(57)【要約】【課題】冷媒の通過量以上の冷却能力を持ち、かつ、金型の特定部分のみ部分的に冷却でき、薄手の合成樹脂の射出成形体であっても部分的に冷却でき、全体の金型の温度を直接低下させることのない小型化可能なこと。【解決手段】合成樹脂からなる射出成形体７０の一方側を形成するキャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、射出成形体７０の反対側を形成するコア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０と、射出成形体７０を冷却するキャビティ４１及び／またはコア５１内に形成された冷媒路４２ａ，４２ｂ、５２ａ，５２ｂと、上金型４０及び／または下金型５０内のキャビティ４１及び／またはコア５１内で射出成形体７０を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンク８０を具備する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、
前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型と、
前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、
前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクと、
を具備することを特徴とする射出成形金型。
【請求項２】
合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、
前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型と、
前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、
前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクと、
前記ヒートシンクと熱的に結合しており、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型に対する熱伝導が自在なヒートパイプと
を具備することを特徴とする射出成形金型。
【請求項３】
合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、
前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型と、
前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、
前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンク機能部と、
前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成し、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型に対する熱伝導が自在なヒートパイプ機能部と
を具備することを特徴とする射出成形金型。
【請求項４】
前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部を流れる冷媒液は、ヒートパイプの長さ方向と交差して配設されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の射出成形金型。
【請求項５】
前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に配設したヒートシンクまたはヒートシンク機能部は、その長さ方向に複数に分割されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の射出成形金型。
【請求項６】
前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部は、多層化した金属薄板を組み付けたものを装着することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の射出成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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射出成形金型に関するものである。この発明の射出成形金型は、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ことになる。
【背景技術】
【０００２】
従来技術を特許公開公報から抽出すると、特許文献１を挙げることができる。
この特許文献１の技術は、図１に示す金型１と金型２のキャビティ面５の背後に設けられたノズル室３と、ノズル室３に連通し外部に接続された外部接続通路３ａと、ノズル室３に配設され炭酸ガスをノズル室３のキャビティ面５側へ向けて噴射するノズル６と、炭酸ガス供給手段からノズル６へ炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給通路４とを有し、一つの成形品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７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５側の冷却方法で、蓄熱が生じ易いノズル室３に連通し、外部に接続された外部接続通路３ａに高熱伝導部材としてのヒートパイプ８を挿入してあり、そのターゲットのキャビティ面５側とは反対側に向けて炭酸ガスを噴射するノズル６を設置している。
【０００３】
この形態により、噴射された炭酸ガスの冷却能力をヒートパイプ８が伝達して、蓄熱部を冷却することができる。またノズル６が対面している部位だけではなく、高熱伝導部材の当接する範囲を効率よく均一に冷却することができる。高熱伝導部材はヒートパイプ８に限らず、水、オイルのように冷却能力を伝達できる冷却媒体であればよい。
また、特許文献２は、図２に示すプラスチック光学素子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。
【０００４】
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。
そして、特許文献３は、図３に示す金型２１を構成する固定側金型２２と可動側金型２３との間に、成形すべき成形品の形状に対応するキャビティ２４が形成され、キャビティ２４の近傍に発熱体２５及び冷却媒体２８が、断熱材２６を介して設けられ、断熱材２６と冷却媒体２８との間にペルチェ素子２７が設けられている。
【０００５】
発熱体２５はセラミックスからなる板状ヒータであり、冷却媒体２８は発熱体２５の約４倍の断面積を有して発熱体２５の外面側を覆うようにしており、キャビティ２４に射出されたＡＢＳ樹脂の冷却も兼ねている。この冷却媒体２８には冷却管２９が配設され、冷却管２９より冷却水を流せるようになっている。発熱体２５と冷却媒体２８の間にはウレタン系樹脂発泡体からなる断熱材２６が設けられ、発熱体２５の熱が冷却媒体２８により奪われるのを防止している。このように構成することにより、ウェルドラインの発生を抑制できるとともに、光沢ムラ等の外観不良が少なくなり、成形サイクルも長くなることがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９０４４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１９４４５号公報
【特許文献３】特開２０００−２７１９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術は、図１に示すように、ヒートパイプ８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５側に伝わらず、金型１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、図２に示すように、ヒートパイプ１７の一端が可動側入子１３に埋設され、他端が冷却管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があった。
【０００８】
そして、特許文献３については、図３に示すように、キャビティ２４の近傍の少なくとも１ヶ所に鋼製材料からなる金型２２中に冷却管２９を配設し、その冷却管２９に冷却水を流し、発熱体２５及び断熱材２６を介して設けられ、ウェルドラインの発生を抑制できると共に、光沢ムラ等の外観不良が少なくなり、成形サイクルも長くなるという技術思想を開示している。しかし、断熱材２６として何が使用できるかが開示されておらず不明である。特に、断熱材２６としてガラス繊維を使用できるのか、セラミックス材料を使用できるのか不明であり、その構造に与える影響も不明である。
【０００９】
特許文献１及び特許文献２は、ヒートパイプ８またはヒートパイプ１７を使用しており、熱エネルギの伝搬はそれらヒートパイプ８またはヒートパイプ１７の能力に拘束され、急激に温度変化を生じさせることができない。
また、特許文献３におけるペルチェ素子２７についても同様で、立ち上がりを急峻にするには、それだけ電力を大きくする必要があり、熱エネルギの無駄が大きくなる。
特許文献１乃至特許文献３の何れにせよ、急峻な立ち上がりを得るには、装置が大掛かりなものとなり、金型内にそれを設置することができないという問題点があった。
【００１０】
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、冷媒の通過量以上の冷却能力を持ち、かつ、金型の特定部分のみ部分的に冷却したり、薄手の合成樹脂の射出成形体であっても部分的に冷却したりすることができ、全体の金型の温度を直接低下させることのない小型化可能な射出成形金型の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明にかかる射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型と、前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成したフィンからなるヒートシンクを具備する。
【００１２】
ここで、上記固定側の上金型は、前記合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設したものである。
また、上記可動側の下金型は、前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設したものである。
そして、上記冷媒路は、前記合成樹脂からなる前記射出成形体を冷却する公知の冷却水等からなる冷媒の通路である。
更に、上記冷媒が通過自在なヒートシンクは、前記キャビティまたは前記コア内に形成されたものであり、前記固定側の上金型及び前記可動側の下金型の温度はヒートシンクを使用して硬化させるものである。特に、発明者らは３Ｄプリンター（三次元プリンター）を使用し、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型及びヒートシンクを形成した。しかし、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型にヒートシンクをボルト締め等で取付けてもよい。
更にまた、３Ｄプリンターで形成したヒートシンク等は、ヒートパイプを挿入する空間を設け、冷媒が通過する流体抵抗の小さい通路を確保できればよい。
【００１３】
請求項２の発明にかかる射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型と、前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクと、前記ヒートシンクに熱的に接続され、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型に対する熱伝導が自在なヒートパイプを具備する。
ここで、上記ヒートパイプは、前記ヒートシンクに挿入され、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型に対する熱伝導が自在なヒートポンプ機能を有するものであればよい。上記ヒートパイプは、熱を汲み上げる作用を行う。
【００１４】
上記ヒートパイプの構造は、金属パイプ（銅または銅合金）の内部を真空にし、作動液として少量の代替フロン（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）または純水を封止し、その管の内壁に毛細管現象が生ずる構造（ウィック）とした構造を呈している。このヒートパイプの作用は、まず、一端のヒートイン（入熱）側が冷媒で冷却され低温度に、また、ヒートアウト（放熱）側が高温度にあるとき、ヒートアウト側では、加熱により作動液が蒸発し、蒸気流となって低温部へと移動する。このとき、蒸気流がパイプの管壁に接触すると、蒸気流が冷却されて凝縮し、この凝縮液は重力、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る。
【００１５】
請求項３の発明にかかる射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型と、前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、前記上金型及び／または前記下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンク機能部と、前記上金型及び／または前記下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成し、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型に対する熱伝導が自在なヒートパイプ機能部を具備する。
ここで、上記ヒートシンク機能部は、前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成した放熱機能部であればよく、できるだけ表面積が大きいものが望ましい。
また、上記ヒートパイプ機能部は、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型に対する熱伝導が自在なヒートポンプ機能を有するものであればよく、具体的には、上記ヒートパイプ機能部は、ヒートパイプとしての構成を有することを意味する。
【００１６】
上記ヒートパイプ機能部の構造は、金属パイプ（銅または銅合金）の内部を真空（ヒートパイプとして機能する程度に減圧した状態の真空）にし、作動液として少量の代替フロンまたは純水を封止し、その管の内壁に毛細管現象が生ずる構造（ウィック）とした構造を呈している。このヒートパイプの作用は、まず、一端のヒートイン（入熱）側が冷媒で冷却され低温度に、また、ヒートアウト（放熱）側が高温度にあるとき、ヒートアウト側では、加熱により作動液が蒸発し、蒸気流となって低温部へと移動する。このとき、蒸気流がパイプの管壁に接触すると、蒸気流が冷却されて凝縮し、この凝縮液は重力、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る。
【００１７】
請求項４の発明にかかる射出成形金型は、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部を流れる冷媒液は、ヒートパイプの長さ方向と交差して配設されたものである。
ここで、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部を流れる冷媒液は、ヒートパイプまたはヒートパイプ機能部の長さ方向と交差する方向に冷媒液を流すと、流体抵抗を大きくすることなく、効率のよい冷却が可能となる。
【００１８】
請求項５の発明にかかる射出成形金型は、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部は、その長さ方向に複数に分割したものである。
ここで、上記ヒートシンクまたはヒートシンク機能部の長さ方向の複数分割とは、ヒートパイプの長さ方向、即ち、温度に沿って配設され、上記ヒートシンクまたはヒートシンク機能部の面に並行して冷媒が流れるから、ヒートパイプの温度群を略一定化できる。
【００１９】
請求項６の発明にかかる射出成形金型は、前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部は、多層化した金属薄板を組み付けたものを装着する。
ここで、上記ヒートシンクまたはヒートシンク機能部は、多層化した金属薄板を積層して組み付けたものを装着するから、金属薄板を積層して組み付けた形態はフィンを配設した構造となり、熱交換能力が良い。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明の射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型とを具備し、前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、前記金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内にヒートシンクを設けたものである。
【００２１】
キャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、同じく、前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型に、射出成形体を冷却するヒートシンクを前記キャビティ及び／または前記コアの冷媒路内に配設する。これにより、前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内でヒートシンクを介して前記射出成形体を冷却する。前記キャビティ及び／または前記コアはヒートシンクを介して冷却水等の冷媒で冷却されるから、通常の熱伝導による放射よりも熱放射効率を良くすることができる。
【００２２】
請求項２の発明の射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型とを具備し、前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、前記金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクに熱接続された前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型に対する熱伝導自在なヒートパイプを設けたものである。
【００２３】
キャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、同じく、前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型に、射出成形体を冷却するヒートシンクを前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路内に配設する。これにより、前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内でヒートシンクを介して前記射出成形体を冷却する。前記キャビティ及び／または前記コアはヒートシンクを介してヒートパイプで冷却されるから、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。
【００２４】
また、キャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型に配設し、前記ヒートシンクには、熱伝導自在なヒートパイプを設けたものであるから、前記固定側の上金型と前記可動側の下金型はヒートシンクを介してヒートパイプが高効率で冷却する。前記ヒートシンクの冷却は、前記固定側の上金型と前記可動側の下金型に直接伝熱するから、冷却が急速に行われる。このヒートシンクは金型の一部として、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。
【００２５】
請求項３の発明の射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、前記射出成形体の反対側を形成する前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型と、前記射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路と、前記上金型及び／または前記下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンク機能部を具備し、前記上金型及び／または前記下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却すると共に、前記上金型及び／または前記下金型に対する熱伝導が自在なヒートパイプ機能部を設けたものである。
【００２６】
キャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、同じく、前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型に、射出成形体を冷却する前記キャビティ及び／または前記コア内に形成された冷媒路を配設する。これにより、前記固定側の上金型及び／または前記可動側の下金型内の前記キャビティ及び／または前記コア内で前記射出成形体を冷却する。前記キャビティ及び／または前記コアはヒートパイプで冷却されるから、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。
【００２７】
また、キャビティまたはコアを配設した固定側の上金型と、前記コアまたは前記キャビティを配設した可動側の下金型に配設し、熱伝導自在なヒートパイプ機能部を設けたものであるから、前記固定側の上金型と前記可動側の下金型はヒートパイプ機能部が高効率で冷却する。前記ヒートパイプ機構部の冷却は、前記固定側の上金型と前記可動側の下金型に直接伝熱するから、冷却が急速に行われる。このヒートシンクまたはヒートシンク機能部は金型の一部として、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。
【００２８】
請求項４の発明の射出成形金型は、前記上金型及び／または前記下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部を流れる冷媒液は、ヒートパイプまたはヒートパイプ機能部の長さ方向と交差して配設されているから、請求項２または請求項３の効果に加えて、ヒートシンクまたはヒートシンク機能部を流れる冷媒液はヒートシンクまたはヒートシンク機能部の面に沿って流れ、流体抵抗を小さくした流れとすることができる。また、ヒートパイプまたはヒートパイプ機能部の入熱（蒸発部）、ヒートパイプまたはヒートパイプ機能部の放熱（凝縮部）を離した位置とすることができ、ヒートパイプまたはヒートパイプ機能部の特性を高効率化できる。
【００２９】
請求項５の発明において前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部は、その長さ方向に複数に分割されていることから、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の効果に加えて、ヒートシンクまたはヒートシンク機能部との接続が入熱（蒸発部）と、放熱（凝縮部）とを離した位置とすることができ、ヒートシンクを熱が伝わり、ヒートイン（蒸発部）と、ヒートアウト（凝縮部）を独立させることにより、効率の良い冷却が可能となる。
【００３０】
請求項６の発明において前記固定側の上金型及び／または可動側の下金型内で冷却する冷媒路内に形成したヒートシンクまたはヒートシンク機能部は、多層化した金属薄板を組み付けたものを装着するものであるから、請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の効果に加えて、多層化した金属薄板を組み付けたヒートシンクまたはヒートシンク機能部は、固定側の上金型及び／または可動側の下金型内と一体として形成されないので、別な場所で形成することもできるし、冷媒路の形状に応じたヒートシンクまたはヒートシンク機能部とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は従来例１の射出成形金型の説明図である。
【図２】図２は従来例２の射出成形金型の説明図である。
【図３】図３は従来例３の射出成形金型の説明図である。
【図４】図４は本発明の実施例の射出成形金型を３Ｄプリンターで制作した要部冷却機構を閉じた動作原理を説明する説明図で、(ａ)は動作を説明する断面の説明図、(ｂ)は(ａ)の切断線Ａ−Ａによる断面の説明図である。
【図５】図５は本発明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説明図で、(ａ)はメッシュウィック、(ｂ)はリップルウィックの一部断面の説明図である。
【図６】図６は本発明の実施例の射出成形金型を別体の要部冷却機構を閉じた動作原理を説明する説明図で、(ａ)は動作を説明する断面の説明図、(ｂ)は(ａ)の切断線Ｂ−Ｂによる断面の説明図である。
【図７】図７は本発明の実施例の射出成形金型を別体の要部冷却機構を閉じた動作原理を説明する説明図で、(ａ)は動作を説明する断面の説明図、(ｂ)は(ａ)の切断線Ｃ−Ｃによる断面の説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例の射出成形金型のヒートパイプとヒートシンクの関係を示し、（ａ）は金属フィンからなるヒートシンク及びヒートパイプの斜視図、（ｂ）は切断線Ｄ−Ｄによる断面の説明図である。
【図９】図９は本発明の実施例の射出成形金型のヒートパイプとヒートシンクの関係を示す斜視図で、（ａ）は複数の円盤状の金属フィンからなるヒートシンク、（ｂ）は点数のヒートパイプとヒートシンクの斜視図である。
【図１０】図１０は本発明の実施例の射出成形金型のヒートパイプとヒートシンクの関係を示す斜視図で、（ａ）は四角の金属フィンからなるヒートシンク、（ｂ）は切断線Ｅ−Ｅからなる断面図である。
【図１１】図１１は本発明の実施例の射出成形金型を３Ｄプリンターで制作した要部冷却機構を閉じた動作原理を説明する説明図で、(ａ)は動作を説明する断面の説明図、(ｂ)は(ａ)の切断線Ｆ−Ｆによる断面の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
［実施の形態１］
例えば、図４及び図５に示すように、キャビティ４１を有する上金型４０及びコア５１を有する下金型５０からなる金型６０が構成されている。このとき、キャビティ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４１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のコア５１には上金型４０のキャビティ４１と同様、冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂ、図示しない冷媒路が配設されていて、下金型５０のコア５１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。
【００３４】
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のキャビティ４１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４１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、仔細に説明する。
【００３５】
本実施の形態の射出成形金型は、上金型４０のキャビティ４１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のキャビティ４１には、キャビティ４１の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、キャビティ４１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。
【００３６】
また、下金型５０のコア５１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のコア５１の温度を所定の温度に下げるものである。
更に、下金型５０のコア５１には、冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂが配設されており、それらの端部はコア５１内に形成された冷媒を収容可能な冷媒空間６５としており、冷媒空間６５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６５は冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂとの間に配設されている。
本実施の形態では、冷媒空間６５を特定サイズのボックスで形成しておらず、冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂの端部は、コア５１内に形成された冷媒を収容可能な冷媒空間６５としている。
【００３７】
キャビティ４１またはコア５１内に供給された冷媒を収容可能な冷媒空間６５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６５側から冷却するものである。下金型５０のコア５１に冷媒空間６５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のコア５１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補助空間部材６７は、冷媒空間６５を形成するためのもので、補助空間部材６７は複数本のヒートパイプ９０の装着の為に組み付けを行うようになっている。例えば、後述するフィン８０ａ，・・・，８０ｋを弧状とする等の配慮が必要である。
【００３８】
冷媒路５２ａから冷媒空間６５に供給された冷媒は、複数本のヒートパイプ９０の下端のヒートアウト（放熱部）を冷却して、冷媒路５２ｂから排出される。その間、複数本のヒートパイプ９０の配設孔は、３Ｄプリンターで金属を多層化して、実施例では１２枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋからなるヒートシンク８０を形成しているから、装着には必要に応じて、リーマ等で配設孔の整形を行う場合がある。
また、フィン８０ａ，・・・，８０ｋからなるヒートシンク８０には、複数個の冷媒の循環孔８１が形成されていて、ヒートパイプ９０のヒートアウト（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８０は、本実施の形態においては１１枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋから構成されており、しかも、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。
【００３９】
ここで、複数本のヒートパイプ９０について説明する。
複数本のヒートパイプ９０の下端はヒートアウト（放熱部）、上端はヒートイン（蒸発部）で冷却し、冷媒路５２ａから入り、冷媒路５２ｂから排出される。
詳しくは、ヒートパイプ９０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の熱を作動液の蒸発に使用し、このときの作動液の蒸気は、金属パイプ９０ａ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９０ａ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。金属パイプ９０ａの壁面、ウィックに接触して凝縮した作動液はヒートアウト（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。ヒートパイプ９０に封入する作動液としては、ヒートパイプ９０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９０によって冷却化される。
【００４０】
次に、複数本のヒートパイプ９０の作用、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のコア５１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をコア５１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６５には冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂに冷却水が流れ、冷媒路５２ａ，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。また、その冷媒空間６５には、両端が嵌め合いができる寸法精度の補助空間部材６７が形成され、それがボルト等で締められている。
【００４１】
図４の冷媒空間６５は、下金型５０のコア５１を用いて、複数枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋからなるヒートシンク８０が形成されており、金型薄部５９のコア５１側の媒体の温度を降下させる。即ち、複数枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋ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３Ｄプリンターによって金属粒子から形成することもできる。何れにせよ、複数枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋは所定の間隔で配設される。複数枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋには、随処にヒートパイプ９０の装着孔８２が形成されている。ヒートパイプ９０の装着孔８２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）側を判断して配設されるが、複数枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋ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。
【００４２】
フィン８０ａ，・・・，８０ｋとヒートパイプ９０とは、熱伝導が良好なように熱結合されている。ヒートパイプ９０の構造は、図５に示すように、銅または銅合金からなる金属パイプ９０ａの両端を封止して、内部を真空状態とする。金属パイプ９０ａの内面は、毛細管現象が生ずるウィックといわれる構造、例えば、図５（ａ）のように、金属パイプ９０ａの内周に細かい金網９０ｂを配設したメッシュウィック構成としてもよいし、図５（ｂ）のように、金属パイプ９０ａの内周に細かいスリット９０ｃを形成したグルーブウィック構成としてもよい。また、作動液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、内部を真空状態とは、製作工程において真空状態に引いているが、完成品は金属パイプ９０ａ内に水蒸気、代替フロンガスが封入されており、減圧状態であるが真空状態ではない。
【００４３】
このように、ヒートパイプ９０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。このヒートパイプ９０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９０ａ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。
【００４４】
［実施の形態２］
図４の実施の形態においては、ヒートシンク８０が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。図６がその例である。
複数枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋは、所定の上下間隔で配設された薄手の銅板等からなるフィンであり、ヒートパイプ９０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８０ａ，・・・，８０ｋの質量が小さいため、ヒートパイプ９０のみを固定しても、摺動することはない。しかし、フィン８０ａ，・・・，８０ｋ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。
【００４５】
本実施の形態においては、ヒートパイプ９０の下端部をボルト６４ａで締め付けた保持ブロック６４に装着され、保持ブロック６４から複数のヒートパイプ９０が立設されている。冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂに流れる冷媒は、ヒートパイプ９０の下端部に衝突するから乱流となって流れ、フィン８０ａ，・・・，８０ｋの長さに沿って冷媒が流れることになる。他の機能については、図４の実施の形態１と相違するものではない。
本実施の形態２は、ヒートシンク８０が薄手の銅板等からなるフィン８０ａ，・・・，８０ｋとし、冷媒は、冷媒路５２ａから冷媒空間６５を介して冷媒路５２ｂに流れる。したがって、図５の下金型５０の冷媒空間６５には、複数枚のフィン８０ａ，・・・，８０ｋからなるヒートシンク８０が形成されており、金型薄部５９のコア５１側の温度を降下させる。したがって、下金型５０のコア５１の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をコア５１内に、機械的に必要な程度の厚みの金型薄部５９を残して冷媒空間６５を形成する。また、冷媒空間６５には冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂに冷却水が流れ、冷媒路５２ａ，５２ｂの一部としているように冷媒路５２ａ，５２ｂ等の冷却路を形成できる。
【００４６】
［実施の形態３］
図６の実施の形態においては、ヒートシンク８０がフィン８０ａ，・・・，８０ｋである場合で、しかも、冷媒空間６５は冷却水であり、ヒートシンク８０のフィン８０ａ，・・・，８０ｋに接触する液体を他の冷媒とすることもできる。図７に示す実施の形態がその例である。
冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂに流れる冷媒は、冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂ外を閉じた長方形のボックスからなる冷却媒体通路６６を流れるようにする。冷却媒体通路６６では、ヒートパイプ９０の下端部の周囲をなめながら、フィン８０ａ，・・・，８０ｋの長さに沿って冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂに冷媒が流れる。
【００４７】
ヒートパイプ９０は、その下端で冷却され、上端で射出成形体７０の熱を吸熱する。したがって、下金型５０のコア５１の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機械的に必要な厚みの金型薄部５９を冷媒空間６５側から冷却する。また、冷媒空間６５ではヒートパイプ９０の下端で冷却し、上端で射出成形体７０の熱を吸熱するから、冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂに冷却水が流れると、冷却媒体通路６６内では、ヒートパイプ９０の下端が冷却され、ヒートパイプ９０の上端でフィン８０ａ，・・・，８０ｋの上端及び周囲の温度を冷却し、射出成形体７０のベース７１の温度を下げ、硬化させることができる。
【００４８】
ヒートパイプ９０には、ヒートシンク８０としてフィン８０ａ，・・・，８０ｋが取付けられており、冷却媒体通路６６の冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂに流れる冷媒と独立した冷媒が使用できる。
したがって、ヒートシンク８０側で使用する冷媒と、冷却媒体通路６６を通過させる冷媒は、別の温度特性を有する冷媒とすることができる。また、ヒートシンク８０側で使用する冷媒と、冷却媒体通路６６を通過させる冷媒は、必ずしも一致させなくてもよい。射出成形体７０及びベース７１の厚み、合成樹脂の温度特性によって、任意に選択できる。
【００４９】
［実施の形態４］
図４乃至図７の実施の形態においては、ヒートシンク８０及びヒートパイプ９０の単純構成について説明した。しかし、本発明を実施する場合には、ヒートシンク８０及びヒートパイプ９０の構成を金型６０に合わせて変更することもできる。ヒートシンク８０とヒートパイプ９０は、図８のように構成することもできる。
図８（ａ）は、冷媒路５２ａ，５２ｂとの間に長方形の冷却媒体通路６６が形成され、冷却媒体通路６６には縦に長方形状の板からなる複数枚のフィン８５ａ，８５ｂを配設している。そして、フィン８５ａとフィン８５ｂの対向する相互間でヒートパイプ９０を弾性保持している。また、ヒートパイプ９０の下端は、冷却媒体通路６６に挿入されている。他端は自由端となっており、フィン８５ａとフィン８５ｂ相互間で弾性的に保持している。そして、フィン８５ａとフィン８５ｂ相互間には、ヒートパイプ９０を弾性保持している。また、ヒートパイプ９０の下端は、冷却媒体通路６６に挿入されており、冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂとの間の冷却媒体通路６６の冷媒によって、冷却されている。他端は、自由端となっており、フィン８５ａとフィン８５ｂとの相互間で保持されている。
したがって、冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂとの間の冷却媒体通路６６の冷媒によって、複数枚のフィン８５ａ，８５ｂ、本実施の形態では２対のフィン８５ａ，８５ｂからヒートシンク８０の射出成形体７０側の温度を低くすることができる。
【００５０】
また、１対のフィン８５ａとフィン８５ｂの間にヒートパイプ９０を配設し、熱を１対のフィン８５ａとフィン８５ｂに導いている。しかし、ヒートパイプ９０を保持する１対のフィン８５ａと１対のフィン８５ｂとの間には、流体抵抗が低く、熱伝導の高い材料からなる金属製の網、スチールウール等からなる弾性熱伝導体８６が配設されている。
なお、図８（ｂ）では、１対のフィン８５ａの片側と１対のフィン８５ｂの対向する片側との間に間隔が形成されている。そこで、本実施の形態では、２段に形成されたスチールウール８６ａ、８６ｂが配設され放熱性を良くしている。また、１対のフィン８５ａとフィン８５ｂに設けられた穿設孔８７も、放熱性を良くするものである。
１対のフィン８５ａの片側と１対のフィン８５ｂの対向する片側との間隔には、冷媒移動路８８ａ，８８ｂが配設され、冷却媒体通路６６から冷媒移動路８８ａ、８８ｂに出入り自在となっている。即ち、１対のフィン８５ａとフィン８５ｂに設けられた穿設孔８７と冷却媒体通路６６に設けられた冷媒移動路８８ａ、８８ｂは、冷媒としての冷却水の出入り口であり、冷却に寄与している。
【００５１】
［実施の形態５］
図９（ａ）の実施の形態５では、図９（ｂ）に示す１本のヒートパイプ９０を、冷媒路５２ａ，５２ｂとの間の冷媒空間６５にヒートパイプ９０を縦に並べ、ヒートパイプ９０の下端をサドル９５ａで止め、上端をサドル９５ｂとで取付けている。冷媒空間６５の上部のヒートパイプ９０がヒートイン（入熱）側、逆に、下側がヒートアウト（放熱）側となる。
各ヒートパイプ９０に環状のフィン８９の中心を挿入し、ヒートパイプ９０は上端のヒートイン（入熱）側が、例えば、冷媒温度により射出成形体７０が冷やされて低温度になり、下端のヒートアウト（放熱）側が冷却水等の冷媒で冷却され冷媒温度になる。
このように、複数個挿入した環状のフィン８９を取付けたヒートパイプ９０は、縦にヒートパイプ９０を配設しているから、環状のフィン８９の両面から伝熱し、かつ、環状のフィン８９間には、冷媒の通路が形成されているから、ヒートアウト（放熱）の特性が良い。ここでは、複数枚のフィン８９がヒートシンク８０を構成している。当然ながら、複数枚のフィン８９に替えて、螺旋状の１個のフィンとすることもできる。
【００５２】
［実施の形態６］
図１０に示す実施の形態６においては、冷媒路５２ａ，５２ｂとの間に長方形の冷却媒体通路６６が形成され、冷却媒体通路６６には縦に長方形状の板からなる複数枚のフィン９７を配設している。そして、フィン９７は複数のヒートパイプ９０の挿入で、均衡を取りながら保持されている。また、ヒートパイプ９０の下端は、冷却媒体通路６６に挿入されている。他端は、自由端となっており、上端のヒートイン（入熱）側が、ヒートパイプ９０の下端は、冷却媒体通路６６に挿入されており、冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂとの間の冷却媒体通路６６の冷媒によって冷却されている。他端は、自由端となっており、フィン９７相互間で保持されている。
したがって、冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂとの間の冷却媒体通路６６の冷媒によって、複数枚のフィン９７からなるヒートシンク８０によって射出成形体７０側の温度を低くすることができる。
【００５３】
本実施の形態の複数枚のフィン９７は、ヒートパイプ９０に対して２５度の角度で設置している。即ち、実施の形態２乃至実施の形態５については、ヒートパイプ９０に対して垂直（９０度の角度）に、フィン８５ａ，８５ｂ，８９，９７の面が形成されていた。しかし、発明者らは、ヒートパイプ９０に対してフィン８５ａ，８５ｂ，８９，９７の面を種々変更したが、ヒートパイプ９０に対して冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂの流れが垂直に衝突し、フィン８５ａ，８５ｂ，８９，９７に対しては並行する流れとするのが好ましい。特に、フィン８５ａ，８５ｂ，８９，９７の枚数が多いときには、フィン８５ａ，８５ｂ，８９，９７側で冷却効率を良くしようとしないで、流体抵抗を少なくするようにした方がよい。
【００５４】
上記実施の形態では、ヒートシンク８０とヒートパイプ９０を使用する事例で説明してきた、しかし、金型６０の冷却温度の部分的な違いが少ないときには、ヒートシンク８０のみとして対応することもできる。勿論、ヒートパイプ９０を用いれば、冷却速度を速くすることができ、また、用途によっては、加熱温度を早急に上げることもできる。
即ち、本発明の実施の形態の射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体７０の一方側を形成するキャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、射出成形体７０の反対側を形成するコア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０と、射出成形体７０を冷却するキャビティ４１及び／またはコア５１内に形成された冷媒路４２ａ，４２ｂ及び冷媒路５２ａ，５２ｂと、固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内のキャビティ４１及び／またはコア５１内で射出成形体７０を冷却する冷媒路内に形成したヒートシンク８０を具備し、ヒートパイプ９０を具備しない構成とすることができる。
【００５５】
［実施の形態７］
図１１は、本発明の実施の形態７の射出成形金型である。
例えば、上記実施の形態の図１１に示すように、キャビティ４１を有する上金型４０及びコア５１を有する下金型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のコア５１には上金型４０のキャビティ４１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のコア５１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。
【００５６】
下金型５０のコア５１には冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂが配設されており、冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂには、冷媒空間６５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６５を特定サイズのボックスとして３Ｄプリンターで形成しており、冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂの端部は、コア５１内に形成された冷媒を収容可能な冷媒空間６５とし、冷媒空間６５と冷媒路５２ａ及び冷媒路５２ｂとは冷媒が漏れないように緻密に形成されている。
【００５７】
キャビティ４１またはコア５１内に供給された冷媒を収容可能な冷媒空間６５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６５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から冷媒空間６５に供給された冷媒は、複数本のヒートパイプ９０の下端を冷却して、冷媒路５２ｂから排出される。実施例では４枚のフィン１１０ａ，・・・１１０ｄからなるヒートシンク１１０を形成している。勿論、前述したように、１個の螺旋状ヒートシンク１１０とすることもできる。また、ヒートシンク１１０は、本実施の形態においては４枚のフィン１１０ａ，・・・１１０ｄから構成されており、しかも、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。４枚のフィン１１０ａ，・・・１１０ｄは、キャビティ４１またはコア５１から独立し、ヒートパイプ９０の周囲に形成している。
【００５８】
本実施の形態で使用する図１１の複数本のヒートパイプ９０について整理する。
複数本のヒートパイプ９０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５２ｂから排熱される。詳しくは、ヒートパイプ９０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、金属パイプ９０ａ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９０ａ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。金属パイプ９０ａの壁面、ウィックに接触して凝縮した作動液はヒートアウト（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、複数本のヒートパイプ９０によって冷却化される。
【００５９】
また、複数本のヒートパイプ９０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のコア５１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をコア５１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６５には、冷媒路５２ａから冷媒路５２ｂ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。
【００６０】
冷媒空間６５は下金型５０のコア５１に設けたものであり、ヒートパイプ９０及び複数枚のフィン１１０ａ，・・・，１１０ｄからなるヒートシンク１１０が形成されている。このヒートパイプ９０及び複数枚のフィン１１０ａ，・・・，１１０ｄからなるヒートシンク１１０は、下金型５０自体を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１１０ａ，・・・，１１０ｄは所定の間隔で配設される。ヒートパイプ９０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１１０の複数枚のフィン１１０ａ，・・・，１１０ｄ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。
【００６１】
ヒートシンク１１０になるフィン１１０ａ，・・・，１１０ｄとヒートパイプ９０とは、熱伝導が良好なように熱結合されている。ヒートパイプ９０の構造は、図５に示すように、銅または銅合金からなる金属パイプ９０ａの両端を封止して、内部を真空状態とする。金属パイプ９０ａの内面は、毛細管現象が生ずるウィックといわれる構造、例えば、図５（ａ）のように、金属パイプ９０ａの内周に細かい金網９０ｂを配設したメッシュウィック構成としてもよいし、図５（ｂ）のように、金属パイプ９０ａの内周に細かいスリット９０ｃを形成したグルーブウィック構成としてもよい。また、作動液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、内部を真空状態とは、製作工程において真空状態に引いているが、完成品は金属パイプ９０ａ内に水蒸気、代替フロンガスが封入されており、真空状態ではない。
【００６２】
このように、ヒートパイプ９０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。このヒートパイプ９０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、当該蒸気流が金属パイプ９０ａ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。
【００６３】
即ち、ヒートパイプ９０とフィン１１０ａ，・・・，１１０ｄからなるヒートシンク１１０は、下金型５０のコア５１として３Ｄプリンターで形成するものである。したがって、コア５１の金属でヒートパイプ９０の金属パイプ９０ａも、コア５１の金属と同一の金属で形成することができる。また、金属パイプ９０ａの内面は、メッシュウィック構成としてもよいし、グルーブウィック構成としてもよい。或いは、金属パイプ９０ａの内面で毛細管現象が生じるような、細かい網を入れてもよい。
また、ヒートパイプ９０の形状は略円筒形でも、略角筒形でもよい。また、ヒートシンク１１０を構成するフィン１１０ａ，・・・，１１０ｄについても、放熱面積が確保できればよい。
【００６４】
この実施の形態の射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体７０の一方側を形成するキャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、射出成形体７０の反対側を形成するコア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０とを具備し、射出成形体７０を冷却するキャビティ４１及び／またはコア５１内に形成された冷媒路５２ａ，５２ｂと、固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５１内のキャビティ４１及び／またはコア５１内で射出成形体７０を冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成し、固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０に対する熱伝導が自在な少なくともヒートパイプ９０からなるヒートパイプ機能部を設けた発明として構成できる。
【００６５】
ここで、金型６０内のキャビティ４１及び／またはコア５１内で射出成形体７０を冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したヒートシンク１１０と、ヒートパイプ９０、冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂに接続した冷媒空間６５を３Ｄプリンターで形成するものである。したがって、射出成形体７０とフィン８５ａ，８５ｂ，８９，９７、１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄからなるヒートシンク８０，１１０、ヒートパイプ９０、冷媒空間６５を独立して形成することができる。特に、フィン８５ａ，８５ｂ，８９，９７、１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄからなるヒートシンク８０，１１０は、表面を広くするものであるから、必要に応じて広くしたり、狭くしたり、省略したりすることができる。
なお、上記実施の形態において、フィン８５ａ，８５ｂ、フィン８９、フィン９７、フィン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄからなるヒートシンク８０，１１０とは、フィンの集合体をヒートシンクとして取り扱うものであり、１以上のフィンはヒートシンクとして表現するものもある。
【００６６】
この実施の形態の射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体７０の一方側を形成するキャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、射出成形体７０の反対側を形成するコア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０とを具備し、射出成形体７０を冷却するキャビティ４１及び／またはコア５１内に形成された冷媒路５２ａ，５２ｂと、金型６０内のキャビティ４１及び／またはコア５１内で射出成形体７０を冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したヒートシンク８０，１１０を設けた発明として構成できる。
【００６７】
キャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、同じく、コア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０に、射出成形体７０を冷却するヒートシンク８０，１１０をキャビティ４１及び／またはコア５１の冷媒路５２ａ、冷媒路５２ｂ内に配設する。これにより、固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内のキャビティ４１及び／またはコア５１内でヒートシンク８０，１１０を介して射出成形体７０を冷却する。キャビティ４１及び／またはコア５１はヒートシンク８０，１１０を介して冷却水等の冷媒で冷却されるから、通常の熱伝導による放射よりも熱放射する効率を良くすることができる。
【００６８】
ヒートパイプ９０を具備する発明の射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体の一方側を形成するキャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、射出成形体７１の反対側を形成するコア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０と、射出成形体７１を冷却するキャビティ４１及び／またはコア５１内に形成された冷媒路５２ａ，５２ｂと、前記上金型４０及び／または下金型５０内の前記キャビティ４１及び／またはコア５１内で射出成形体７０を冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したフィン８５ａ，８５ｂ、フィン８９、フィン９７、フィン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄからなるヒートシンク８０，１１０、前記ヒートシンク８０，１１０に挿入され、上金型４０及び／または下金型５０に対する熱伝導が自在なヒートパイプ９０を具備する構成とすることができる。
【００６９】
また、この実施の形態の射出成形金型は、合成樹脂からなる射出成形体７０の一方側を形成するキャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、射出成形体７０の反対側を形成するコア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０とを具備し、射出成形体７０を冷却するキャビティ４１及び／またはコア５１内に形成された冷媒路５２ａ，５２ｂと、上金型４０及び／または下金型５０内の前記キャビティ４１及び／またはコア５１内で射出成形体７０を冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したフィン８５ａ，８５ｂ、フィン８９、フィン９７、フィン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄからなるヒートシンク８０，１１０と、前記ヒートシンク８０，１１０に挿入され、上金型４０及び／または下金型５０に対する熱伝導が自在なヒートパイプ９０の機能部として構成できる。
【００７０】
前記ヒートパイプ機能部は、上金型４０及び／または下金型５０内のキャビティ４１及び／またはコア５１内で射出成形体７０を冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成し、上金型４０及び／または下金型５０に対する熱伝導が自在なヒートパイプ９０として機能するものであり、少なくとも、ヒートパイプ９０を構成する金属パイプ９０ａの壁面にウィックを形成し、毛細管現象を生じるものであればよい。即ち、金属パイプ９０ａの内周に細かい金網９０ｂを配設したメッシュウィック構成、グルーブウィック構成としてもよい。また、作動液として少量の代替フロンまたは純水を用いていている構成であればよい。
【００７１】
この実施の形態の射出成形金型は、キャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、同じく、コア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０に、射出成形体７０を冷却するヒートシンク８０，１１０をキャビティ４１及び／またはコア５１内に形成された冷媒路５２ａと冷媒路５２ｂ内に配設する。これにより、前記固定側の上金型４０及び／または前記可動側の下金型５０内のキャビティ４１及び／またはコア５２内でヒートシンク８０を介して前記射出成形体７０を冷却する。キャビティ４１及び／またはコア５１はヒートシンク８０，１１０を介してヒートパイプ９０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。
【００７２】
また、この実施の形態の射出成形金型は、キャビティ４１またはコア５１を配設した固定側の上金型４０と、コア５１またはキャビティ４１を配設した可動側の下金型５０に配設し、ヒートシンク８０，１１０には、熱伝導自在なヒートパイプ９０を設けたものであるから、上金型４０と下金型５０はヒートシンク８０，１１０を介してヒートパイプ９０が高効率で冷却する。ヒートシンク８０，１１０の冷却は、前記固定側の上金型４０と前記可動側の下金型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８０，１１０は金型６０の一部として、３Ｄプリンターでフィン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ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。
【００７３】
そして、この実施の形態の射出成形金型は、前記固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内で冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したヒートシンク８０，１１０を流れる冷媒液は、ヒートパイプ９０の長さ方向と交差して配設されている。
したがって、この実施の形態の射出成形金型は、固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内で冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したヒートシンク８０，１１０を流れる冷媒液は、ヒートパイプ９０の長さ方向と交差して配設されているから、ヒートシンク８０を流れる冷媒液はヒートシンク８０，１１０の面に沿って流れ、流体抵抗を小さくした流れとすることができる。また、ヒートパイプ９０の入熱するヒートイン（蒸発部）、ヒートパイプの放熱するヒートアウト（凝縮部）を離した位置とすることができ、ヒートパイプ９０の特性を高効率化できる。
【００７４】
この実施の形態の射出成形金型は、前記固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内で冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したヒートシンク８０，１１０は、その長さ方向に複数に分割されている。
この実施の形態の射出成形金型は、前記固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内で冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したヒートシンク８０は、その長さ方向に複数に分割されていることから、ヒートシンク８０，１１０との接続が入熱（蒸発部）と、放熱（凝縮部）とを離した位置とすることができ、ヒートシンク８０，１１０を熱が伝わり、ヒートイン（蒸発部）と、ヒートアウト（凝縮部）を独立させることにより、効率の良い冷却が可能となる。
【００７５】
この実施の形態の射出成形金型は、前記固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内で冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したヒートシンク８０，１１０は、多層化した金属薄板を組み付けたものである。
前記固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内で冷却する冷媒路５２ａ，５２ｂ内に形成したヒートシンク８０，１１０は、多層化した金属薄板を組み付けたものを装着するものであるから、多層化した金属薄板を組み付けたヒートシンク８０，１１０は、固定側の上金型４０及び／または可動側の下金型５０内と一体として形成され、別な場所で組み付けることもできるし、冷媒路５２ａ，５２ｂの形状に応じたヒートシンク８０，１１０とすることができる。
【００７６】
この実施の形態の射出成形金型は、多層化した金属薄板を組み付けたフィン８５ａ，８５ｂ、フィン８９、フィン９７、フィン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄからなるヒートシンク８０，１１０として説明したが、本発明を実施する場合には、ヒートパイプ９０として作成したもの以外にも、パイプの管壁にウィックとしての毛細管現象が生じる構造の冷却機能、ヒートシンク機能部であればよく、その形態に左右されるものでない。
【符号の説明】
【００７７】
４０    上金型
４１    キャビティ
４２ａ，４２ｂ    冷媒路
５０    下金型
５１    コア
５２ａ，５２ｂ    冷媒路
５９    金型薄部
６０    金型
６５    冷媒空間
６６    冷却媒体通路
７０    射出成形体
７１    ベース
７２，７３，７４，７５    針状突起部
８０    ヒートシンク
８０ａ，・・・，８０ｋ    フィン
８５ａ，８５ｂ    フィン
８９    フィン
９０    ヒートパイプ
９０ｂ    細かい金網
９０ｃ    細かいスリット
９７    フィン
１１０    ヒートシンク
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ    フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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