特許 5988904 混練機の廃熱利用装置及び混練機の廃熱利用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5988904

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】混練機の廃熱利用装置及び混練機の廃熱利用方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 7/82 20060101AFI20160825BHJP

   F25B 40/00 20060101ALI20160825BHJP

   B01F 15/06 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   B29B7/82

   F25B40/00 V

   B01F15/06 Z

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-60453(P2013-60453)

(22)【出願日】2013年3月22日

(65)【公開番号】特開2014-184625(P2014-184625A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2015年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100061745

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100120341

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】福谷 和久

(72)【発明者】

【氏名】東 孝祐

【審査官】 辰己 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−２６３９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１３２６６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０４７００４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０７１６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１５０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−００１０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６２５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７１３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２０４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０４４８５６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ７／００−７／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の混練機と、
前記混練機のそれぞれに冷媒を供給して冷却を行う複数の分岐流路と、
前記複数の分岐流路を流通することで加熱された冷媒を合流させ、合流した冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させながら放熱させ、且つ放熱された熱を蓄熱する蓄熱器と、
前記蓄熱器から熱を取り出す蓄熱取出部と、
前記蓄熱器で蓄熱に用いられた冷媒の圧力を下げる減圧弁と、
前記減圧弁で減圧された冷媒を前記複数の分岐流路に再び分岐させて供給する循環流路と、を備えていて、
前記複数の分岐流路には、前記複数の混練機の運転状況に応じて冷媒の分岐先を切り替える切替部が設けられており、
前記切替部は、混練機の分岐流路の入側と出側とにそれぞれ切替弁を備えており、前記２つの切替弁を、複数の混練機の運転状況に応じて切り替えるように構成されていることを特徴とする混練機の廃熱利用装置。

【請求項2】

前記圧縮機の上流側を流れる冷媒と、前記蓄熱器の下流側を流れる冷媒とを熱交換する熱交換器を有することを特徴とする請求項１に記載の混練機の廃熱利用装置。

【請求項3】

前記蓄熱器は、他の蓄熱器と交換可能とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の混練機の廃熱利用装置。

【請求項4】

複数の混練機と、前記混練機のそれぞれに冷媒を供給して冷却を行う複数の分岐流路と、前記複数の分岐流路を流通することで加熱された冷媒を合流させ、合流した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させながら放熱させ、且つ放熱された熱を蓄熱する蓄熱器と、前記蓄熱器から熱を取り出す蓄熱取出部と、前記蓄熱器で蓄熱に用いられた冷媒の圧力を下げる減圧弁と、前記減圧弁で減圧された冷媒を前記複数の分岐流路に再び分岐させて供給する循環流路と、を備えた廃熱利用装置を用いて混練機の廃熱を利用するに際しては、
前記複数の分岐流路の入側と出側において、前記複数の混練機の運転状況に応じて冷媒の分岐先を切り替えることを特徴とする混練機の廃熱利用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の混練機で発生する廃熱を効率的に利用する混練機の廃熱利用装置及び廃熱利用方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、ゴムなどのプラスチック材料を混練する混練機には、連続式の混練機とバッチ式の混練機とが知られている。連続式の混練機は、ホッパなどの供給部からペレットなどの材料を連続的に供給しつつ混練を行うものであり、混練を絶え間なく連続して行うものである。これに対して、バッチ式の混練機は、材料の投入〜混練〜材料の取出までの一連の手順を繰り返し行いつつ混練を行うものであり、混練と停止とを交互に行うものである。一例を挙げれば、このバッチ式の混練機では、実際に混練する時間に対して、材料の投入や取出にかかる時間が何倍にもなる場合があり、トータルの運転時間に対して実際の混練時間が占める割合が小さいことも珍しくない。

【0003】

ところで、近年は、産業機器の分野においてもさまざまな面で省エネルギが必要であるとされており、混練機で材料を混練した際に発生する廃熱を利用したいというニーズがある。
例えば、特許文献１には、ゴム混練機において、チャンバ内に収容された２本のロータで、ゴムなどの高粘度の材料を混練するバッチ式（密閉式）の混練機が開示されている。この特許文献１の混練機は、チャンバの周囲を覆うように冷却水を通水可能なジャケットを備えており、ジャケットに冷却水を通水することでチャンバやロータを介して混練中の材料の温度を制御することが可能となっている。

【0004】

この特許文献１の冷却機構は、あくまでも混練中の材料を冷却するためのものであり、ジャケット内の冷却水に放熱された熱エネルギを再利用するものではない。
一方、特許文献２には、押出機から水中に押し出された合成樹脂を、水中切断ユニット（ペレタイザ）で水中で粒状に切断する際に、水中に放熱される高温廃熱を熱源として発電などの用途に再利用する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−６２５３２号公報

【特許文献2】特開平０４−２６３９０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、混練機で発生する廃熱を利用するに当たり、特許文献２のような連続式の混練機では混練が絶え間なく連続して行われるため、この混練機を熱源とした場合には安定して熱エネルギを回収して利用することが可能となる。
しかし、バッチ式の混練機のように混練と停止とが交互に繰り返される混練機から発生する熱を熱源とする場合は、発熱も間歇的にしか行われない。つまり、バッチ式の混練機の場合には、熱源から発生する熱量が安定せず、冷媒（冷却水）の温度が運転状況に応じて大きく変動する。その結果、廃熱を温水で利用しようとすれば温水の温度が変動したり、廃熱を発電に利用しようとすれば発電効率が非常に低くなったりして、廃熱を有効に利用することが非常に困難になる。

【0007】

つまり、バッチ式の混練機のように熱の発生が間歇的にしか行われない混練機に対しては、発生する廃熱を平均化（安定化）させる何らかの手段を設けることが必要不可欠となる。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、熱の発生が安定して行われない混練機に対しても、廃熱を利用する際には安定して熱エネルギを取り出すことができ、混練機で発生する廃熱を効率良く利用することができる混練機の廃熱利用装置及び廃熱利用方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明の混練機の廃熱利用装置は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の混練機の廃熱利用装置は、複数の混練機と、前記混練機のそれぞれに冷媒を供給して冷却を行う複数の分岐流路と、前記複数の分岐流路を流通することで加熱された冷媒を合流させ、合流した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させながら放熱させ、且つ放熱された熱を蓄熱する蓄熱器と、前記蓄熱器から熱を取り出す蓄熱取出部と、前記蓄熱器で蓄熱に用いられた冷媒の圧力を下げる減圧弁と、前記減圧弁で減圧された冷媒を前記複数の分岐流路に再び分岐させて供給する循環流路と、を備えていて、前記複数の分岐流路には、前記複数の混練機の運転状況に応じて冷媒の分岐先を切り替える切替部が設けられていることを特徴とする。

【0009】

なお、好ましくは、前記圧縮機の上流側を流れる冷媒と、前記蓄熱器の下流側を流れる冷媒とを熱交換する熱交換器を有するとよい。
なお、好ましくは、前記切替部は、混練機の分岐流路の入側と出側とにそれぞれ切替弁を備えており、前記２つの切替弁を、複数の混練機の運転状況に応じて切り替えるように構成されているとよい。

【0010】

なお、好ましくは、前記蓄熱器は、他の蓄熱器と交換可能とされているとよい。
一方、本発明の混練機の廃熱利用方法は、複数の混練機と、前記混練機のそれぞれに冷媒を供給して冷却を行う複数の分岐流路と、前記複数の分岐流路を流通することで加熱された冷媒を合流させ、合流した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させながら放熱させ、且つ放熱された熱を蓄熱する蓄熱器と、前記蓄熱器から熱を取り出す蓄熱取出部と、前記蓄熱器で蓄熱に用いられた冷媒の圧力を下げる減圧弁と、前記減圧弁で減圧された冷媒を前記複数の分岐流路に再び分岐させて供給する循環流路と、を備えた廃熱利用装置を用いて混練機の廃熱を利用するに際しては、前記複数の分岐流路間で、前記複数の混練機の運転状況に応じて冷媒の分岐先を切り替えることを特徴とするものである。
また、本発明の混練機の廃熱利用装置の最も好ましい形態は、複数の混練機と、前記混練機のそれぞれに冷媒を供給して冷却を行う複数の分岐流路と、前記複数の分岐流路を流通することで加熱された冷媒を合流させ、合流した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させながら放熱させ、且つ放熱された熱を蓄熱する蓄熱器と、前記蓄熱器から熱を取り出す蓄熱取出部と、前記蓄熱器で蓄熱に用いられた冷媒の圧力を下げる減圧弁と、前記減圧弁で減圧された冷媒を前記複数の分岐流路に再び分岐させて供給する循環流路と、を備えていて、前記複数の分岐流路には、前記複数の混練機の運転状況に応じて冷媒の分岐先を切り替える切替部が設けられており、前記切替部は、混練機の分岐流路の入側と出側とにそれぞれ切替弁を備えており、前記２つの切替弁を、複数の混練機の運転状況に応じて切り替えるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の混練機の廃熱利用方法の最も好ましい形態は、複数の混練機と、前記混練機のそれぞれに冷媒を供給して冷却を行う複数の分岐流路と、前記複数の分岐流路を流通することで加熱された冷媒を合流させ、合流した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させながら放熱させ、且つ放熱された熱を蓄熱する蓄熱器と、前記蓄熱器から熱を取り出す蓄熱取出部と、前記蓄熱器で蓄熱に用いられた冷媒の圧力を下げる減圧弁と、前記減圧弁で減圧された冷媒を前記複数の分岐流路に再び分岐させて供給する循環流路と、を備えた廃熱利用装置を用いて混練機の廃熱を利用するに際しては、前記複数の分岐流路間で、前記複数の混練機の入側と出側において、運転状況に応じて冷媒の分岐先を切り替えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明の混練機の廃熱利用装置及び廃熱利用方法によれば、熱の発生が安定して行われない混練機に対しても、廃熱を利用する際には安定して熱エネルギを取り出すことができ、混練機で発生する廃熱を効率良く利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態の廃熱利用装置を示した図である。

【図2】第１実施形態の廃熱利用装置で行われる熱サイクルを示したP-h図である。

【図3】（ａ）は蓄熱器に蓄熱する際の廃熱利用方法を示した図であり、（ｂ）は蓄熱された熱を利用する際の廃熱利用方法を示した図である。

【図4】第２実施形態の廃熱利用装置を示した図である。

【図5】第３実施形態の廃熱利用装置を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［第１実施形態］
以下、本発明の混練機１の廃熱利用装置２、及びこの混練機１の廃熱利用方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、第１実施形態の廃熱利用装置２を模式的に示したものである。
図１に示すように、第１実施形態の廃熱利用装置２は、複数の混練機１と、これらの混練機１のそれぞれに冷媒を供給して冷却を行う複数の分岐流路３とを備えている。また、この廃熱利用装置２は、これら複数の分岐流路３を流通することで加熱された冷媒を合流させ、合流した冷媒を圧縮する圧縮機４と、圧縮機４で圧縮された冷媒を凝縮させながら放熱させ、且つ放熱された熱を蓄熱する蓄熱器５とを有している。さらに、廃熱利用装置２には、蓄熱器５から熱を取り出す蓄熱取出部６と、蓄熱器５で蓄熱に用いられた冷媒の圧力を下げる減圧弁７と、減圧弁７で減圧された冷媒を前記複数の分岐流路３に再び分岐させて供給する循環流路８と、が設けられている。

【0014】

次に、廃熱利用装置２を構成する混練機１、分岐流路３、圧縮機４、蓄熱器５、蓄熱取出部６、減圧弁７、及び循環流路８について説明する。
本発明の廃熱利用装置２に用いられる混練機１は、合成樹脂の材料を混練する設備であり、材料の混練時に熱を発生するものである。この混練機１には、材料を混練する「混練機」だけでなく混練した材料を押し出す「押出機」も含まれている。また、混練機１は、図示は省略するが、内部が空洞とされたチャンバと、このチャンバ内に収容されてチャンバ内に供給された材料を混練するロータとを有している。このロータとチャンバとは非常に小さな間隔をあけて配備されており、バレルに対してロータを回転させると、バレル内に供給された材料に大きなせん断力が加えられて材料が混練される。

【0015】

このとき、混練機１では、ロータとチャンバとの間に大きな摩擦力が発生し、また材料に大きなせん断力が加えられて、混練機１の内部で大きな発熱が起こる。本発明の廃熱利用装置２は、このようにして混練機１の内部で発生した大きな発熱を廃熱として混練機１の外側に取り出して再利用する構成とされている。
なお、本発明の廃熱利用装置２は、バッチ式の混練機１や押出機のように発熱が間歇的に発生するような混練設備に特に好ましく設けられる。このようなバッチ式の混練機１では、材料の供給及び取出と、材料の混練とが交互に繰り返し行われるので、混練時の発熱が間歇的にしか行われず、熱源としての安定性がない。このような発熱が連続して行われない熱源に対しては通常は廃熱利用が困難となることが多いが、本発明の廃熱利用装置２のように回収された熱エネルギを蓄熱できる構成であれば、廃熱の利用は十分に可能となる。

【0016】

また、本発明の廃熱利用装置２が設けられる混練設備が、上述したバッチ式でなく、連続式の混練機１や押出機の場合であっても、小ロットの材料を続けて混練する場合には、材料の供給・取出と、混練とが短時間で繰り返し行われる場合があり、発生する熱が不連続となることもある。このような場合にも、本発明の廃熱利用装置２は好適に用いられる。

【0017】

なお、以降では、上述したようなバッチ式の混練機１が３基設けられた混練設備に取り付けられて、これらの混練機１から発生する熱エネルギを廃熱として利用するものを例に挙げて、本発明の廃熱利用装置２を説明する。
上述した複数の混練機１のそれぞれには、分岐流路３が設けられている。この分岐流路３は、図２の（４）→（１）に示すように、混練機１の内部に液体の冷媒を流通させて、混練機１の内部で発生した熱エネルギを用いて冷媒を気化させることにより、冷媒の気化熱を利用して混練機１の内部の熱エネルギを回収するものである。分岐流路３は、混練機１の周囲に配設された配管から構成されており、混練機１の内部に冷媒を流通できるようになっている。具体的には、分岐流路３は、混練機１を構成するバレルの内部やロータの内部を巡回するように設けられており、混練機１の内部に液体の冷媒を送り込んで冷媒を気化させることにより熱エネルギを確実に回収する構成となっている。

【0018】

これら複数の分岐流路３は、混練機１の上流側において１本の循環流路８から複数に分岐し、それぞれの混練機１に１経路ずつ配設されるようになっている。本実施形態の混練設備では、３基の混練機１に対応して分岐流路３も３経路設けられており、それぞれの混練機１で発生した熱エネルギを個別に回収できるようになっている。これら複数の分岐流路３は、混練機１の下流側において再び１本の循環流路８に合流しており、循環流路８では個々の分岐流路３を流通してきた冷媒が１つに集約されて流れるようになっている。

【0019】

なお、これら複数の分岐流路３に分岐する位置、及び複数の分岐流路３が合流する位置には、本発明の特徴である切替部が設けられている。この切替部については、後ほど詳しく述べる。
循環流路８は、上述した複数の分岐流路３の出側から、圧縮機４、蓄熱器５、減圧弁７を通って、複数の分岐流路３の入側までを結ぶものであり、上述した複数の分岐流路３と組み合わせられることで冷媒を循環させつつ何回にも亘って混練機１と蓄熱器５との間を巡回させる流路を形成可能とされている。循環流路８の途中には、冷媒の流通方向に沿って、上流側から圧縮機４、蓄熱器５、減圧弁７が設けられており、上述した複数の分岐流路３で気化した冷媒を、減圧弁７で減圧して液体の冷媒に戻し、液体の冷媒を複数の分岐流路３に再び分岐させて供給できるようになっている。

【0020】

なお、上述した分岐流路３や循環流路８を流通する冷媒には、潜熱が大きく、低温で揮発する有機化合物を好ましくは用いられる。このような冷媒には例えばＲ２４５ｃａ（1、1、2、2、3-ペンタフルオロプロパン）のような代替フロンなどを用いることができる。
圧縮機４は、図２の（１）→（２）に示すように、複数の分岐流路３を流通することで熱エネルギを回収した気体の冷媒を圧縮して、冷媒の温度を蓄熱器５で十分に熱交換可能な温度にまで上昇させるものである。このような圧縮機４には、スクリュ式、遠心式、あるいは往復式などのコンプレッサを用いることができる。圧縮機４で圧縮された冷媒は、循環流路８を通って蓄熱器５に流通される。

【0021】

蓄熱器５は、循環流路８を流通する冷媒の熱エネルギを蓄熱するものである。具体的には、この蓄熱器５は、図２の（２）→（３）に示すように、冷媒を凝縮させることで放熱された熱エネルギを蓄熱材に蓄熱する構成となっていて、蓄熱器５の内部には熱エネルギを蓄熱可能な蓄熱材が収容されている。蓄熱材には、例えばパラフィンやエリスリトールのように、固体から液体に相変化する際の潜熱を利用して蓄熱を行うものを用いることができる。また、蓄熱材には、多孔質の陶磁器やレンガなどのように熱容量が大きな材料を用いて、この熱容量が大きな材料に直接熱エネルギを蓄えるものを用いても良い。この蓄熱器５に蓄熱された熱エネルギは、循環流路８とは別の系統を通って蓄熱器５に熱媒を送る蓄熱取出部６を用いて取り出すことができ、取り出された廃熱を温水として利用したり発電に利用したりすることが可能となっている。

【0022】

蓄熱取出部６は、蓄熱器５に熱媒を供給する供給配管１３と、この供給配管１３に沿って熱媒を蓄熱器５に圧送するポンプ１４と、を有している。つまり、蓄熱取出部６は、蓄熱器５の蓄熱材に供給配管１３を経由して熱媒を送り、送られた熱媒を気化させるなどして蓄熱器５に蓄えられた熱エネルギを熱媒側に移動させることにより、蓄熱された熱を熱媒と共に蓄熱器５の外部に取り出して、取り出した熱エネルギを廃熱として利用できるようになっている。

【0023】

一方、蓄熱器５で熱エネルギが回収された冷媒は、循環流路８に沿って減圧弁７に送られる。
減圧弁７は、図２の（３）→（４）に示すように、冷媒を減圧させるものであり、減圧された冷媒は、分岐流路３を通じてそれぞれの混練機１に送られ、再び混練機１で発生した熱エネルギの回収に用いられる。

【0024】

ところで、本発明の廃熱利用装置２は、上述した複数の分岐流路３に、複数の混練機１の運転状況に応じて冷媒の分岐先を切り替える切替部を有しており、この切替部を備えることが本発明の廃熱利用装置２の特徴となっている。具体的には、この切替部は、混練機１の分岐流路３の入側と出側とにそれぞれ切替弁１５を備えており、これら２つの切替弁１５を複数の混練機１の運転状況に応じて切り替えるように構成されている。

【0025】

次に、本発明の廃熱利用装置２の特徴である切替部について詳しく説明する。
切替部は、それぞれの分岐流路３を流れる冷媒の温度を計測する温度計測部１６と、この温度計測部１６で計測された冷媒の温度に基づいて、この温度計測部１６が設けられた分岐流路３における冷媒の流通を制御する制御部１７と、この制御部１７からの指令に基づいて冷媒の流通を個別に流通又は遮断可能な切替弁１５とを有している。

【0026】

温度計測部１６は、それぞれの混練機１を通って流れる冷媒の温度を、混練機１よりも下流側で計測する温度センサである。この温度計測部１６で計測される冷媒の温度は、混練機１が混練を行っている場合には混練機１で発生する熱により加熱されて高温となり、また混練機１が材料の供給や取り出しなどで停止している場合には加熱されないので低温となる。つまり、温度計測部１６で計測される冷媒の温度が高温であるか低温であるかで、それぞれの分岐流路３が配設された混練機１の運転状態を把握することが可能となる。

【0027】

制御部１７は、それぞれの分岐流路３に設けられた温度計測部１６で計測された温度に応じて、各分岐流路３に設けられた切替弁１５を切り替える構成とされている。具体的には、制御部１７には、過去の計測データなどに基づき混練機１で混練が行われていることを判断可能な温度が閾値として予め入力されている。そして、制御部１７では、温度計測部１６で計測された温度が予め入力された閾値に対して「閾値以上」とされる場合、言い換えればこの温度計測部１６が設けられた分岐流路３の混練機１が混練を行っていると判断できる場合は、切替弁１５に「開」の指令を送る。また、制御部１７では、温度計測部１６で計測された温度が予め入力された閾値に対して「閾値未満」とされる場合、言い換えればこの温度計測部１６が設けられた分岐流路３の混練機１の運転が停止中であると判断できる場合は、切替弁１５に「閉」の指令を送る。

【0028】

このような制御部１７を採用すれば、蓄熱器５に送られる冷媒はすべて混練機１で加熱されたものとなり、それぞれの分岐流路３から循環流路８に合流する冷媒の温度が必要以上に低くなることが抑制され、圧縮機４や蓄熱器５に一定以上の温度の冷媒を安定して供給することが可能となる。言い換えれば、圧縮機４に送られる冷媒の温度が低くなり過ぎることがないので、蓄熱器５で冷媒から熱エネルギを安定して取り出すことが可能となる。

【0029】

切替弁１５は、複数に分岐した分岐流路３のそれぞれに対して、冷媒の流通を遮断可能なものである。このような切替弁１５には、制御部１７からの指令などにより電磁式の弁体を個別に開閉可能な電磁式の遮断弁を複数の流路のそれぞれに備え、これらの遮断弁により複数の流路の中から特定の流路だけを択一的に遮断可能なものなどを用いることができる。

【0030】

また、切替弁１５は、混練機１の入側の分岐流路３だけでなく出側の分岐流路３にも設けられるのが好ましい。このように切替弁１５を出側の分岐流路３にも設けておけば、運転停止中の混練機１に配設された分岐流路３にある低温の冷媒が、分岐流路３同士の合流位置から圧縮機４や蓄熱器５側に流れ込むことがなくなり、蓄熱器５において冷媒から熱エネルギをさらに安定して取り出すことが可能となる。

【0031】

次に、上述した第１実施形態の廃熱利用装置２を用いて廃熱を回収して利用する方法、言い換えれば本発明の廃熱利用方法を図３を用いて説明する。
本発明の混練機１の廃熱利用方法は、上述した第１実施形態の廃熱利用装置２を用いて廃熱を回収するに際して、複数の分岐流路３間で、複数の混練機１の運転状況に応じて冷媒の分岐先を切り替えることを特徴としている。言い換えれば、本発明の廃熱利用方法は、複数の混練機１のうち、混練が行われている混練機１を通る分岐流路３のみから冷媒を圧縮機４や蓄熱器５に送ることで、蓄熱器５で蓄熱に用いられる冷媒の温度を安定化させるものであるということもできる。

【0032】

つまり、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、３基の混練機１に対して、それぞれの分岐流路３を通じて冷媒が供給されている廃熱利用装置２を用いて、廃熱を回収する場合を考える。
循環流路８を流れてきた冷媒は切替部に設けられた上流側の切替弁１５で分岐されて各分岐流路３に沿って混練機１に供給され、混練機１の周囲を巡回しつつ流れることで熱交換され、気化（蒸発）される。

【0033】

例えば、ゴムの製造ラインのような製造現場では、３基の混練機１があっても、そのうち１基は混練停止中となっていることが多い。このような場合でも、切替部では、分岐流路３を流れる冷媒の温度を温度計測部１６で計測し、温度計測部１６で計測された冷媒の温度が所定の温度（閾値）より低い場合は、この分岐流路３が配設された混練機１で混練が行われていないと判断して、切替弁１５を「閉」にする。また、残りの２基の混練機１を流れる分岐流路３で、温度計測部１６で計測された冷媒の温度が所定の温度以上である場合は、この分岐流路３が配設された混練機１で混練が行われていると判断して、切替弁１５を「開」にする。

【0034】

このようにすれば、混練停止中の分岐流路３の冷媒は循環流路８に流れ込まず、混練中の混練機１を通る分岐流路３を流通する冷媒だけが循環流路８に流れ込み、冷媒の温度を所定の温度以上として、圧縮機４で冷媒の圧縮を行ったり、蓄熱器５で安定して熱エネルギを回収したりすることが可能となる。
次に、上述のようにして各混練機１で熱エネルギを回収した気体の冷媒は圧縮機４で圧縮されて高温になる。そして、圧縮機４において圧縮されて高温となった冷媒は蓄熱器５に送られ、蓄熱器５で凝縮される。この蓄熱器５での凝縮の際に冷媒が潜熱に相当する熱エネルギを放熱し、放熱された熱エネルギが蓄熱器５に蓄熱される。具体的には、蓄熱器５では、蓄熱材が相変化するなどして熱を蓄えられるようになっており、相変化などを利用して冷媒から放熱された熱エネルギを蓄熱できるようになっている。

【0035】

一方、蓄熱器５で凝縮されて液体に戻った冷媒は減圧弁７に送られて、減圧弁７でさらに減圧されて再び混練機１に送られて熱回収に利用される。
上述した第１実施形態の廃熱利用装置２であれば、複数の混練機１が複数の分岐流路３に分かれて並列に接続されているため、複数の混練機１のうち一部の混練機１が停止状態となっている場合であっても、蓄熱器５に送られる冷媒の温度を複数の分岐流路３の中で全体として安定させることが可能となる。

【0036】

例えば、図１に記載した数値は、５００ｋＷの発熱がある混練機１を３基並列に備えた混練設備に設けられた廃熱利用装置２において、０．１ＭＰａで２５℃の代替フロン（Ｒ２４５ｃａ）を冷媒として用いて混練機１で発生する廃熱を回収した場合のものである。この例では、圧縮機４で冷媒を圧縮する際に２２８ｋＷのエネルギが必要となるが、間歇運転をする３基の混練機１からでも６９４ｋＷの熱エネルギが蓄熱器５に廃熱として回収されている。このことから本発明の廃熱利用装置２を用いれば、蓄熱器５に安定して熱エネルギを蓄熱することが可能になると判断される。

【0037】

つまり、複数の分岐流路３のうち、停止状態となっている混練機１を通る分岐流路３を通る冷媒の流通を切替部の切替弁１５が遮断し、運転状態の混練機１を通る分岐流路３を通る冷媒の流通だけが許容される。そのため、蓄熱器５に供給される冷媒はいずれも混練機１で熱エネルギを回収して高温となったものだけとなり、蓄熱器５に供給される冷媒の温度を十分に蓄熱が可能な温度に維持することが可能となる。それゆえ、第１実施形態の廃熱利用装置２では、複数の混練機１で不連続的（間歇的）に発生した熱エネルギを用いても、蓄熱器５に安定して熱エネルギを蓄熱することが可能となる。

【0038】

また、第１実施形態の廃熱利用装置２では、分岐流路３で蒸発した比較的低温の冷媒（冷媒ガス）を圧縮して高温にし、次に蓄熱器５で冷媒を凝縮させて放熱させ、放熱された熱を蓄熱器５の蓄熱材に蓄えるようになっている。つまり、第１実施形態の廃熱利用装置２では、放熱された熱エネルギが蓄熱材に一旦蓄熱されてから廃熱利用に用いられるので、廃熱の発生状態によらず廃熱の利用量を平均化することができ、廃熱を安定して利用することが可能となる。

【0039】

さらに、第１実施形態の廃熱利用装置２では、図３（ａ）に示されるように混練機１で発生する熱エネルギを一時的に蓄熱器５に蓄熱し、図３（ｂ）に示されるように廃熱を利用するときにだけ蓄熱取出部６を用いて蓄熱された熱エネルギを取り出す構成とされている。このように蓄熱器５に蓄熱された熱エネルギを必要に応じて取り出して利用する廃熱利用装置２を用いれば、混練機１での熱エネルギの発生状態の影響を受けることなく蓄熱器５から常に安定した熱エネルギを取り出すことが可能となる。それゆえ、第１実施形態の廃熱利用装置２では、廃熱を利用する際には、温度などが安定した温水を利用したり、安定した発電効率で発電することが可能となり、廃熱の再利用する際の利便性を高めることが可能となる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の廃熱利用装置２について説明する。

【0040】

図４に示すように、第２実施形態の廃熱利用装置２は、圧縮機４の上流側を流れる冷媒と、蓄熱器５の下流側を流れる冷媒とを熱交換する熱交換器１８を有する構成を採用している。
すなわち、第２実施形態の廃熱利用装置２では、複数の分岐流路３が合流する切替弁１５から圧縮機４に向かう循環流路８を流れる冷媒（気体の冷媒）を２次側に供給し、蓄熱器５から減圧弁７に向かう循環流路８を流れる冷媒を１次側に供給し、両冷媒間で熱交換を行う構成となっている。

【0041】

つまり、圧縮機４を流通した気体の冷媒は、圧縮機４で圧縮されて高温となっている。それゆえ、蓄熱器５で蓄熱に用いられた後でも、比較的大きな熱エネルギを余っている場合がある。この余っている熱エネルギは、減圧弁７で膨張される際に失われるので、この失われる熱エネルギを回収すれば、蓄熱器５での熱エネルギの回収効率をさらに高くすることが可能となる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の廃熱利用装置２について説明する。

【0042】

図５に示すように、第３実施形態の廃熱利用装置２は、上述した蓄熱器５が他の蓄熱器１９と交換可能とされている、言い換えれば上述した循環流路８に設けられる蓄熱器５との間に熱交換が可能な別の蓄熱器１９（以降、第２の蓄熱器１９という）が蓄熱取出部６に設けられたものである。この第２の蓄熱器１９としては例えばカートリッジ式の蓄熱器などのように持ち運び可能な蓄熱器を用いることができる。

【0043】

このような第２の蓄熱器１９を用いて混練機１で発生する熱エネルギを持ち運びできるようにすれば、混練機１とは場所的に離れた位置にある設備や施設でも廃熱を利用できるようになり、さらに廃熱の利用範囲を広げることが可能となる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

【符号の説明】

【0044】

１ 混練機
２ 廃熱利用装置
３ 分岐流路
４ 圧縮機
５ 蓄熱器
６ 蓄熱取出部
７ 減圧弁
８ 循環流路
１３ 供給配管
１４ ポンプ
１５ 切替弁
１６ 温度計測部
１７ 制御部
１８ 熱交換器
１９ 第２の蓄熱器

【図1】

【図3】

【図4】

【図5】

【図2】