複数本配設され、それらの長さが均一であっても、その配設位置によってベルヌーイの定理により、流体圧、流量が異なり、金型１，１ａの温度を均一に冷却するには、その流量制御理論が確立されておらず不明である。

そこで、図６のように、ヒートパイプ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄによって金型１，１ａの熱エネルギーを射出成形体３の冷媒に移動させる方法を検討する余地が出てくる。しかし、金型１，１ａとヒートパイプを別々に製造して、それらを一体化すると、大型化となり、金型の細い先端部に通した細管とする技術が十分に生きてこない。また、ヒートパイプ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄとしての細管は異物が詰まる可能性が低く、また、３Ｄプリンターでこれらを一体化すれば、小型で高機能のものが得られる。

ここで、従来技術を特許・実用新案公報から抽出すると、特許文献１を挙げることができる。
特許文献１の技術は、図７に示すように、金型１Ａと金型１Ｂのキャビティ面１Ｃの背後に設けられたノズル室１Ｄと、ノズル室１Ｄに連通し外部に接続された外部接続通路１Ｅと、ノズル室１Ｄに配設され炭酸ガスをノズル室１Ｄのキャビティ面１Ｃ側へ向けて噴射するノズル１Ｆと、炭酸ガス供給手段からノズル１Ｆへ炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給通路１Ｇとを有し、一つの射出成形体を成形する射出成形の１ショットにおいて、溶融樹脂がキャビティ１Ｈへ注入され始めた後に、炭酸ガスを所定時間、噴射するものである。
この技術は、ターゲットとなるキャビティ面１Ｃ側の冷却方法で、蓄熱が生じ易いノズル室１Ｄに連通し、外部に接続された炭酸ガス供給通路１Ｇに高熱伝導部材としてのヒートパイプ１Ｊを挿入してあり、そのターゲットのキャビティ面１Ｃ側とは反対側に向けて炭酸ガスを噴射するノズル１Ｆを設置している。

また、特許文献２は、図８に示すプラスチック光学素子１８を射出成形により成形する金型１１において、該金型１１内において移動しない固定側入子１２と進退自在に取り付けられている可動側入子１３と、可動側入子１３と同方向に進退自在に取り付けられ、可動側入子１３の温度を調整するための冷却管１４，１５，１６等からなる温度調整手段と、可動側入子１３に一端側が埋設され、他端が温度調整手段に取り付けられ、固定側入子１２の温度調整に供すると共に可動側入子１３と温度調整手段とを連動して進退自在なヒートパイプ１７とを備えている。
このようにして特許文献２には、進退自在な可動側入子１３の温度調整を適切に行うことができる構成を持った金型１１となる。

特開２００８−２９０４４８号公報特開２００５−２１９４４５号公報

特許文献１の技術は、ヒートパイプ１７を挿入して目的の箇所の温度を低下させる手段として使用している。しかし、冷却熱はキャビティ面１Ｃ側に伝わらず、金型１Ａに伝わって分散されてしまう。したがって、実用化には不向きである。
また、特許文献２は、ヒートパイプ１７の一端が可動側入子１３に埋設され、他端が冷媒路１４，１５，１６等からなる温度調整手段に取付けられて固定側入子１２の温度調整に供すると共に、可動側入子１３と温度調整手段とを連動して進退自在なヒートパイプ１７としている。しかし、特許文献２の技術は、ヒートパイプ１７を挿入して目的の箇所の温度を調整する手段に使用されているものの、温度調節は固定側入子１２に留まらず、金型１１に伝わって分散されてしまう。したがって、この技術も実用化には解決しなければならない問題であった。
このように、特許文献１及び特許文献２は、ヒートパイプ１Ｊ，１７を使用しており、熱エネルギの伝搬はそのヒートパイプ１Ｊ，１７の能力に委ねられている。特許文献１及び特許文献２の何れにせよ、急峻な立ち上がりを得るには、金型をコンパクトにする必要があった。

即ち、特許文献１及び特許文献２に記載のヒートパイプ１Ｊ，１７による熱エネルギの伝搬は、金型１Ａ、または固定側入子１２及び可動側入子１３と、冷媒路１Ｋまたは冷媒路１４，１５，１６と如何に伝搬効率を良く伝えるかにあります。
その意味で、図６のヒートパイプ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、冷媒路６との接触が部分接触となり、熱伝導される部分が一部となる。結果、何処かに熱のこもる成形金型となり、実用的には使用できなくなる。

そこで、本発明は従来の問題点を解消すべくなされたもので、金型の冷却温度を低下させ、熱のこもりを少なくし、薄手の合成樹脂の射出成形体であっても、金型の特定部分のみ部分的に冷却したり、加熱したりすることができ、小型化可能な成形金型中にヒートパイプを組み込んだヒートパイプ機能付成形金型の提供を課題とするものである。

請求項１の発明のヒートパイプ機能付成形金型は、合成樹脂を成形する射出成形体または押出成形体を金属粉体で積層造形されてなる金型と、前記射出成形体または前記押出成形体を冷却する前記金型に形成された冷媒路と、一端が前記冷媒路と熱的に結合し、他端が前記金型と熱的に結合する密閉空間、前記密閉空間内を作動液が気化と液化を繰り返す前記金型から前記冷媒路に対する熱移動を自在としたヒートパイプ機能構成体とを具備し、前記ヒートパイプ機能構成体は、前記ヒートパイプ機能構成体を構成する金属パイプを省略して、一端を前記金型に形成した密閉空間長孔とし、他端を前記冷媒路側に配設して作動液を封止し、前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックを構成したものである。

ここで、上記金型は、上型または下型、キャビティまたはコアを問うものではなく、前記合成樹脂からなる前記射出成形体または前記押出成形体を形成するもので、一方または全体を形成するキャビティまたはコアを含むもので、金属出力３Ｄプリンター（三次元プリンター）を使用し、合成樹脂を成形する射出成形体または押出成形体を金属粉体で積層造形される。上記金型に設けた前記密閉空間長孔は、その周囲を毛細管現象により封入された前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックとしたものである。ここで、金属出力３Ｄプリンターで形成した前記金型に形成した密閉空間長孔は、ウィックを形成する空間であるから、熱エネルギの熱が移動する伝熱抵抗の小さい通路を確保できればよい。
なお、ヒートパイプ機能構成体は、一端が前記冷媒路と熱的に結合し、他端が前記金型と熱的に結合する密閉空間、前記密閉空間内を作動液が気化と液化を繰り返す前記金型から前記冷媒路に対する熱移動を自在とした構成である。

また、ヒートパイプ機能構成体は、前記作動液の蒸発と前記作動液の凝縮を連続的に行う前記金型に形成した前記密閉空間長孔とし、前記密閉空間長孔内の壁面側に位置し、毛細管現象によって封入された前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び前記作動液が沸騰し、その蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと移動し、前記蒸気が凝縮することによって、凝縮熱が放出される構造としたものである。

そして、ヒートパイプ機能付成形金型の前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、前記金属パイプの壁面に微細多孔構造金属（ポーラス）に形成したものである。
ここで、上記密閉空間長孔の壁面に形成した微細多孔構造金属であり、毛細管現象が生じるものであればよい。

更に、ヒートパイプ機能付成形金型の前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、前記金型の密閉空間長孔内の壁面側の全内面に位置する連通した微細多孔構造金属とするか、前記密閉空間長孔内の壁面側に位置する１条以上のスパイラル細管とその中心管路を端部でまとめてなる中心管路とするか、前記密閉空間長孔内の壁面側に位置する複数本のパラレル細管及び端部でまとめた中心管路とするかの何れか１つからなるものである。
ここで、前記金型に設けた密閉空間長孔内の壁面側の全内面に位置する連通した微細多孔構造金属から熱エネルギのロスを少なくして前記金型に形成した密閉空間長孔内の壁面側の全内面に位置する連通した微細多孔構造金属を介して１条以上のスパイラル細管または複数本のパラレル細管に熱伝導されるから、熱エネルギ損失の少ない構成が可能となる。

請求項１の発明のヒートパイプ機能付成形金型は、一端が前記冷媒路と熱的に結合し、他端が前記金型と熱的に結合する密閉空間、前記密閉空間内を作動液が気化と液化を繰り返す前記金型から前記冷媒路に対する熱移動を自在としたヒートパイプ機能構成体は、前記ヒートパイプ機能構成体を構成する金属パイプを省略して、一端を前記金型に形成した密閉空間長孔とし、他端を前記冷媒路側に配設して作動液を封止したものである。
したがって、前記ヒートパイプ機能構成体を構成する金属パイプを省略して、直接、前記金型に前記ヒートパイプの金属パイプ相当部分を形成し、他端には前記冷媒路側に配設して作動液を封止し、ヒートパイプ機能構成体の機能を持たせたものであるから、細い金属パイプを挿入する必要がなく、前記金型が簡単に形成できる。

また、ヒートパイプ機能付成形金型のヒートパイプ機能は、前記作動液の蒸発と前記作動液の凝縮を連続的に行う金属粉体で積層し、造形した前記金型に形成した密閉空間長孔と、前記密閉空間長孔内の壁面側に位置し、毛細管現象により封入された前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び前記作動液が沸騰し、その蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと移動し、前記蒸気が凝縮することによって、凝縮熱が凝縮部で放出される構造としたものであるから、金属粉体で積層造形された前記金型に形成した密閉空間長孔の内面を前記作動液の蒸発と前記作動液の凝縮を連続的に効率よく行うことができるから、前記密閉空間長孔内の壁面側に位置し、封入された前記作動液を毛細管現象により連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び前記作動液が沸騰し、その蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと移動し、前記蒸気が凝縮することによって、凝縮熱が凝縮部で効率よく放出される。

また、前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、前記金型に形成した前記密閉空間長孔の壁面に微細多孔構造金属（ポーラス）に形成したものであるから、前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックが微細多孔構造金属）で形成されているから、前記金型と微細多孔構造金属のウィックとの一体感が強く、熱効率を上げることができる。

そして、ヒートパイプ機能付成形金型の前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、前記金型に形成した密閉空間長孔内の壁面側の全内面に位置する連通した微細多孔構造金属（ポーラス）とするか、前記密閉空間長孔内の壁面側に位置する１条以上のスパイラル細管とその中心管路を端部でまとめてなる中心管路とするか、前記密閉空間長孔内の壁面側に位置する複数本のパラレル細管及び端部でまとめた中心管路とするかの何れか１つからなるから、前記金型と前記密閉空間長孔内の壁面側との伝道が良好で、封入された前記作動液を毛細管現象により連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び前記作動液が沸騰した蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと熱移動させることができる。

図１は従来の狭い位置で薄手の合成樹脂で射出成形する概念を説明する断面図である。図２は図１よりも更に従来の狭い位置で薄手の合成樹脂で射出成形する概念を説明する断面図である。図３は従来の射出成形の概念を説明する断面図である。図４は想定される冷媒の直接接続による成形金型の原理を説明する構造の説明図である。図５は想定される冷媒の並列接続によるヒートパイプ機能構成体の原理を説明する構造の説明図である。図６は想定される冷媒のヒートパイプ機能によるヒートパイプ機能構成体の金型の原理を説明する構造の説明図である。図７は特許文献１の射出成形の動作原理を説明する説明図である。図８は特許文献２の射出成形の動作原理を説明する説明図である。図９は従来の射出成形金型のヒートパイプ動作原理を説明する構造のメッシュウィックの一部断面説明図である。図１０は従来の実施例の射出成形金型のヒートパイプ動作原理を説明する構造のリップルウィックの一部断面説明図である。図１１は従来のヒートパイプの動作原理を説明する説明図である。図１２は本発明の実施の形態１のヒートパイプ機能付成形金型のヒートパイプ機能の動作原理を説明する説明図である。図１３は本発明の実施の形態２のヒートパイプ機能付成形金型のヒートパイプ機能の動作原理を説明する説明図である。図１４は本発明の実施の形態３のヒートパイプ機能付成形金型の動作原理を説明する説明図である。図１５は本発明の実施の形態４のヒートパイプ機能付成形金型の動作原理を説明する説明図である。図１６は本発明の実施の形態５のヒートパイプ機能付成形金型のヒートパイプ機能の動作原理を説明する説明図である。図１７は本発明の実施の形態６のヒートパイプ機能付成形金型のヒートパイプ機能の動作原理を説明する説明図である。図１８は本発明の実施の形態７で、（ａ）はロボットハンドの機構部分、（ｂ）は合成樹脂を外皮に形成した完成品のロボットハンドである。図１９は本発明の実施の形態７で、（ａ）は合成樹脂からなる外皮の説明図、（ｂ）は金型の冷却機構を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。

［実施の形態］
図９は従来のヒートパイプの原理を説明する構造のメッシュウィックの一部断面説明図で、図１０は従来のヒートパイプ原理を説明する構造のリップルウィックの一部断面説明図である。また、図１１は従来のヒートパイプ原理を説明する断面図である。なお、本実施の形態では、金属パイプ２１を構成要件に有するものとして説明する。

図９乃至図１１においてヒートパイプ機能構成体として説明するヒートパイプ２０は、上側は高温部側２５、下側は低温部（冷却部）側２２とした垂直に立設するものであるが、所定の角度だけ傾斜させて配置する施工例もある。高温部側２５の内壁２３の面で作動液２４が熱入力２６を受けて蒸発し、高温部側２５で発生した作動液２４の蒸気は金属パイプ２１の中心部の空洞を通って下降し、ヒートパイプ２０の低温部側２２に移動する。作動液２４の蒸気は低温部側２２に到達する間に冷却され、凝集されて液体となり、金属パイプ２１の内壁２３に収容され、再度、ウィックで毛細管現象が生じて金属パイプ２１の内壁２３のメッシュウィックＡに沿って上昇する。

即ち、作動液２４が金属パイプ２１の内壁２３で形成されたメッシュウィックＡを上昇して高温部側２５に戻る。
このように、高温部側２５と低温部側２２に温度差を与えると、ヒートパイプ２０内で作動液２４が金属パイプ２１内を循環し、高温部から低温部への熱移動が生ずる。
ここで、図９のメッシュウィックＡと図１０のリップルウィックＢは、毛細管現象が生じやすい構造である。本発明を実施する場合には、毛細管現象によって液体が上昇し、その後、上昇しながら蒸発できるものが望ましい。

特に、従来のヒートパイプ２０の構造は、図１１に示すように、銅または銅合金からなる金属パイプ２１の両端を封止して、内部を真空状態としたものである。金属パイプ２０の内面は、毛細管現象が生ずるウィックと呼ばれる構造で、例えば、図９のように、金属パイプ２１の内周に細かい金網を配設したメッシュウィックＡとしてもよいし、図１０のように、金属パイプ２１の内周に細かいスリットを形成したリップルウィックＢとしてもよい。また、作動液２４として少量の代替フロンまたは純水を用いることができる。このことから、本実施の形態では内部を真空状態とすることを前提に説明し、製作工程において真空状態に吸引しているが、完成品は金属パイプ２１内に水蒸気、代替フロンガス（ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）等）が封入されており、減圧状態になっている。故に、内部の真空状態は厳密な真空状態ではない。

ここでは、従来のヒートパイプ２０の動作について説明する。
従来の１本のヒートパイプ２０の下端は、使用用途からすれば、ヒートアウト（放熱部）であり、上端はヒートイン（蒸発部）で、熱エネルギは熱入力２６側から入り、熱出力２７から冷却水を経て排出される。

詳しくは、ヒートパイプ２０の上端は、図１６及び図１７に示す射出成形体７０があり、射出成形体７０を冷却する場合には、射出成形体７０側がヒートイン側となり受熱部を構成している。ここでは、射出成形体７０の熱を作動液２４の蒸発に使用し、このときの作動液２４の蒸気は、金属パイプ２１内を移動する。本実施の形態では下降する。このとき、金属パイプ２１の壁面側のウィックに接触し、そこで蒸気が液体に変化し、作動液２４に戻る。金属パイプ２１の壁面のウィックに接触して凝縮した作動液２４はヒートアウト（放熱部）で放熱し、凝縮した作動液２４はウィック等の毛細管現象で還流となって上昇する。ヒートパイプ２０に封入する作動液２４としては、ヒートパイプ２０の制御する温度によって決定される。このように、射出成形体７０の温度は、複数本のヒートパイプ２０の金属パイプ２１によって冷却化される。

なお、本発明を実施する場合には、前述したヒートパイプ２０の形態が、金属パイプ２１を有しない構成としている。動作は基本的に金属パイプ２１を有するヒートパイプ２０と同様であり、金属パイプ２１の代わりに上金型４０の密閉空間長孔４１となっている。念のため、主に、図１２乃至図１５を用いて、本実施の形態のヒートパイプ機能について説明する。
また、本発明の実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型のヒートパイプ機能構成体は、一端が冷媒路５３と熱的に結合し、他端が上金型４０と熱的に結合する密閉空間が、金属出力３Ｄプリンターで金属粉を多層化、一体化してヒートパイプ２０状の空間として形成したものである。ここでは、ヒートパイプ２０とは全く異なるが、表現し難いので仮想ヒートパイプ２０Ａとして説明する。
そして、密閉空間内、仮想ヒートパイプ２０Ａ内の作動液２４が気化と液化を繰り返し、上金型４０を冷媒路５３で冷却する熱移動が自在となる。

図１６乃至図１７の上金型４０（ここでは上金型４０の事例のみ説明する）には、仮想ヒートパイプ２０Ａの機能を発揮させる密閉空間長孔４１を形成している。この密閉空間長孔４１の径及び長さは、上金型４０の厚み、射出成形体の体積、または押し出し速度によって押出成形体の断面積等、その形態によって決定される。
上金型４０に形成した密閉空間長孔４１の壁面には、図１２に示す微細多孔構造金属（ポーラス）Ｃを構成しており、毛細管現象が生じるものである。微細多孔構造金属Ｃは発泡金属または細かい穿孔によって毛細管現象を生じさせるように形成した材料であり、上金型４０との熱伝導が良好なように金属で形成されている。
なお、図９に示す金属パイプ２１、即ち、仮想ヒートパイプ２０Ａの内周のメッシュウィックＡ、図１０に示すリップルウィックＢでも基本的にウィックの性質として相違するものではない。

本実施の形態の微細多孔構造金属Ｃは、合成樹脂を成形する射出成形体を金属粉体で積層造形されてなる冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂと熱的に結合している金型６０は、金属出力３Ｄプリンターによって形成しているが、縦断面逆Ｕ字状、即ち、指サック状の微細多孔構造金属本体を形成しておき、それを細い角丸な挿入バーで挿入して、微細多孔構造金属Ｃを上金型４０に形成した密閉空間長孔４１に組み立ててもよい。本発明の実施の形態では、作動液２４の蒸発と作動液２４の凝縮を連続的に行う金属粉体で積層造形された上金型４０に形成した密閉空間長孔４１とし、密閉空間長孔４１内の壁面側に位置し、毛細管現象により封入された作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させる微細多孔構造金属Ｃからなるウィックを構成している。

本実施の形態では、微細多孔構造金属Ｃの開口側に銅または銅合金製のＯリング３９を配置し、それをボルトの雄螺子２８と密閉空間長孔４１の端部に螺合できるように形成した雌螺子４２とを螺合させて封止させている。特に、密封が必要であるから、押圧力が加わるようにボルト頭２８ａを設けている。
また、微細多孔構造金属Ｃの開口側にＯリング３９を配置し、微細多孔構造金属Ｃの開口側にＯリング３９を配置し、そのＯリング３９と連続する銅合金によって、密閉空間長孔４１を減圧にし、所定量の作動液２４を収容する容積溜まりを形成してもよい。

上金型４０に形成した密閉空間長孔４１は、図１６に示す上金型４０の外側に図示しない射出成形体７０があり、射出成形体７０を冷却する場合には、射出成形体７０側がヒートイン側となり受熱部を構成している。ここでは、射出成形体７０の熱を作動液２４の蒸発に使用し、このときの作動液２４の蒸気は、密閉空間長孔４１の中央内を下降する。このとき、密閉空間長孔４１の壁面側のウィックに接触し、そこで蒸気が潜熱を奪われ液体に変化し、作動液２４に戻る。密閉空間長孔４１の壁面のウィックに接触して凝縮した作動液２４はヒートアウト（放熱部）で放熱し、凝縮した作動液２４はウィック等の毛細管現象で還流となって上昇する。仮想ヒートパイプ２０Ａに封入する作動液２４としては、仮想ヒートパイプ２０Ａの制御する温度によって決定される。このように、射出成形体７０の温度は、複数本の仮想ヒートパイプ２０Ａによって冷却化される。

また、図１３に示す実施の形態は、上金型４０に仮想ヒートパイプ２０Ａの機能を発揮させる密閉空間長孔４１を形成している。この密閉空間長孔４１の径及び長さは、前者同様、前述した金型の厚み、射出成形体の体積、または押し出し速度によって押出成形体の断面積等、その形態によって決定される。

上金型４０に形成した密閉空間長孔４１は、その壁面に形成した微細多孔構造金属（ポーラス）Ｃ１及び３条の螺合させたスパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及びスパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の中心に配設した中心管路Ｅから構成されている。ここで、微細多孔構造金属Ｃ１はスパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に対する熱伝導を良くしている。３条の螺合させたスパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、その中心上端には、作動液２４が熱入力２６を受けて蒸発する蒸気溜まりＦが配設されている。したがって、３条の螺合させたスパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３内の作動液２４は、ウィック等の毛細管現象で還流となって上昇する。その温度の影響を受けて中心管路Ｅは、熱入力２６を受けて蒸発するスパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の頭部の蒸気溜まりＦから、中心管路Ｅを下降しながら作動液２４の蒸気が液体化する。

上金型４０に形成した密閉空間長孔４１は、その壁面に形成した微細多孔構造金属Ｃ１であり、毛細管現象が生じるものである。微細多孔構造金属Ｃ１は発泡金属または細かい穿孔によって毛細管現象を生じさせるように形成した材料であり、上金型４０との熱伝導が良好なように金属で形成している。

スパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の下端と中心管路Ｅの下端は、密閉空間長孔４１の下端に位置し、作動液２４を吸い込まず、作動液２４の上面よりも高い位置に位置している。図１３の実施の形態では、中心管路Ｅの上端にスパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を接続しているが、スパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の上端を取りまとめる端部としてもよい。
なお、本実施の形態では、密閉空間長孔４１の内壁２３に微細多孔構造金属Ｃ１とスパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３と中心管路Ｅを具備しているが、微細多孔構造金属Ｃ１、スパイラル細管Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、中心管路Ｅの１以上を割愛することができる。

また、図１４に示す実施の形態は、前述の実施の形態と同様、仮想ヒートパイプ２０Ａの機能は、密閉空間長孔４１の径及び長さは、前述した金型の厚み、射出成形体の体積、または押し出し速度によって押出成形体の断面積等、その形態によって決定される。
上金型４０に形成した密閉空間長孔４１は、その密閉空間長孔４１の壁面の周囲に配設したパラレル細管Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎが密閉空間長孔４１の周りに均一に配置されている。パラレル細管Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎの上端には、作動液２４が熱入力２６を受けて蒸発する蒸気を集める蒸気溜まりＪが配設されている。その蒸気溜まりＪの中心から下方には、熱エネルギは熱入力２６から入り、熱出力２７から排出される通路が形成されている。密閉空間長孔４１の壁面の周囲に配設された大径管路Ｈの下端部は、作動液２４の液面より上に密閉空間長孔４１の下端が設けられている。大径管路Ｈも下端が作動液２４の液面より上に密閉空間長孔４１の下端が設けられている。

密閉空間長孔４１の壁面の周囲に配設したパラレル細管Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎは、隙間の内配設が望ましいが、密閉空間長孔４１の周りに均一に、密に配置されているのが望ましい。また、大径管路Ｈも下端が作動液２４の液面より上に位置しているが、本発明を実施する場合には、密閉空間長孔４１の略全長としてもよいし、１／２の長さとしてもよい。しかし、大径管路Ｈの内面は、環状の微細多孔構造金属とするのが望ましい。

図１５に示す実施の形態は、前述の図１４に示す実施の形態と同様な点は説明を省略する。上金型４０に仮想ヒートパイプ２０Ａを機能させる密閉空間長孔４１を形成している。この密閉空間長孔４１の径及び長さは、前述した金型の厚み、射出成形体の体積、または押し出し速度によって押出成形体の断面積等、その形態によって決定される。
上金型４０に形成した密閉空間長孔４１は、その密閉空間長孔４１の壁面の周囲に配設したパラレル細管Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎが密閉空間長孔４１の周りに均一に配置されている。パラレル細管Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎの中心上端には、作動液２４が熱入力２６を受けて蒸発する蒸気を集める蒸気溜まりＪが配設されている。その中心から下方には、熱エネルギは熱入力２６から入り、熱出力２７から排出される大径管路Ｈが形成されている。密閉空間長孔４１の壁面の周囲に配設したパラレル細管Ｇの下端部は、作動液２４の液面より上に密閉空間長孔４１の下端が設けられている。大径管路Ｈも下端が作動液２４の液面より上に密閉空間長孔４１の下端が設けられている。

ボルトのボルト頭２８ａの雄螺子２８には、１枚〜１０枚程度の複数枚のフィン２９ａ，２９ｃをワッシャ２９ｂ，２９ｄによって距離を離し、複数枚のフィン２９ａ，２９ｃ及びワッシャ２９ｂ，２９ｄによって、ヒートシンク３０を構成している。ヒートシンク３０は、冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂとの間に配設した冷媒空間５３に配設されている。

したがって、ヒートシンク３０を構成する複数枚のフィン２９ａ，２９ｃ及びワッシャ２９ｂ，２９ｄによって冷却され、密閉空間長孔４１を冷却することができ、また、上金型４０を冷却することができる。
なお、ここでは、微細多孔構造金属Ｃ、スパイラル細管Ｄ、中心管路Ｅ、蒸気溜まりＦ、パラレル細管Ｇ、大径管路Ｈ、蒸気溜まりＪ等を組み合わせたものであるが、本発明を実施する場合には、これを任意に組み合わせればよい。

次に、図１６及び図１７を用いて上金型４０とそれに形成した密閉空間長孔４１、冷媒路５２ａ，５２ｂに配設した冷媒空間５３について説明する。
本実施の形態では、微細多孔構造金属Ｃの開口側に銅または銅合金製の金属製のＯリング３９を配置し、それを密閉空間長孔４１の端部に螺合出るように形成した雌螺子４２を螺合させて封止させている。特に、密封が必要であるから、押圧力が加わるように設けている。
また、微細多孔構造金属Ｃの開口側にＯリング３９を配置し、微細多孔構造金属Ｃの開口側にＯリング３９を配置し、そのＯリング３９と連続する銅合金によって、密閉空間長孔４１を減圧にし、所定量の作動液２４を収容する容積溜まりを形成してもよい。

これらの仮想ヒートパイプ２０Ａは、図１６、図１７のように実施される。
例えば、図１６及び図１７に示すように、上金型４０及び下金型５０からなる金型６０が構成されている。このとき、密閉空間長孔４１には冷却媒体を循環させる冷媒路４２ａ及び冷媒路４２ｂ、図示しない他の冷媒路が配設されていて、上金型４０のキャビティ全体を所定温度に冷却している。射出成形体７０としては、所定幅の円弧状のベース７１、その外方向側に４本の針状突起部７２，７３，７４，７５を設けたものである。下金型５０には上金型４０と同様、冷媒路５２、図示しない冷媒路が配設されていて、下金型５０の全体を冷却している。設計的に上金型４０と下金型５０からなる金型６０は、全体が均一に冷却されるようになっている。
なお、冷媒路４２ａ及び冷媒路４２ｂを通る「冷却媒体（冷媒＝冷却水）」は、冷却水が殆どであり、金型６０を冷却するのに使用される。これに対して、後述するヒートパイプ９０が内蔵するのは、作動液であり、代替フロン、水等が使用される。

通常、４本の針状突起部７２，７３，７４，７５は、溶融樹脂が針状突起部７２，７３，７４，７５の先端方向に流れるときには、ベース７１から中央の２本の針状突起部７３，７４に溶融樹脂が流れることになるが、このとき徐々に溶融樹脂から熱が上金型４０に流れ（伝わり）、溶融樹脂の熱が奪われ、急激に流動性が悪化する。
結果、上金型４０のキャビティの中央に設けた２本の針状突起部７３，７４の先端には、溶融樹脂が回りきらない事態も生じ得る。
通常、ベース７１は熱損失が少なくなるように、射出成形機の注口を決定しているが、本発明ではそれらを考慮しないで設定できる。以下、これを仔細に説明する。

本実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型は、上金型４０に射出成形体７０を得る４本の針状突起部７２，７３，７４，７５と、円弧状の薄いベース７１を形成している。上金型４０には、温度を下げる冷却媒体を循環させる冷媒路４２ａ及び冷媒路４２ｂが設けられている。冷媒路４２ａ及び冷媒路４２ｂは、図示しない冷媒路と共に、金型６０の温度を所定の温度に下げるものであり、通常、前述したように、上金型４０と下金型５０からなる金型６０の温度を下げる冷媒としては水が使用される。本実施の形態の冷媒は、冷却水を前提とする実施例で説明する。

また、下金型５０には、冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂが配設されており、冷媒路５２ａ，５２ｂは、図示しない冷媒路と共に、下金型５０の温度を所定の温度に下げるものである。
更に、下金型５０には、冷媒路５２が配設されており、冷媒路５２の相互間には冷媒を収容可能な冷媒空間５３としており、冷媒空間５３の内面に一致、或いはその前後の距離に設定されている。冷媒空間５３は冷媒路５２ａ，５２ｂの相互間に配設され、当該冷媒の流れにある。
本実施の形態では、冷媒空間５３を特定サイズのボックスで形成し、冷媒路５２ａ，５２ｂの両端部は、冷媒路５２に形成された冷媒を収容可能としている。

冷媒路５２ａ，５２ｂの両端部で挟持された冷媒空間５３は、射出成形体７０を直接成形するものではなく、速く冷却し、その形状を早く維持したい場合、他の部分よりも熱エネルギを少なくしたい場合に、射出成形体７０に冷媒空間５３側から冷却するものである。下金型５０冷媒空間５３を形成している。
但し、射出成形体７０を射出するとき、高温高圧の樹脂を供給するので、下金型５０の膨張が無視できないので、それを補償できる構造とする必要がある。

なお、本実施の形態におけるボルトのボルト頭２８ａ及び雄螺子２８は、冷媒空間５３に供給された冷媒は、複数本の仮想ヒートパイプ２０Ａとして機能させるヒートアウト（放熱部）とし、冷媒路５２からその熱エネルギが排出される。その間、複数本のヒートパイプ機能の配設孔は、金属出力３Ｄプリンターで金属を多層化して、本実施例では４枚のフィンからなるヒートシンク３０を形成している。なお、金属出力３Ｄプリンターによる本実施例の射出成形金型の構成は、下面から順次平面を一体にして立ち上げるものであるが、一体のものは描いても判読できないので、通常の図面として処理している。

また、複数枚のフィンからなるヒートシンク３０には、ヒートアウト（放熱部）とヒートイン（受熱部）の温度を排出等により攪拌できるようにしている。
ヒートシンク３０は、本実施の形態においては４枚のフィンから構成されており、しかも、金属出力３Ｄプリンターで金属を多層化して形成しているが、本発明を実施する場合には、それに限定されるものではない。

次に、本実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型の各作用、動作について説明する。
例えば、本実施の形態における射出成形体７０の円弧状の薄いベース７１は、型開きするまでに形状が崩れない程度に硬化している必要がある。また、射出成形機の注口が針状突起部７２，７５側にあると、針状突起部７３と針状突起部７４に充填する溶融樹脂が通過する場合には、部分的に熱エネルギが大きくなることがある。
このような場合には、下金型５０で形成される円弧状の薄いベース７１側に、射出成形する際の射出圧によって変形しない程度の厚み以内に、機械的に必要な程度の厚みを残して冷媒空間５３を形成する。また、冷媒空間６３には冷媒路５２に冷却水が流れ、冷媒路５２の一部としているように冷媒路５２等の冷却路を形成する。また、その冷媒空間５３には、両端に嵌め合いができる寸法精度で形成され、その冷却水が漏れることなくボルト等で締められている。

図１２乃至図１７の冷媒空間５３は、下金型５０を用いて、複数枚のフィンからなるヒートシンク３０が形成されており、ヒートアウト（放熱）側の媒体の温度を降下させる。即ち、複数枚のフィンはワイヤカット放電加工機または型彫放電加工機で形成してもよいし、下金型５０自体を金属出力３Ｄプリンターによって金属粒子から形成できる。何れにせよ、複数枚のフィンは所定の間隔で配設される。複数枚のフィンには、随処に仮想ヒートパイプ２０Ａを挿入して固定する装着孔が形成されている。本実施の形態では、ヒートイン（入熱）側とヒートアウト（放熱）側を判断して配設されるが、複数枚のフィンに対して垂直配置に限定されるものではない。所定の傾度を持たせて配設してもよいし、水平に配置してもよい。

このように、ヒートパイプ２０の内面には、内面に配設したウィックに毛細管現象が生ずる構造としている。この仮想ヒートパイプ２０Ａは、一端のヒートアウト（放熱）側が、例えば、放熱により冷やされて低温度になり、また、他端のヒートイン（入熱）側が温められ、ヒートアウト側では加熱により作動液が蒸発し、また、蒸気流となって低温部へと移動する。このとき、当該蒸気流が金属パイプの管壁に接触すると、蒸気流が冷却されて凝縮し、この凝縮液は毛細管現象等によってヒートイン側に戻り、再び、蒸発、移動、凝縮のサイクルを繰り返し、熱を高温側から低温側に連続的に移動させます。

図１５の実施の形態においては、ヒートシンク３０が金属出力３Ｄプリンターによって金属粒子から形成することについて説明したが、公知の銅板等からなる薄い金属板を用いて構成することもできる。
複数枚のフィンは、所定の上下間隔で配設された薄手の銅板等からなり、ヒートパイプ２０の機能部と密着しており、所定の位置に固着されている。複数枚のフィンの質量が小さいため、ヒートパイプ２０の機能のみを固定しても、摺動することはない。しかし、フィン相互間に移動が生じないように、スペーサとして所定の厚みのリングを配設してもよい。

図１６及び図１７は、本発明の実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型である。
例えば、上記実施の形態の図１６及び図１７に示すように、上金型４０及び下金型５０からなる金型６０が構成されている。射出成形体７０としては、所定幅の円弧状のベース７１、その外方向側に４本の針状突起部７２，７３，７４，７５を設けたものである。下金型５０には上金型４０と同様、冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂ及び図示しない冷媒路が配設されていて、下金型５０の全体を冷却している。設計的に上金型４０と下金型５０からなる金型６０は、全体が均一に冷却されるようになっている。

下金型５０には冷媒路５２ａ，５２ｂが配設されており、冷媒路５２ａ，５２ｂには、冷媒空間５３が形成され、冷媒の流れの通路としている。
本実施の形態では、冷媒空間５３を特定サイズのボックスとして金属出力３Ｄプリンターで形成しており、冷媒路５２ａ，５２ｂの端部は、形成された冷媒を収容可能な冷媒空間５３とし、冷媒空間５３と冷媒路５２ａ，５２ｂとは冷媒が漏れないように緻密に形成されている。

冷媒を収容可能な冷媒空間５３は、射出成形体７０を直接成形するもので、速く冷却してその形状を早く維持したい場合、他の部分よりも熱エネルギの消費を少なくしたい場合に、冷媒空間５３側から冷却または加熱するものである。なお、ここでは冷却のみ説明する。
冷媒路５２ａ，５２ｂから冷媒空間５３に供給された冷媒は、冷媒路５２ａ，５２ｂの反対側から排出される。実施例では４枚のフィンからなるヒートシンク３０を形成している。また、ヒートシンク３０は、本実施の形態においては４枚のフィンから構成されており、しかも、金属出力３Ｄプリンターで金属を多層化して形成しているが、本発明を実施する場合には、それに限定されるものではない。

次に、本実施の形態で使用する仮想ヒートパイプ２０Ａの機能について整理する。
図示する複数本の仮想ヒートパイプ２０Ａの下端はヒートアウト（放熱部）、上端はヒートイン（蒸発部）であり、ヒートアウトで冷却して冷媒路５２から排熱される。詳しくは、仮想ヒートパイプ２０Ａの上端は射出成形体７０があり、射出成形体７０を冷却する場合には、射出成形体７０側がヒートイン側の受熱部を構成している。ここでは、射出成形体７０の熱を作動液の蒸発に使用し、このときの作動液の蒸気は、上金型４０に形成した密閉空間長孔４１内を移動する。このとき、上金型４０に形成した密閉空間長孔４１の壁面、ウィックに接触し、そこで蒸気が液体に変化し、作動液に戻る。上金型４０に形成した密閉空間長孔４１の壁面、ウィックに接触して凝縮した作動液２４はヒートアウト（放熱部）で放熱し、凝縮した作動液はウィック等の毛細管現象で還流となって上昇する。このように、射出成形体７０の温度は、複数本の仮想ヒートパイプ２０Ａによって冷却化される。

次に、仮想ヒートパイプ２０Ａの作用、金型６０の動作について説明する。
例えば、本実施の形態における射出成形体７０の円弧状の薄いベース７１は、型開きするまでに形状が崩れない程度に硬化している必要がある。また、射出成形機の注口が針状突起部７２，７５側にあると、針状突起部７３と針状突起部７４に充填する溶融樹脂が通過する場合には、部分的に熱エネルギが大きくなることがある。このような場合には、下金型５０の円弧状の薄いベース７１側に位置し、射出成形する際の射出圧によって変形しない程度の厚み以内に、機械的に必要な程度の厚みを残して冷媒空間６５を形成する。また、冷媒空間５３には、冷媒路５２に冷却水が流れ、冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂの一部としているように冷媒路５２ａ，５２ｂ等の冷却路を形成する。

冷媒空間５３は下金型５０に設けたものであり、仮想ヒートパイプ２０Ａ及び複数枚のフィンからなるヒートシンク３０が形成されている。このヒートパイプ２０の機能及び複数枚のフィンからなるヒートシンク３０は、下金型５０自体を金属出力３Ｄプリンターによって金属粒子を積層して形成している。何れにせよ、複数枚のフィンは所定の間隔で配設される。仮想ヒートパイプ２０Ａは、本実施の形態では、ヒートイン（入熱）側とヒートアウト（放熱）側を決定して配設されるが、ヒートシンク３０の複数枚のフィンに対して垂直配置に限定されるものではない。所定の傾度を持たせて配設してもよいし、水平に配置してもよい。

このように、仮想ヒートパイプ２０Ａの内面には、金属出力３Ｄプリンターで内面に配設したウィックに毛細管現象が生ずる構造としている。この仮想ヒートパイプ２０Ａは、一端のヒートアウト側が、例えば、放熱により冷やされて低温度になり、また、他端のヒートイン側が温められ、ヒートアウト側では加熱により作動液が蒸発し、また、蒸気流となって低温部へと移動する。このとき、当該蒸気流が上金型４０に形成した密閉空間長孔４１の管壁に接触すると、蒸気流が冷却されて凝縮し、この凝縮液は毛細管現象等によってヒートイン側に戻り、再び、蒸発、移動、凝縮のサイクルを繰り返し、熱を高温側から低温側に連続的に移動させます。

上記実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型は、合成樹脂を成形する射出成形体７０を金属粉体で積層造形されてなる金型６０と、射出成形体７０または前記射出成形体７０を冷却する金型６０に形成された冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂと、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂと熱的に結合しており、金型６０に対する熱移動を自在とした仮想ヒートパイプ２０Ａとを具備し、仮想ヒートパイプ２０Ａは、前記仮想ヒートパイプ２０Ａを構成する金属パイプ２１を省略し、一端を金型６０に形成した密閉空間長孔４１とし、他端を冷媒路側に配設して作動液２４を封止し、作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックを構成したものである。

上記実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型は、合成樹脂を成形する射出成形体を金属粉体で積層造形されてなる金型６０に形成された射出成形体７０を冷却する冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂと、冷媒路と熱的に結合しており、金型６０に対する熱移動を自在としたヒートパイプ機能構成体は、仮想ヒートパイプ２０Ａを構成する金属パイプ２１を省略し、一端を金型６０に設けた密閉空間長孔４１とし、他端を前記冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ側に配設して、作動液２４を封止する構造体とし、ヒートパイプ２０の機能のみを持たせたものである。

したがって、金型６０が仮想ヒートパイプ２０Ａの機能の金属パイプ２１の機能を担持し、特に、射出成形体７０を金属粉体で積層造形されるから作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックが成型時に形成され、仮想ヒートパイプ２０Ａの機能を構成する部品が少なくなり、前記金型に形成する前記長孔が細い形態とすることができ、場所を取らないから、薄い金型６０にも配設することができる。
また、金型６０に密閉空間長孔４１の内壁２３の面を形成するものであるから、熱伝導が良好であり、熱エネルギの損失が少なくなる。また、仮想ヒートパイプ２０Ａの機能で冷却されるから、通常の熱伝導による放射よりも放熱効率を良くすることができる。
前記仮想ヒートパイプ２０Ａは、前記金型６０に形成した密閉空間長孔４１内の壁面側に位置し、毛細管現象により封入された作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び作動液２４が沸騰し、その蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと移動し、前記蒸気が凝縮することによって、凝縮熱が凝縮部で放出される構造としたのである。

本実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型のヒートパイプ２０は、作動液２４の蒸発と作動液２４の凝縮を連続的に行う金属粉体で積層造形された金型６０に形成した密閉空間長孔４１とし、密閉空間長孔４１内の壁面側に位置し、毛細管現象により封入された作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び作動液２４が沸騰し、その蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと移動し、前記蒸気が凝縮することによって、凝縮熱が凝縮部で放出される構造としたものであるから、金属粉体で積層造形された金型６０に形成した密閉空間長孔４１の内面を作動液２４の蒸発と作動液２４の凝縮を連続的に効率よく行うことができるから、密閉空間長孔４１内の壁面側に位置し、封入された作動液２４を毛細管現象により連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び作動液２４が沸騰し、その蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと移動し、前記蒸気が凝縮することによって、凝縮熱が凝縮部で効率よく放出される。作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、金型６０に形成した密閉空間長孔４１の壁面に微細多孔構造金属Ｃに形成している。

また、上記実施の形態の合成樹脂を成形する射出成形体７０は金属粉体で積層造形されてなる金型６０と、射出成形を全体に説明したが、本発明を実施する場合には、射出成形体７０に拘束されるものではなく、押出成形体にも使用できるものである。
そして、金型６０に設けた密閉空間長孔４１としては、上金型４０及び／または下金型５０またはキャビティまたはコアを含むものであり、また、配置関係に拘束を受けるものではない。
更に、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂは、上金型４０及び／または下金型５０またはキャビティまたはコアを含むも金型６０に熱的に結合しており、金型６０に対する熱移動を自在としたものを含むものである。

そして、作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、金型６０に形成した密閉空間長孔４１の壁面に微細多孔構造金属に形成したものであるから、作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックが微細多孔構造金属で形成されているから、金型６０と微細多孔構造金属Ｃのウィックとの一体感が強く、熱効率を上げることができる。
この作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、金型６０に形成した密閉空間長孔４１内の壁面側の全内面に位置する連通した微細多孔構造金属Ｃとするか、前記密閉空間長孔４１内の壁面側に位置する１条以上のスパイラル細管とその中心管路を端部でまとめてなる中心管路Ｅとするか、前記密閉空間長孔４１内の壁面側に位置する複数本のパラレル細管及び端部でまとめた中心管路Ｅとするかの何れか１つからなるものである。

本実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型は、作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックが、金型６０に形成した密閉空間長孔４１内の壁面側の全内面に位置する連通した微細多孔構造金属とするか、密閉空間長孔４１内の壁面側に位置する１条以上のスパイラル細管Ｄとその中心管路Ｅを端部でまとめてなる中心管路Ｅとするか、前記密閉空間長孔４１内の壁面側に位置する複数本のパラレル細管及び端部でまとめた中心管路Ｅとするかの何れか１つからなるから、金型６０と密閉空間長孔４１内の壁面側との伝導が良好で、封入された作動液２４を毛細管現象により連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び前記作動液が沸騰した蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと熱移動させることができる。

仮想ヒートパイプ２０Ａの冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ側には、前記射出成形体７０または押出成形体を冷却するヒートシンク３０を配設したものである。したがって、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ側には、射出成形体７０または押出成形体を冷却するヒートシンク３０を配設したものであるから、熱効率を上げることができる。

また、金型６０は、合成樹脂を成形する射出成形体または押出成形体を金属粉体で積層造形されてなるが、本発明を実施する場合には、部分的に構成部品を組み付けてもよい。
そして、金型６０の密閉空間長孔４１は、雄螺子２８及びボルト頭２８ａとの比率は、任意に設定することができる。また、金型６０に設けた密閉空間長孔４１は、１段のヒートパイプ２０の機能を持たせた事例で説明したが、本発明を実施する場合には、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂから直列に２段の仮想ヒートパイプ２０Ａの機能を持たせることができる。

図１８及び図１９は、他の実施の形態を説明するものである。
図１８（ａ）に示すように、往復ロッド１０１は、ロボットハンド１００の操作杆で、ロボット本体１０４の図面の左右方向に移動させるものである。往復ロッド１０１の往復動作は、往復ロッド１０１の先端に軸支されている一対の補助杆１０３ａ，１０３ｂに接続されている。一対の補助杆１０３ａ，１０３ｂの他端は、回動自在に軸支されたハンド対１０２ａ，１０２ｂに接続されている。したがって、往復ロッド１０１の往復動作は、一対の補助杆１０３ａ，１０３ｂの回動角度を変化させ、ハンド対１０２ａ，１０２ｂを開閉し、その把持力で所望の物品を持ったり、放したりする。

しかし、ハンド対１０２ａ，１０２ｂを開閉し、その把持力で所望の物品を持ったり、放したりするとき、ハンド対１０２ａ，１０２ｂが金属であると、所望の物品に傷をつけたり、損傷させたりする。また、そうでなくとも、適正な保持力で持つ場合には、ロボット本体１０４と往復ロッド１０１の間の往復動に要する適当な外力は、限られた範囲の外力となり、その力のコントロールが難しい。

そこで、図１８（ｂ）に示すように、合成樹脂製（合成ゴムでも可）の射出成形体である外被カバー２００を被せて使用することが望ましい。この場合、外被カバー２００の厚みが場所によって変化するので、従来の技術では対応できなかった。しかし、本発明の実施の形態のように、仮想ヒートパイプ２０Ａを使用すると、製造が簡単化でき、しかも、対応が簡単化できる。

即ち、図１９（ａ）は金型６０を適宜省略して簡単化した概念図である。
図示のように、金型６０に並列に冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ及び冷媒路２０３を形成する。冷媒路２０１ａ，２０１ｂ及び冷媒路２０３は、従来技術と相違するものではない。冷媒路２０２ａ，２０２ｂには、冷媒路２０２ａ，２０２ｂよりも細い径で仮想ヒートパイプ２０ａ，２０ｂを形成したものである。
図１９（ａ）では、仮想ヒートパイプ２０ａ，２０ｂを各々１本配設した事例を描いているが、本発明を実施する場合には、更に、仮想ヒートパイプ２０ａまたはヒートパイプ２０ｂを２本以上の多数を配設することもできる。特に、仮想ヒートパイプ２０ａ及び仮想ヒートパイプ２０ｂは、金型６０に並列に冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ、冷媒路２０３に配設し、かつ、それらよりも小径であるので、仮想ヒートパイプ２０ａまたは仮想ヒートパイプ２０ｂの本数を多くし、その密度を上げることにより、図１９（ｂ）のように、温度制御条件を多岐に設定できる。

また、仮想ヒートパイプ２０Ａは、金属粉体で冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ、冷媒路２０３及び仮想ヒートパイプ２０ａ、仮想ヒートパイプ２０ｂを同一金属粉体材料で積層し、造形するものであるから、仮想ヒートパイプ２０ａ、仮想ヒートパイプ２０ｂが細くても、作動液２４を流す空間を確保することができる。
そして、作動液２４として水を使用する場合には、冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ、冷媒路２０３の端部を共通させ、共通する作動液２４を水とすることができる。水としない場合でも、共通する作動液２４を用いることができる。

更に、仮想ヒートパイプ２０Ａは、金型６０に直接形成するものであるから、仮想ヒートパイプ２０Ａを構成する金属パイプを省略して、一端を金型６０に形成した密閉空間長孔４１とし、他端を冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ、冷媒路２０３側に配設し、作動液２４を封止したものとすることにより、仮想ヒートパイプ２０Ａを構成する部品が少なくなり、金型６０に形成する密閉空間長孔４１が細い形態とすることができ、場所を取らないから、薄い金型６０にも配設することができる。

上記実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型は、合成樹脂を成形する射出成形体または押出成形体を金属粉体で積層造形されてなる金型６０と、射出成形体または押出成形体を冷却する金型６０に形成された冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ及び冷媒路２０３と、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂと熱的に結合しており、金型６０に対する熱移動を自在とした仮想ヒートパイプ２０Ａとを具備し、ヒートパイプ２０は、金属粉体で積層造形され、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ及び冷媒路２０３から分岐して金型６０を冷却することができる。

したがって、仮想ヒートパイプ２０Ａは、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ及び冷媒路２０３から分岐して設けられたものであるから、水を含む作動液２４を用いることにより、金型６０の全体の温度を均一化できる。また、金型６０の部位によって冷却能力を任意に設定できる。

上記実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型は、合成樹脂を成形する射出成形体または押出成形体を金属粉体で積層造形されてなる金型６０と、射出成形体または押出成形体を冷却する金型６０に形成された冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂと、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂと熱的に結合しており、金型６０に対する熱移動を自在としたヒートパイプ２０とを具備し、仮想ヒートパイプ２０Ａは、金型６０と同一材料で積層造形され、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂよりも細い径とすることができる。

したがって、仮想ヒートパイプ２０Ａは金型６０と同一材料で積層し、造形されるものであるから、金属出力３Ｄプリンターで容易に３次元表現することができ、しかも、仮想ヒートパイプ２０Ａは冷媒路よりも細い径としたものであるから、金型６０内に多数形成でき、射出成形体または押出成形体の特性に合わせた特性を持たせることができる。

上記実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型は、合成樹脂を成形する射出成形体または押出成形体を金属粉体で積層造形されてなる金型６０と、射出成形体または押出成形体を冷却する金型６０に形成された冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂと、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂと熱的に結合しており、金型６０に対する熱移動を自在とした仮想ヒートパイプ２０Ａとを具備し、仮想ヒートパイプ２０Ａは、ヒートパイプ２０を構成する金属パイプを省略して、一端を金型６０に形成した密閉空間長孔４１とし、他端を冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ側に配設して作動液２４を封止したものとすることができる。

したがって、ヒートパイプ機能構成体２０Ａは、ヒートパイプ２０を構成する金属パイプを省略して、直接、金型６０に仮想ヒートパイプ２０Ａの金属パイプ相当部分を形成し、他端には冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ側に配設して作動液２４を封止し、ヒートパイプ機能を持たせたものであるから、細い金属パイプを挿入する必要がなく、金型６０が簡単に形成できる。

上記実施８形態のヒートパイプ機能付成形金型は、合成樹脂を成形する射出成形体または押出成形体を金属粉体で積層造形されてなる金型６０と、射出成形体または押出成形体を冷却する金型６０に形成された冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂと、冷媒路４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂと熱的に結合しており、金型６０に対する熱移動を自在としたヒートパイプ２０とを具備し、ヒートパイプ２０を構成する金属パイプを省略し、一端を金型６０に設けた密閉空間長孔４１とし、他端を冷媒路側に配設して、作動液２４を封止する構造体とし、仮想ヒートパイプ２０Ａのみを持たせたものである。

したがって、金型６０の密閉空間長孔４１の他端側に、射出成形体または押出成形体を冷却するヒートシンク３０を配設すると、金型６０に至るまでの熱エネルギはヒートシンク３０を介して移動でき、射出成形体または押出成形体を冷却できる。ヒートシンク３０の冷却は、固定側の上金型４０と可動側の下金型５０に直接伝熱するから、冷却が急速に行われる。このヒートシンク３０は金型６０の一部として、金属出力３Ｄプリンターでフィンを形成してもよいし、外部組み立てを行ったものをボルト等で締め付けて熱伝導を良好としてもよい。なお、フィンの表面は冷媒の流れによって冷却されることが望ましいが、大気中に空冷として露出してもよい。本発明を実施する場合に、前記ヒートシンク３０の形態を問うものではない。

上記実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型の作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、金型６０に形成した密閉空間長孔４１の壁面に微細多孔構造金属（ポーラス）に形成したものであるから、作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックが微細多孔構造金属）で形成されているから、金型６０と微細多孔構造金属のウィックとの一体感が強く、熱効率を上げることができる。

上記実施の形態のヒートパイプ機能付成形金型の作動液２４を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、金型２４に形成した密閉空間長孔４１内の壁面側の全内面に位置する連通した微細多孔構造金属とするか、密閉空間長孔４１内の壁面側に位置する１条以上のスパイラル細管とその中心管路を端部でまとめてなる中心管路とするか、前記密閉空間長孔４１内の壁面側に位置する複数本のパラレル細管及び端部でまとめた中心管路とするかの何れか１つからなるから、金型６０と前記長孔４１内の壁面側との伝導が良好で、封入された作動液２４を毛細管現象により連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び前記作動液が沸騰した蒸気が高温側から低温側へと熱移動させることができる。
上記実施の形態の成形金型の仮想ヒートパイプ２０Ａ，２０ａ，２０ｂは、冷媒路２０３、冷媒路２０１ａ，２０１ｂ、冷媒路２０２ａ，２０２ｂ側には、前記射出成形体または押出成形体を冷却するヒートシンク３０を配設したものであるから、熱効率を上げることができる。

仮想ヒートパイプ２０Ａ，２０ａ，２０ｂは、従来技術ではヒートパイプ２０の金属パイプ２１相当部分として表現するものであるが、ヒートパイプ２０の金属パイプ２１自体を示すものではなく、金属出力３Ｄプリンターで形成されるものである。したがって、本発明を実施する場合には、ヒートパイプ２０の金属パイプ２１を具有していない。
また、一端が冷媒路５３，４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ、と熱的に結合し、他端が金型６０（４０，５０）と熱的に結合する密閉空間長孔４１、密閉空間長孔４１内を作動液２４が気化と液化を繰り返す金型６０（４０，５０）から冷媒路５３，４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂに対する熱移動を自在としたヒートパイプ機能構成体は、設計的理由により、上金型４０として下金型５０及び／または金型６０となる。

そして、本発明を実施する場合のヒートパイプ機能構成体は、簡単化すると、ヒートパイプの構成を金属出力３Ｄプリンターで形成されるものとすることができる。
更に、冷媒路５３，４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂについても、仮想ヒートパイプ２０Ａ，２０ａ，２０ｂの一端が配置される場所を特定するものであるから、仮想ヒートパイプ２０Ａ，２０ａ，２０ｂの一端によって決定される。

Ａメッシュウィック
Ｂリップルウィック
Ｃ微細多孔構造金属、
Ｄスパイラル細管
Ｅ中心管路
Ｆ，Ｊ蒸気溜まり
Ｇパラレル細管
Ｈ中心管路
２０Ａ仮想ヒートパイプ
３０ヒートシンク
４０上金型
４１密閉空間長孔
４２ａ，４２ｂ冷媒路
５０下金型
５２ａ，５２ｂ冷媒路
２０１ａ，２０１ｂ冷媒路
２０２ａ，２０２ｂ冷媒路
２０３冷媒路
５３冷媒空間
６０金型
７０射出成形体
７１ベース
７２，７３，７４，７５針状突起部

Claims

合成樹脂を成形する射出成形体または押出成形体を金属粉体で積層造形されてなる金型と、
前記射出成形体または前記押出成形体を冷却する前記金型に形成された冷媒路と、
一端が前記冷媒路と熱的に結合し、他端が前記金型と熱的に結合する密閉空間、前記密閉空間内を作動液が気化と液化を繰り返す前記金型から前記冷媒路に対する熱移動を自在としたヒートパイプ機能構成体とを具備し、
前記ヒートパイプ機能構成体は、前記ヒートパイプ機能構成体を構成する金属パイプを省略して、一端を前記金型に形成した長孔とし、他端を前記冷媒路側に配設して作動液を封止し、
前記ヒートパイプ機能構成体は、前記金属粉体で積層造形され、前記冷媒路から熱的に分岐して前記金型を冷却し、
前記ヒートパイプ機能構成体は、前記ヒートパイプ機能構成体を構成する金属パイプを省略して、一端を前記金型に形成した長孔とし、他端を前記冷媒路側に配設して作動液を封止し、前記作動液を連続的に低温側（ヒートアウト）から高温側（ヒートイン）に移動させるウィックを構成し、
前記ヒートパイプ機能構成体は、前記金型に形成した長孔内の壁面側に位置し、毛細管現象により封入された前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィック、及び前記作動液が沸騰し、その蒸気が高温側（ヒートイン）から低温側（ヒートアウト）へと移動し、
前記蒸気が凝縮することによって、凝縮熱が凝縮部で放出される構造とし、前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、前記金型に形成した長孔の壁面に微細多孔構造金属（ポーラス）に形成し、
前記作動液を連続的に低温側から高温側に移動させるウィックは、前記金型に形成した長孔内の壁面側の全内面に位置する連通した微細多孔構造金属（ポーラス）とするか、前記長孔内の壁面側に位置する１条以上のスパイラル細管とその中心管路を端部でまとめてなる中心管路とするか、前記長孔内の壁面側に位置する複数本のパラレル細管及び端部でまとめた中心管路とするかの何れか１つからなることを特徴とするヒートパイプ機能付成形金型。