(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、金属製の均熱ブロックと、該均熱ブロック内に形成されているヒートパイプ挿通孔に挿入されているヒートパイプと、を有する均熱構造体であり、
該ヒートパイプは、管本体部の少なくとも一方の端部に、一端側が該管本体部の内部と連通する小径部を設け、少なくとも該小径部の一部を、内壁が互いに重なり合うように加圧して、該管本体部より薄肉の扁平重合部を形成させることにより、端部が閉塞されており、
該ヒートパイプは銅合金からなり、該ヒートパイプの管本体部の２００℃における耐力値σ０．２（２００）は、５０ＭＰａ以上であり、
２０℃における、該ヒートパイプ挿入孔の内径と該管本体部の外径との差が、０．１ｍｍ以上且つ該管本体部の外径の５％以下であり、
該ヒートパイプの該管本体部の４００℃における伸びδ（４００）が３０％以上であること、
を特徴とする均熱構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシーラーやヒートロール等の金属製の均熱ブロックにヒートパイプが挿通されて構成される均熱構造体であり、高温条件下で使用される均熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
均熱構造体は、均熱構造体を構成する金属製の均熱ブロックが加熱され、加熱された均熱ブロックから被加熱体に熱を加えることにより、被加熱体に熱を均一に加えるための構造体である。そして、この均熱構造体では、金属製の均熱ブロックの温度が速やかに均一になるように、内部に水等の作動液が封入された管体からなるヒートパイプが、金属製の均熱ブロックに挿通されて設置されている。
【０００３】
均熱構造体には、高温条件下で使用されるものがある。高温条件下で使用される均熱構造体の通常使用温度は、２００℃以上であり、最高使用温度は、３００℃程度である。このような高温条件下で使用される均熱構造体の用としては、ヒートシーラーやヒートロールが挙げられる。そのため、ヒートパイプは、通常使用時には２００℃に、最高使用温度では３００℃程度に曝される。
【０００４】
上記のような高温条件に曝されるヒートパイプの材質には、最高使用温度でも塑性変形しない、耐力値の高い、耐熱性に優れる銅合金が採用されている。例えば、１０％キュプロニッケルなどの２００℃での耐力値がおよそ５０ＭＰａ以上の材料が採用されている。
【０００５】
ここで、高温条件下で使用される均熱構造体において、正常時にヒートパイプが曝される最高温度は、３００℃程度であるので、正常時のピートパイプの温度は、３００℃程度であるが、異常加熱により突発的に温度が上昇する場合がある。そして、異常加熱が起こった場合、ヒートパイプのコンテナが急激に膨張して、爆裂することがある。
【０００６】
そこで、このようなヒートパイプのコンテナの爆裂を防止する方法として、例えば、特許文献１及び２には、ヒートパイプの先端の封止部からスローリークする構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１１０３９２号公報
【特許文献２】特開２００８−１８５３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１又は２のような対策を採ることにより、ある程度、異常加熱による爆裂を防止することはできる。
【０００９】
しかしながら、更に高温となる環境下でヒートパイプの使用となると、異常加熱が起こった場合には、特許文献１又は２の対策では、爆裂を完全に防止するには至らない。そのため、更に、爆裂が起こり難くすることが求められている。
【００１０】
従って、本発明の目的は、高温使用時に異常加熱が起こった場合に、均熱ブロック内に挿通されているヒートパイプが爆裂し難い均熱構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、以下の本発明によって解決される。
すなわち、本発明は、少なくとも、金属製の均熱ブロックと、該均熱ブロック内に形成されているヒートパイプ挿通孔に挿入されているヒートパイプと、を有する均熱構造体であり、
該ヒートパイプは、管本体部の少なくとも一方の端部に、一端側が該管本体部の内部と連通する小径部を設け、少なくとも該小径部の一部を、内壁が互いに重なり合うように加圧して、該管本体部より薄肉の扁平重合部を形成させることにより、端部が閉塞されており、
該ヒートパイプは銅合金からなり、該ヒートパイプの管本体部の２００℃における耐力値σ０．２（２００）は、５０ＭＰａ以上であり、
２０℃における、該ヒートパイプ挿入孔の内径と該管本体部の外径との差が、０．１ｍｍ以上且つ該管本体部の外径の５％以下であり、
該ヒートパイプの該管本体部の４００℃における伸びδ（４００）が３０％以上であること、
を特徴とする均熱構造体を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高温使用時に異常加熱が起こった場合に、均熱ブロック内に挿通されているヒートパイプが爆裂し難い均熱構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の均熱構造体の形態例を示す模式的な斜視図である。
【図２】図１に示す均熱構造体の端面図である。
【図３】図１中の均熱ブロックの端面図である。
【図４】図１に示す均熱構造体に挿通されているヒートパイプの模式図である。
【図５】図４中、符号Ａで囲った部分の拡大図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ線端面図である。
【図７】ヒートパイプの小径部を加圧閉塞する前の模式的な端面図である。
【図８】２０℃における均熱構造体内のヒートパイプ及びその近傍の拡大端面図である。
【図９】４００℃における均熱構造体内のヒートパイプ及びその近傍の拡大端面図である。
【図１０】ヒートパイプの形態例の模式的な端面図である。
【図１１】実施例１で用いた評価用治具を示す斜視図である。
【図１２】実施例２で用いた均熱ブロックを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の均熱構造体について、図１〜図１０を参照して説明する。図１は、本発明の均熱構造体の形態例を示す模式的な斜視図である。図２は、図１に示す均熱構造体の端面図であり、図２（Ａ）はヒータ挿通孔の伸長方向に平行な面でヒータ挿入孔を切った図であり、図２（Ｂ）はヒートパイプ挿通孔の伸長方向に平行な面でヒートパイプ挿入孔を切った図であり、図（Ｃ）はヒートパイプ挿通孔の伸長方向に対して垂直な面で切った図である。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、ヒータ又はヒートパイプについては正面図で表している。図３は、図１中の均熱ブロックの端面図であり、ヒートパイプ挿通孔及びヒータ挿通孔の伸長方向に対して垂直な面で切った図である。図４は、図１に示す均熱構造体に挿通されているヒートパイプの模式図であり、図４（Ａ）は平面図であり、図４（Ｂ）は正面図である。なお、図４では、図２に示す状態でヒートパイプが挿通されているときの正面の図を正面図として、上から見た図を平面図としたが、実際の均熱構造体中においては、ヒートパイプの円周方向の向きは、任意である。図５は、図４中、符号Ａで囲った部分の拡大図である。図６は、図５のＸ−Ｘ線端面図である。図７は、ヒートパイプの小径部を加圧閉塞する前の模式的な端面図である。図８は、２０℃における均熱構造体内のヒートパイプ及びその近傍の拡大端面図であり、ヒートパイプの伸長方向に対して垂直な面で切った図である。図９は、４００℃における均熱構造体内のヒートパイプ及びその近傍の拡大端面図であり、ヒートパイプの伸長方向に対して垂直な面で切った図である。図１０は、ヒートパイプの形態例を示す模式図であり、端部近傍をヒートパイプの中心線に重なる面で切った端面の拡大図である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、均熱構造体１０は、均熱ブロック１と、均熱ブロック１内に挿通されているヒートパイプ２ａと、均熱ブロック１内に挿通されているヒータ３と、からなる。ヒータ３は、図２（Ａ）に示すように、均熱ブロック１内に形成され、ヒータ３の挿通方向６１に伸長するヒータ挿通孔６内に挿通されて、設置されている。ヒートパイプ２ａは、図２（Ｂ）に示すように、均熱ブロック１内に形成され、ヒートパイプ２ａの挿通方向５１に伸長するヒートパイプ挿通孔５内に挿通されて、設置されている。また、図２（Ｃ）に示すように、ヒートパイプ２ａは、均熱ブロック１内に、ヒートパイプ挿通孔の伸長方向に対して垂直な方向７１に、等間隔で複数配置されており、また、ヒータ３は、均熱ブロック１内に、ヒートパイプ挿通孔の伸長方向に対して垂直な方向７１に、等間隔で複数配置されている。
【００１６】
図４〜図６に示すように、均熱ブロック１内に挿通されているヒートパイプ２ａは、管本体部１１と、管径減少部１３ａと、小径部１５ａと、加圧時変形部２９ａと、扁平重合部１４ａと、を有する。
【００１７】
このようなヒートパイプ２ａは、図７に示す小径部を加圧閉塞する前のパイプ２１の小径部を加圧閉塞することにより得られる。図７に示す小径部を加圧閉塞する前のパイプ２１は、管本体部１１と、管本体部１１の一端側に、管本体部１１の一端側の管径を徐々に小さくする加工を施すことにより形成される管径減少部１３ａと、一端側が管径減少部１３ａに繋がり、他端側１９が開口している小径部１８と、からなる。そして、小径部を加圧閉塞する前のパイプ２１の開口２０から小径部１８内を経て、管本体部１１内に作動液が入れられた後、小径部１８の一部が、小径部１８の内壁１７が互いに重なり合うように加圧されて、扁平重合部１４ａが形成され、小径部１８の他端側１９が閉塞される。
【００１８】
加圧閉塞により形成される扁平重合部１４ａでは、加圧閉塞前の小径部１８の一方の片側半分（管を周方向に見たときの片側半分の部分）が加圧されることにより、管壁が圧縮されて肉厚が薄くなった一方の扁平重合部薄肉各部２７ａ１と、小径部１８の他方の片側半分が加圧されることにより、管壁が圧縮されて肉厚が薄くなった他方の扁平重合部薄肉各部２７ａ２とが、重なり合っている。そして、扁平重合部１４ａの端部２８ａでは、一方の扁平重合部薄肉各部２７ａ１の一端側が、加圧時変形部２９ａの一方の片側半分２９ａ１に繋がっており、他方の扁平重合部薄肉各部２７ａ２の一端側が、加圧時変形部２９ａの他方の片側半分２９ａ２に繋がっている。加圧時変形部２９ａの一方の片側半分２９ａ１及び他方の片側半分２９ａ２は、小径部１５ａに繋がっている。なお、加圧時変形部２９ａの一方の片側半分２９ａ１及び他方の片側半分２９ａ２は、加圧の時に、扁平重合部が形成される部分の加圧圧縮に伴って、小径部が潰れるように変形することで形成される部分であり、内壁同士は重なり合っておらず、且つ、管壁は圧縮されていない。
【００１９】
つまり、ヒートパイプ２ａは、管本体部１１の一方の端部に、一端側が管本体部１１の内部と連通する小径部（小径部を加圧閉塞する前のパイプ２１の小径部１８に相当する。）を設け、小径部の一部を、内壁が互いに重なり合うように加圧して、管本体部１１より薄肉の扁平重合部１４ａを形成させることにより、端部が閉塞されている。ヒートパイプ２ａは、管本体部１１と、管本体部１１の一端側に形成されている管径減少部１３ａと、一端側が管径減少部１３ａに繋がり、他端側が加圧時変形部２９ａに繋がる小径部１５ａと、一端側が小径部１５ａに繋がり、他端側が扁平重合部１４ａに繋がる加圧時変形部２９ａと、加圧時変形部２９ａに繋がる扁平重合部１４ａと、を有する。また、ヒートパイプ２ａでは、管本体部１１の他端の端部１２は、略半球状の形状に封止加工されている。
【００２０】
また、図１０には、小径部を加圧閉塞する前のパイプの小径部の全部を、内壁が互いに重なり合うように加圧して扁平重合部を形成させたヒートパイプの形態例を示す。図１０中、ヒートパイプ２ｂは、管本体部１１の一端側に、管本体部１１の一端側の管径を徐々に小さくする加工を施すことにより形成される管径減少部と、一端側が管径減少部に繋がり、他端側が開口している小径部と、を有する小径部を加圧閉塞する前のパイプに、小径部の開口から小径部内を経て、管本体部１１内に作動液が入れられた後、小径部の全部が、小径部の内壁が互いに重なり合うように加圧されて、ヒートパイプ２ｂの一端側に扁平重合部１４ｂが形成されることにより作製される。そして、小径部を加圧閉塞する前のパイプの小径部の全部が加圧閉塞されると、管径縮小部１３ｂの他端も少しだけ加圧されることになる。そのため、ヒートパイプ２ｂについては、加圧閉塞により形成される扁平重合部１４ｂでは、加圧閉塞前の小径部の一方の片側半分が加圧されることにより、管壁が圧縮されて肉厚が薄くなった一方の扁平重合部薄肉各部２７ｂ１と、小径部の他方の片側半分が加圧されることにより、管壁が圧縮されて肉厚が薄くなった他方の扁平重合部薄肉各部２７ｂ２とが、重なり合っている。そして、扁平重合部１４ｂの端部２８ｂでは、一方の扁平重合部薄肉各部２７ｂ１の一端側が、加圧時変形部２９ｂの一方の片側半分２９ｂ１に繋がっており、他方の扁平重合部薄肉各部２７ｂ２の一端側が、加圧時変形部２９ｂの他方の片側半分２９ｂ２に繋がっている。加圧時変形部２９ｂの一方の片側半分２９ｂ１及び他方の片側半分２９ｂ２は、管径減少部１３ｂに繋がっている。なお、加圧時変形部２９ｂの一方の片側半分２９ｂ１及び他方の片側半分２９ｂ２は、加圧の時に、扁平重合部が形成される部分の加圧圧縮に伴って、管径減少部の他端の一部分が潰れるように変形することで形成される部分であり、内壁同士は重なり合っておらず、且つ、管壁は圧縮されていない。
【００２１】
つまり、ヒートパイプ２ｂは、管本体部１１の一方の端部に、一端側が管本体部１１の内部と連通する小径部（小径部を加圧閉塞する前のパイプの小径部に相当する。）を設け、小径部の全部を、内壁が互いに重なり合うように加圧して、管本体部１１より薄肉の扁平重合部１４ｂを形成させることにより、端部が閉塞されている。ヒートパイプ２ｂは、管本体部１１と、管本体部１１の一端側に形成されている管径減少部１３ｂと、一端側が管径減少部１３ｂに繋がり、他端側が扁平重合部１４ｂに繋がる加圧時変形部２９ｂと、加圧時変形部２９ｂに繋がる扁平重合部１４ｂと、を有する。
【００２２】
また、ヒートパイプとしては、小径部を加圧閉塞する前のパイプの小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部分を、内壁が互いに重なり合うように加圧して扁平重合部を形成させたヒートパイプが挙げられる。このような形態例のヒートパイプは、管本体部の一方の端部に、一端側が管本体部の内部と連通する小径部（小径部を加圧閉塞する前のパイプの小径部に相当する。）を設け、小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部分を、内壁が互いに重なり合うように加圧して、管本体部より薄肉の扁平重合部を形成させることにより、端部が閉塞されている。そして、このような形態例のヒートパイプは、管本体部と、管本体部の一端側に形成されている管径減少部と、一端側が管径減少部に繋がり、他端側が扁平重合部に繋がる加圧時変形部と、加圧時変形部に繋がる扁平重合部と、を有する。
【００２３】
ヒートパイプ２ａでは、扁平重合部１４ａの肉厚（図６中、符号ｔａで示す長さであり、扁平重合部薄肉各部２７ａのそれぞれの厚みに相当する。）が、管本体部１１の肉厚（図６中、符号ｔｂで示す長さ）よりも薄いので、また、ヒートパイプ２ｂでは、扁平重合部１４ｂの肉厚（図１０中、符号ｔａで示す長さであり、扁平重合部薄肉各部２７ｂのそれぞれの厚みに相当する。）が、管本体部１１の肉厚（図１０中、符号ｔｂで示す長さ）よりも薄いので、異常加熱により突発的な温度上昇が起こって、ヒートパイプ内に封入されている水の飽和蒸気圧が上昇して内圧が高くなったときに、扁平重合部１４ａ又は１４ｂの重なり合っている内壁部分が剥がれるように変形し、言い換えると、重なり合っている一方の扁平重合部薄肉各部２７ａ１又は２７ｂ１と他方の扁平重合部薄肉各部２７ａ２又は２７ｂ２とが剥がれるように変形し、できた隙間に蒸気が入り込むことにより、スローリークが起こる。つまり、ヒートパイプ２ａ及び２ｂでは、ヒートパイプの一方の端部に、扁平重合部１４ａ又は１４ｂを設けることにより、異常加熱により突発的な温度上昇が起こって、内圧が急激に上昇したときに、スローリークを起こさせることができる。
【００２４】
均熱構造体１０は、均熱ブロック１内に形成されているヒートパイプ挿通孔５にヒートパイプ２ａを挿通することにより作製されるため、作製温度、通常、２０℃程度の温度において、ヒートパイプ挿通孔５の内径が、ヒートパイプの管本体部１１の外径より大きくないと、ヒートパイプ２ａをヒートパイプ挿通孔５内に挿通することができない。そのため、図８に示すように、２０℃において、ヒートパイプ挿通孔５の内径Ｄｐとヒートパイプの管本体部１１の外径Ｄｏとの差（Ｄｐ−Ｄｏ）は、０．１ｍｍ以上且つヒートパイプの管本体部１１の外径Ｄｏの５％以下に調節されている。
【００２５】
また、均熱構造体１０は、少なくとも４００℃においては、図９に示すように、ヒートパイプ挿通孔５の内壁２３とヒートパイプの管本体部１１の外壁２４が密着している。
【００２６】
本発明の均熱構造体は、金属製の均熱ブロックと、該均熱ブロック内に設けられたヒートパイプ挿通孔に挿入されているヒートパイプと、を有する均熱構造体であり、
該ヒートパイプは、管本体部の少なくとも一方の端部に、一端側が該管本体部の内部と連通する小径部を設け、少なくとも該小径部の一部を、内壁が互いに重なり合うように加圧して、該管本体部より薄肉の扁平重合部を形成させることにより、端部が閉塞されており、
該ヒートパイプの管体は、２００℃における耐力値σ０．２（２００）が５０ＭＰａ以上である銅合金からなり、
２０℃における、該ヒートパイプ挿入孔の内径と該管本体部の外径との差が、０．１ｍｍ以上且つ該管本体部の外径の５％以下であり、
該ヒートパイプの該管本体部の４００℃における伸びδ（４００）が３０％以上であること、
を特徴とする均熱構造体である。
【００２７】
本発明の均熱構造体は、少なくとも、金属製の均熱ブロックと、均熱ブロック内に形成されているヒートパイプ挿通孔に挿通されているヒートパイプと、を有する。
【００２８】
均熱ブロックの材質は、金属であり、耐熱性を有しているものであれば、特に制限されず、例えば、鉄、アルミニウム、銅及びそれらの合金等が挙げられる。本発明の均熱構造体が、ヒートシーラー用の均熱構造体の場合、ヒートロール用の均熱構造体の場合及び射出成形やプレスの金型用の均熱構造体の場合、均熱ブロックの材質としては、鉄、アルミニウム、銅及びそれらの合金等が挙げられる。  
【００２９】
均熱ブロックの形状、大きさ等は、均熱構造体の用途等に合わせて、適宜選択される。例えば、本発明の均熱構造体がヒートシーラーとして用いられる場合、均熱ブロックは、シート状の被加熱体を加熱するための平面状の加熱面を有する形状である。また、本発明の均熱構造体がヒートロールとして用いられる場合、均熱ブロックは、円柱状の形状を有し、円筒状の加熱面を有する。
【００３０】
本発明の均熱構造体に係るヒートパイプは、少なくとも、管本体部と、ヒートパイプの端部に形成されている扁平重合部と、を有する。このヒートパイプの作製例を挙げると、例えば、管本体部の少なくとも一端側に、管本体部の一端側の管径を徐々に小さくし、続いて、小径部を形成させる加工を施すことにより、管本体部と、管本体部の少なくとも一端側に繋がり、管径が徐々に小さくなっている管径減少部と、一端側が管径減少部に繋がり、他端側が開口している小径部と、からなる小径部を加圧閉塞する前のパイプ（以下、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ））を作製し、次いで、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の全部又は一部を、あるいは、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部を、内壁が互いに重なり合うように加圧閉塞して、ヒートパイプの一端側に扁平重合部を形成させることにより、ヒートパイプを作製する。つまり、ヒートパイプが、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の一部を加圧閉塞して作製されるヒートパイプの場合、ヒートパイプは、管本体部と、管本体部の少なくとも一端側に形成されている管径減少部と、一端側が管径減少部に繋がり、他端側が加圧時変形部に繋がる小径部と、一端側が小径部に繋がり、他端側に扁平重合部が形成されている加圧時変形部と、一端側が加圧時変形部に繋がる扁平重合部と、を有する。また、ヒートパイプが、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の全部を加圧閉塞して作製されるヒートパイプの場合、ヒートパイプは、管本体部と、管本体部の少なくとも一端側に形成されている管径減少部と、一端側が管径減少部に繋がり、他端側に扁平重合物が形成されている加圧時変形部と、一端側が加圧時変形部に繋がる扁平重合部と、を有する。また、ヒートパイプが、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部を加圧閉塞して作製されるヒートパイプの場合、ヒートパイプは、管本体部と、管本体部の少なくとも一端側に形成されている管径減少部と、一端側が管径減少部に繋がり、他端側に扁平重合物が形成されている加圧時変形部と、一端側が加圧時変形部に繋がる扁平重合部と、を有する。なお、加圧閉塞される部分は、「少なくとも小径部の一部」であり、「少なくとも小径部の一部」とは、「小径部の全部又は一部、あるいは、小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部」のことである。
【００３１】
つまり、ヒートパイプは、管本体部の少なくとも一方の端部に、一端側が管本体部の内部と連通する小径部（小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部に相当する。）を設け、小径部の全部又は一部、あるいは、小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部を、内壁が互いに重なり合うように加圧して、管本体部より薄肉の扁平重合部を形成させることにより、端部が閉塞されている。
【００３２】
ヒートパイプの管本体部の外径（Ｄｏ）は、好ましくは５．０〜３０．０ｍｍ、特に好ましくは５．０〜１６．０ｍｍである。ヒートパイプの管本体部の肉厚（ｔｂ）は、好ましくは０．３ｍｍ以上、特に好ましくは０．３〜１．０ｍｍである。ヒートパイプの管本体部の肉厚（ｔｂ）に対するヒートパイプの管本体部の外径（Ｄｏ）の比（Ｄｏ／ｔｂ）は、好ましくは５〜３０、特に好ましくは１０〜２０である。また、ヒートパイプの管本体部の伸長方向の長さは、均熱構造体毎に適宜選択される。なお、ヒートパイプの管本体部は、コンテナ部とも呼ばれる。
【００３３】
ヒートパイプの管径減少部は、一端側が管本体部に繋がっており、且つ、他端側が小径部に繋がっているか又は他端側に加圧時変形部が形成されている。ヒートパイプの管径減少部の長さは、適宜選択されるが、好ましくはヒートパイプの外径以下である。ヒートパイプの管径減少部の肉厚（ｔｃ）は、管本体部の肉厚と略同じである。なお、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の一部を加圧閉塞して、扁平重合部が形成されている場合は、ヒートパイプの管径減少部の他端側は、小径部に繋がっており、また、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の全部を加圧閉塞して、扁平重合部が形成されている場合は、ヒートパイプの管径減少部の他端側には、加圧時変形部が形成されている。また、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部を加圧閉塞して、扁平重合部が形成されている場合は、ヒートパイプの管径減少部の他端側には、加圧時変形部が形成されている。また、ヒートパイプの管径減少部の長さとは、ヒートパイプを伸長方向に平行かつ管の中心線に重なる面で切ったときに、管径減少部の一端の位置から他端の位置までのヒートパイプの伸長方向の長さである。
【００３４】
小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の一部を加圧閉塞して、扁平重合部が形成されている場合は、ヒートパイプは小径部を有し、この場合、ヒートパイプの小径部は、一端側が管径減少部に繋がっており、且つ、他端側には加圧時変形部が形成されている。ヒートパイプの小径部は、小径部が加圧閉塞される前のパイプ（Ａ）の小径部のうち、加圧閉塞されずに残った部分である。ヒートパイプの小径部の長さは、適宜選択される。言い換えると、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部を加圧閉塞するときに、どれだけ小径部を残して、加圧閉塞させるか、あるいは、小径部を残さず全部加圧閉塞するかは、適宜選択される。
【００３５】
加圧時変形部は、小径部が加圧閉塞される前のパイプ（Ａ）の小径部の全部又は一部、あるいは、小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部が加圧閉塞されるときに、扁平重合部が形成される部分の加圧圧縮に伴って、小径部の一部又は管径減少部の他端の一部分が潰れるように変形することで形成される部分であり、内壁同士は重なり合っておらず、且つ、管壁は圧縮されていない。そして、加圧時変形部は、加圧時変形部の一方の片側半分及び加圧時変形部の他方の片側半分からなる。加圧時変形部の一方の片側半分及び加圧時変形部の他方の片側半分の一端側は、小径部又は管径減少部に繋がっている。また、加圧時変形部の一方の片側半分は、一方の扁平重合部薄肉各部に繋がっており、且つ、加圧時変形部の他方の片側半分は、他方の扁平重合部薄肉各部に繋がっている。なお、加圧時変形部の片側半分とは、管を周方向に見たときの片側半分の部分の意味である。同様に、小径部の片側半分とは、管を周方向に見たときの片側半分の部分の意味である。
【００３６】
扁平重合部は、加圧時変形部の他端側に形成されている。扁平重合部は、小径部が加圧閉塞される前のパイプ（Ａ）の小径部の全部又は一部が、あるいは、小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部が、内壁が互いに重なり合うように加圧されることにより形成される。扁平重合部は、加圧閉塞される前のパイプ（Ａ）の小径部の全部又は一部、あるいは、小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部の一方の片側半分が加圧されることにより、管壁が圧縮されて肉厚が薄くなった一方の扁平重合部薄肉各部と、加圧閉塞される前のパイプ（Ａ）の小径部の全部又は一部、あるいは、小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部の他方の片側半分が加圧されることにより、管壁が圧縮されて肉厚が薄くなった他方の扁平重合部薄肉各部とからなる。つまり、扁平重合部では、一方の扁平重合部薄肉各部と他方の扁平重合部薄肉各部とが、重なり合っている。
【００３７】
扁平重合部の肉厚（ｔａ）（扁平重合部薄肉各部のそれぞれの肉厚に相当する。）は、管本体部の肉厚（ｔｂ）に比べ薄い。扁平重合部の肉厚（ｔａ）が、管本体部の肉厚（ｔｂ）に比べ薄いことにより、異常加熱により突発的な温度上昇が起こって、内圧が急激に上昇したときに、スローリークを起こさせることができる。扁平重合部の肉厚（ｔａ）は、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。扁平重合部の肉厚（ｔａ）が０．２ｍｍ未満だと、正常な使用温度で使用されているときにリークするおそれがある。そして、スローリークを起こさせる効果が高まる点で、管本体部の肉厚（ｔｂ）に対する扁平重合部の肉厚（ｔａ）の比（ｔａ／ｔｂ）が、１．０以下であることが好ましく、０．７以下であることが特に好ましい。また、ヒートパイプでは、ヒートパイプの端部に扁平重合部が形成されることにより、ヒートパイプの端部が閉塞されている。
【００３８】
小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）は、管本体部の端部に、管径を徐々に減じる加工を施して管径減少部を形成させ、次いで、管径減少部に続いて、所定の管径の小径部を所定の長さで形成させる加工を施すことにより作製される。
【００３９】
小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の管本体部の外径、内径、肉厚、長さは、ヒートパイプの管本体部の外径、内径、肉厚、長さと同じである。また、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の管径減少部の肉厚は、ヒートパイプの管径減少部の肉厚と同じである。
【００４０】
小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の長さは、ヒートパイプの外径、全長等に応じて適宜選択される。小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の肉厚は、ヒートパイプの小径部の肉厚と同じである。なお、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の長さは、ヒートパイプを伸長方向に平行かつ管の中心線に重なる面で切ったときに、小径部の一端（管径減少部の他端）の位置から小径部の他端の位置までのヒートパイプの伸長方向の長さである。
【００４１】
そして、小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の開口から、管本体部内に作動液が入れられ、小径部の全部又は一部、あるいは、小径部の全部及び管径減少部の他端側の一部が、加圧閉塞されることにより、ヒートパイプが作製される。
【００４２】
また、ヒートパイプには、ヒートパイプの少なくとも一方の端部に、扁平重合部が形成されていればよいので、ヒートパイプの一方の端部にのみ、扁平重合部が形成されていてもよいし、あるいは、ヒートパイプの両方の端部に、扁平重合部が形成されていてもよい。ヒートパイプの一方の端部にのみ、扁平重合部が形成されている場合、管本体部の他方の端部は、扁平重合部より厚い肉厚を有し、且つ、扁平重合部より耐圧性が高くなる形状に封止加工されている。
【００４３】
本発明の均熱構造体に係るヒートパイプ内には、作動液として水が封入されている。
【００４４】
ヒートパイプは銅合金からなる。すなわち、ヒートパイプは銅合金製である。ヒートパイプの管本体部の２００℃における耐力値σ０．２（２００）は、５０ＭＰａ以上である。ヒートパイプの管本体部の２００℃における耐力体σ０．２（２００）が、上記範囲未満だと、材料が軟化して、ヒートパイプとしての形態を維持できなくなる。
【００４５】
ヒートパイプの管本体部の４００℃における伸びδ（４００）は、３０％以上、好ましくは３０〜５０％である。ヒートパイプの管本体部の４００℃における伸びδ（４００）が上記範囲にあることにより、管本体部の一部に弱い部分があっても破断することなく、４００℃までの温度でヒートパイプの管本体部の外壁が均熱ブロック内のヒートパイプ挿通孔の内壁に密着するまで膨張するので、管本体部の爆裂を防ぐことができる。
【００４６】
ヒートパイプを構成する銅合金としては、特に制限されないが、例えば、１０％キュプロニッケル銅合金が挙げられる。
【００４７】
本発明の均熱構造体では、均熱ブロック内に形成されているヒートパイプ挿通孔に、ヒートパイプが挿通されて、均熱ブロック内にヒートパイプが設置されている。
【００４８】
本発明の均熱構造体では、２０℃におけるヒートパイプ挿入孔の内径と管本体部の外径との差は、０．１ｍｍ以上且つ管本体部の外径の５％以下であり、好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。本発明の均熱構造体においては、高温使用時に異常加熱が起こっても、均熱ブロック内に挿通されているヒートパイプが爆裂し難いことは勿論、それに加えて、ヒートパイプの交換が容易であることも求められている。そして、２０℃におけるヒートパイプ挿入孔の内径と管本体部の外径との差が、上記範囲未満だと、均熱構造体の作製時に、ヒートパイプ挿通孔にヒートパイプを挿通すること、及びヒートパイプの交換時に、ヒートパイプ挿通孔からヒートパイプを抜くことが困難となり、また、上記範囲を超えると、４００℃において、ヒートパイプ挿通孔の内壁とヒートパイプの外壁が密着しなくなる。なお、２０℃におけるヒートパイプ挿入孔の内径と管本体部の外径との差が、０．３ｍｍを超え且つ管本体部の外径の５％以下である場合は、熱抵抗が高くなり過ぎる可能性があるので、隙間に伝熱グリースを充填することが好ましい。
【００４９】
本発明の均熱構造体では、少なくとも４００℃において、ヒートパイプ挿通孔の内壁とヒートパイプの管本体部の外壁が密着する。本発明の均熱構造体では、ヒートパイプの管本体部の４００℃における伸びδ（４００）が３０％以上、好ましくは３０〜５０％であるので、少なくとも４００℃において、ヒートパイプ挿通孔の内壁とヒートパイプの管本体部の外壁が密着することができる。なお、本発明の均熱構造体では、４００℃でヒートパイプ挿通孔の内壁とヒートパイプの管本体部の外壁が密着していればよく、４００℃より低い温度では、ヒートパイプ挿通孔の内壁とヒートパイプの管本体部の外壁が密着していてもよいし、密着していなくてもよい。
【００５０】
本発明の均熱構造体では、均熱ブロックの材質及びヒートパイプの材質を選択して両者の熱膨張率及び伸びを調節し、加えて、それらの膨張率及び伸びを加味して、ヒートパイプ挿通孔の内径、ヒートパイプの管本体部の外径、ヒートパイプ挿通孔の内径とヒートパイプの管本体部の外径との差を調節することにより、２０℃においては、ヒートパイプ挿入孔の内径と管本体部の外径との差が、０．１ｍｍ以上且つ管本体部の外径の５％以下、好ましくは０．１〜０．３ｍｍとなり、且つ、少なくとも４００℃においては、ヒートパイプ挿通孔の内壁とヒートパイプの管本体部の外壁が密着しているように設計することができる。
【００５１】
本発明の均熱構造体中に設置されているヒートパイプの数及び設置位置は、均熱構造体の用途、均熱ブロックの大きさ、ブロック内の許容温度差等により、適宜選択される。
【００５２】
本発明の均熱構造体では、ヒートパイプ挿通孔とヒートパイプとの隙間に、伝熱グリースが充填されていてもよい。
【００５３】
本発明の均熱構造体は、均熱ブロックを加熱するためのヒータが、均熱ブロック内に設置されていてもよい。均熱ブロック内にヒータを設置する方法としては、例えば、均熱ブロックに、ヒータの挿通孔を形成し、そのヒータの挿通孔内に棒状のヒータを挿通し設置する方法、製造（鋳造）時にヒータを一緒に鋳込む方法、ヒータ取付部が半割り可能な構造で、ヒータ取付後ネジ等で固定する方法等が挙げられる。
【００５４】
本発明の均熱構造体の均熱ブロックを加熱するための手段としては、上述した均熱ブロック内に設置されるヒータが挙げられる。
【００５５】
本発明の均熱構造体は、均熱ブロックが１５０〜３００℃に加熱される使用条件下で用いられる。そして、本発明の均熱構造体がこのような均熱ブロックが、不具合により正常な使用条件を逸脱してしまい、３００℃以上に加熱される条件下で使用されているときには、異常加熱が発生して、ヒートパイプの温度が急激に４００℃を超える温度まで上昇することがある。ここで、ヒートパイプの管本体部の爆裂は、通常、４５０℃程度の温度で起こる。そこで、本発明の均熱構造体では、少なくとも４００℃でヒートパイプ挿通孔の内壁とヒートパイプの外壁が密着するように設計されているので、つまり、ヒートパイプの管本体部が爆裂する温度より低い温度で、ヒートパイプ挿通孔の内壁とヒートパイプの外壁が密着するように設計されているので、異常加熱が発生して、急激にヒートパイプ内の圧力が上昇しても、管本体部が爆裂する温度に至る前に、ヒートパイプの管本体部の膨張が、均熱ブロックのヒートパイプ挿通孔の内壁により拘束されて、爆裂を引き起こすような管本体部の膨張が防がれる。そして、ヒートパイプの端部には、少なくとも小径部の一部が加圧閉塞され且つ管壁が圧縮されて形成された、管本体部より薄肉の扁平重合部が設けられているので、急激にヒートパイプ内の圧力が上昇したときに、扁平重合部からスローリークする。これらのことにより、本発明の均熱構造体では、異常加熱が発生して、急激にヒートパイプ内の圧力が上昇しても、ヒートパイプの管本体部が爆裂しない。
【００５６】
本発明の均熱構造体の用途としては、高温状態でブロック表面温度を均一にするためのヒートシーラー、高温状態でブロック表面温度を均一にし、温度ムラが生じないようにするためのヒートロール、ブロック内の温度をコントロールするための加熱された金型等が挙げられる。
【００５７】
以下に実施例を挙げて更に本発明を詳細に説明するが、これらは一例であって、本発明を制限するものではない。
【実施例】
【００５８】
（実施例１）
＜評価用治具＞
図１１に示す均熱ブロックに模した評価用治具を準備した。その評価用治具の材質は、純アルミニウム（ＪＩＳ  Ａ  １０５０）であり、寸法諸言は、図１１及び表１に示す通りである。なお、図１１に示す評価用治具は、上下半割形状であり、上部部材と下部部材とをボルトにて固定した。また、図１１中、×印で示した４箇所に、熱電対を設置した。
【００５９】
【表１】
0006592345.tif 000002
【００６０】
＜ヒートパイプの作製＞
表２に示す組成及び物性の銅合金管を用意し、表３に示す寸法及び一端側が図１０に示す形状に加工して、ヒートパイプを作製した。なお、ヒートパイプ内には、作動液として、純水を封入した。
【００６１】
【表２】
0006592345.tif 000003
＊管材Ａ及びＢのいずれも、ＪＩＳ  Ｃ  ７０６０に規定の１０％キュプロニッケル銅合金である。
【００６２】
【表３】
0006592345.tif 000004
【００６３】
＜評価試験＞
上記で得たヒートパイプ３本と評価用治具を、表４に示す組み合わせで組み合わせて、試験体を組み付けた。
次いで、試験体を加熱炉内に静置し、常温から４００℃まで昇温し、４００℃で１０分間保持した。
常温に冷却した後、棒状の治具で、２０ｋｇの力で、ヒートパイプの端部（扁平重合部が形成されていない方の端部）を押し、ヒートパイプの外壁とヒートパイプ挿通孔の内壁とが密着しているか否かを確認した。なお、治具で押しても、ヒートパイプ挿通孔内でヒートパイプが動かなかった場合を密着しているとして「○」と、動かなかった場合を密着していないとして「×」と評価した。その結果を表４に示す。
次いで、４５０℃まで昇温し、４５０℃で１０分保持した後、試験体を放冷した。試験体が常温まで冷えた後、治具のボルトを外して、ヒートパイプを取り出し、ヒートパイプの管本体部の破裂の有無と、扁平重合部からのリークの数を確認した。なお、管本体部に破裂が観察されなかった場合を「無」と、破裂が観察された場合を「破裂」と記載した。その結果を表４に示す。
【００６４】
【表４】
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【００６５】
（実施例２）
＜ヒートロールの作製＞
図１２に示す外径８０ｍｍ、内径４０ｍｍの寸法形状で、純アルミニウム（ＪＩＳ  Ａ  １０５０）製の均熱ブロックを用意した。次いで、均熱ブロックのヒートパイプ挿通孔に、表５に示すヒートパイプを挿入し設置して、ヒートロールを作製した。
【００６６】
＜評価試験＞
作製したヒートロールを加熱炉内に静置し、常温から昇温し、４５０℃で１０分保持した後、ヒートロールを放冷した。ヒートロールが常温まで冷えた後、ヒートパイプを取り出し、ヒートパイプの管本体部の破裂の有無と、扁平重合部からのリークの有無を確認した。
【００６７】
【表５】
0006592345.tif 000006
【符号の説明】
【００６８】
１            均熱ブロック
２ａ、２ｂ    ヒートパイプ
３            ヒータ
５            ヒートパイプ挿通孔
６            ヒータ挿通孔
１０          均熱構造体
１１、１１ａ  管本体部
１２          管本体部の他方の端部
１３、１３ａ、１３ｂ  管径減少部
１４、１４ａ、１４ｂ  扁平重合部
１５、１５ａ  小径部
１７          小径部の内壁
１８          小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部
１９          小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の他端
２０          小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）の小径部の開口
２１          小径部を加圧閉塞する前のパイプ（Ａ）
２２          管径減少部の他端（小径部の一端）
２３          ヒートパイプ挿通孔の内壁
２４          ヒートパイプの外壁
２５          管径減少部の一端
２６          小径部の他端
２７ａ、２７ｂ  扁平重合部薄肉各部
２７ａ１、２７ｂ１  一方の扁平重合部薄肉各部
２７ａ２、２７ｂ２  他方の扁平重合部薄肉各部
２８ａ、２８ｂ  扁平重合部の一端
２９ａ、２９ｂ  加圧時変形部
２９ａ１、２９ｂ１  加圧時変形部の一方の片側半分
２９ａ２、２９ｂ２  加圧時変形部の他方の片側半分
６１          ヒータの伸長方向
５１          ヒートパイプの伸長方向
７１          ヒートパイプの伸長方向に対して垂直な方向
Ｄｏ          ヒートパイプの外径
Ｄｐ          ヒートパイプ挿通孔の内径
ｔａ          扁平重合物の肉厚
ｔｂ          管本体部の肉厚
ｔｃ          管径減少部の肉厚
ｔｄ          小径部の肉厚
【図１】
0006592345.tif 000007
【図２】
0006592345.tif 000008
【図３】
0006592345.tif 000009
【図４】
0006592345.tif 000010
【図５】
0006592345.tif 000011
【図６】
0006592345.tif 000012
【図７】
0006592345.tif 000013
【図８】
0006592345.tif 000014
【図９】
0006592345.tif 000015
【図１０】
0006592345.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
0006592345.tif 000018