特開 2024-164651 射出成形機および射出成形機の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024164651

(43)【公開日】2024-11-27

(54)【発明の名称】射出成形機および射出成形機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/76 20060101AFI20241120BHJP

   B29C 45/17 20060101ALI20241120BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

B29C45/76

B29C45/17

F25B1/00 399Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023080292

(22)【出願日】2023-05-15

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石黒 亮

(72)【発明者】

【氏名】菅原 貴弘

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AJ08

4F206AK13

4F206AR06

4F206JA07

4F206JD01

4F206JL02

4F206JN43

4F206JQ11

4F206JQ41

4F206JQ81

4F206JQ90

4F206JT02

4F206JT32

(57)【要約】

【課題】エネルギーの利用効率を高めて射出成形機の省エネルギー化を図る。
【解決手段】射出成形機はヒートポンプ６を有する。ヒートポンプ６は、膨張弁７７で膨張された作動媒体Ｗと蓄電池４を冷却する冷却機構５から熱を吸収した熱媒体Ｈ１との熱交換を行う熱交換器７１と、熱交換器７１で熱交換された作動媒体Ｗを圧縮する圧縮機７５と、圧縮機７５によって圧縮された作動媒体Ｗとシリンダ１０に熱を放出した熱媒体Ｈ２との熱交換を行う熱交換器７２と、熱交換器７２で熱交換された作動媒体Ｗを膨張させる膨張弁７８と、膨張弁７８で膨張された作動媒体Ｗと空気から熱を吸収した熱媒体Ｈ３との熱交換を行う熱交換器７３と、熱交換器７３で熱交換された作動媒体Ｗを圧縮する圧縮機７６と、圧縮機７６によって圧縮された作動媒体Ｗと金型２０に熱を放出した熱媒体Ｈ４との熱交換を行う熱交換器７４と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形材料を加熱して溶融させるシリンダと、前記シリンダの内部で回転し、前記成形材料を混練するスクリュとを備える射出装置と、
前記シリンダから押し出された前記成形材料が注入される金型が取り付けられる型締装置と、
充放電可能な蓄電池と、
前記蓄電池を冷却する冷却機構と、
作動媒体を循環させ、前記作動媒体と複数の熱媒体との間で熱を移動させるヒートポンプと、を有し、
前記ヒートポンプは、
前記作動媒体を膨張させる第１膨張弁と、
前記第１膨張弁で膨張された前記作動媒体と、前記冷却機構から熱を吸収した前記熱媒体の一つとの熱交換を行う第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で熱交換された前記作動媒体を圧縮する第１圧縮機と、
前記第１圧縮機によって圧縮された前記作動媒体と、前記シリンダに熱を放出した前記熱媒体の他の一つとの熱交換を行う第２熱交換器と、
前記第２熱交換器で熱交換された前記作動媒体を膨張させる第２膨張弁と、
前記第２膨張弁で膨張された前記作動媒体と、空気から熱を吸収した前記熱媒体のさらに他の一つとの熱交換を行う第３熱交換器と、
前記第３熱交換器で熱交換された前記作動媒体を圧縮する第２圧縮機と、
前記第２圧縮機によって圧縮された前記作動媒体と、前記型締装置に取り付けられた前記金型に熱を放出した前記熱媒体のさらに他の一つとの熱交換を行う第４熱交換器と、を備える、射出成形機。

【請求項2】

請求項１に記載の射出成形機において、
前記シリンダの長手方向一方側に、ホッパと連通する供給口が設けられ、
前記第２熱交換器で熱交換される前記熱媒体は、前記供給口が設けられている前記シリンダの長手方向一方側と前記第２熱交換器との間を往復する、射出成形機。

【請求項3】

請求項２に記載に射出成形機において、
前記蓄電池の温度は、第１温度に維持され、
前記金型の温度は、前記第１温度よりも高い第２温度に維持され、
前記シリンダの長手方向一方側の温度は、前記第１温度よりも高く、前記第２温度よりも低い第３温度に維持される、射出成形機。

【請求項4】

請求項１に記載の射出成形機において、
前記蓄電池は、前記スクリュを駆動する電動機に電力を供給する、射出成形機。

【請求項5】

シリンダおよびスクリュを備える射出装置と、金型が取り付けられた型締装置と、冷却機構によって冷却される充放電可能な蓄電池と、ヒートポンプと、を有する射出成形機の制御方法であって、
前記ヒートポンプを制御して、前記蓄電池の温度，前記金型の温度および前記シリンダの長手方向一方側の温度の少なくとも一つを調整する温調制御を行う、射出成形機の制御方法。

【請求項6】

請求項５に記載の射出成形機の制御方法において、
前記温調制御では、前記蓄電池の温度を第１温度に維持し、前記金型の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に維持し、前記シリンダの長手方向一方側の温度を前記第１温度よりも高く、前記第２温度よりも低い第３温度に維持する、射出成形機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形機および射出成形機の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

所望形状の樹脂部品や金属部品（以下“成形品”と総称する場合がある。）を形成する射出成形機が知られている。従来の射出成形機の一つは、各部に必要な電力を供給する電源として、蓄電池を備えている。

【0003】

特開２０２０－０６９７５６号公報（特許文献１）には、蓄電池から供給される直流電圧で作動可能な電動射出成形機が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－０６９７５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

エネルギーの利用効率を高めて射出成形機の省エネルギー化を図ることが望まれる。

【0006】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施の形態によれば、射出成形機は、作動媒体を循環させ、作動媒体と複数の熱媒体との間で熱を移動させるヒートポンプを有する。ヒートポンプは、作動媒体を膨張させる第１膨張弁と、第１膨張弁で膨張された作動媒体と蓄電池を冷却する冷却機構から熱を吸収した熱媒体の一つとの熱交換を行う第１熱交換器と、第１熱交換器で熱交換された作動媒体を圧縮する第１圧縮機と、第１圧縮機によって圧縮された作動媒体とシリンダに熱を放出した熱媒体の他の一つとの熱交換を行う第２熱交換器と、第２熱交換器で熱交換された作動媒体を膨張させる第２膨張弁と、第２膨張弁で膨張された作動媒体と空気から熱を吸収した熱媒体のさらに他の一つと熱交換を行う第３熱交換器と、第３熱交換器で熱交換された作動媒体を圧縮する第２圧縮機と、第２圧縮機によって圧縮された作動媒体と、型締装置に取り付けられた金型に熱を放出した熱媒体のさらに他の一つとの熱交換を行う第４熱交換器と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

一実施の形態によれば、射出成形機の省エネルギー化が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施の形態の射出成形機の構成を示す模式図である。

【図2】一実施の形態のヒートポンプの構成を示す模式図である。

【図3】温調制御の手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するために参照する全ての図面において、同一または実質的に同一の機能を有する部材や機器などには同一の符号を付す。また、一度説明した部材や機器などについては、原則として繰り返しの説明は行わない。

【0011】

＜射出成形機の構成＞
図１は、本実施の形態の射出成形機１の構成を示す模式図である。射出成形機１は、射出装置２，型締装置３，蓄電池４，冷却機構５及びヒートポンプ６を有している。

【0012】

射出装置２は、シリンダ１０と、シリンダ１０の上方に配置されたホッパ１１と、シリンダ１０の内部に配置されたスクリュ１２と、シリンダ１０の周囲に配置されたヒータとを備えている。より特定的には、シリンダ１０の長手方向一方側には供給口１０ａが設けられている。ホッパ１１は、供給口１０ａの上方に配置され、供給口１０ａを介してシリンダ１０の内部と連通している。

【0013】

以下の説明では、供給口１０ａが設けられているシリンダ１０の長手方向一方側の端部を“基端部１０ｂ”と呼んで、シリンダ１０のその他の部分と区別する場合がある。つまり、ホッパ１１は、シリンダ１０の基端部１０ｂの上方に配置されている。別の見方をすると、ホッパ１１の下方に位置しているシリンダ１０の基端側（後端側）の一部が基端部１０ｂである。

【0014】

ホッパ１１には成形材料が投入される。例えば、ビーズ状やペレット状に加工された樹脂材料がホッパ１１に投入される。ホッパ１１に投入された成形材料は、供給口１０ａを通過してシリンダ１０内に落下する。

【0015】

シリンダ１０の後方には電動モータ１３，１４が設けられている。電動モータ１３は、スクリュ１２を回転させる電動機である。スクリュ１２は、電動モータ１３から出力され、減速機などを介して入力される駆動力により回転する。電動モータ１４は、スクリュ１２を前後進させる電動機である。スクリュ１２は、電動モータ１４から出力され、減速機などを介して入力される駆動力により前後進する。

【0016】

型締装置３には金型２０が取り付けられている。金型２０は、型締装置３の固定盤に取り付けられている固定金型２１と、型締装置３の可動盤に取り付けられている可動金型２２と、から構成される。型締装置３の可動盤が固定盤に対して移動することにより、可動金型２２が固定金型２１に対して移動する。つまり、金型２０が開閉する。

【0017】

蓄電池４は、リチウムイオン電池であって、射出成形機１の各部に必要な電力を供給する電源として利用される。本実施の形態では、蓄電池４は、少なくとも電動モータ１３に電力を供給する。なお、蓄電池４はリチウムイオン電池に限定されない。蓄電池４は、充放電機能を有し、繰り返し利用できる他の電池に置換することができる。蓄電池４は、例えば、鉛蓄電池，ナトリウム硫黄電池，ナトリウムイオン電池，ニッケル水素電池またはレドックスフロー電池に置換することができる。また、複数の種類の電池を組み合わせて使用してもよい。

【0018】

蓄電池４は、充放電可能であり、充放電に伴って発熱する。蓄電池４が高温になると、蓄電池４の性能が低下する。より特定的には、蓄電池４を構成している電解液，電極，セパレータ等が高温になると、蓄電池４を構成する電池部材の劣化により、出力特性や電池容量が低下する。そこで、本実施の形態では、蓄電池４を冷却する冷却機構５が設けられている。冷却機構５は、冷却水を貯める冷却槽を備えており、蓄電池４は冷却槽に貯められている冷却水の中に沈められる。

【0019】

なお、蓄電池４は、スクリュ１２を前後進させるための電動モータ１５，型締装置３の可動盤を移動させるための電動モータ，油圧シリンダに作動油を供給するための電動ポンプ，シリンダ１０の加熱用ヒータ、ヒートポンプ６等の各所にも電力を供給し得る。

【0020】

ヒートポンプ６は、作動媒体を循環させ、作動媒体と複数の熱媒体との間で熱を移動させる。ヒートポンプ６は、シリンダ１０，金型２０，冷却機構５及び空調機７のそれぞれと流路を介して繋がっている。より特定的には、ヒートポンプ６と冷却機構５とは、熱媒体の流路である流路６１を介して繋がっている。同様に、ヒートポンプ６とシリンダ１０とは、他の一つの熱媒体の流路である流路６２を介して繋がっている。また、ヒートポンプ６と空調機７とは、さらに他の一つの熱媒体の流路である流路６３を介して繋がっている。ヒートポンプ６と金型２０とは、さらに他の一つの熱媒体の流路である流路６４を介して繋がっている。ヒートポンプ６については、後に改めて説明する。

【0021】

＜射出成形機の動作＞
ホッパ１１は、投入された成形材料（樹脂材料）をシリンダ１０に供給する。樹脂材料は、シリンダ１０内で加熱され、溶融する。スクリュ１２は、溶融した樹脂材料（溶融樹脂）を混練しながらシリンダ１０の先端側に送り、スクリュ１２と射出ノズル１６との間に充填する。

【0022】

なお、樹脂材料は、シリンダ１０の周囲に設けられているバンドヒータ等の熱源から発せられる熱や、せん断発熱によって加熱され、溶融する。

【0023】

スクリュ１２と射出ノズル１６との間に充填された溶融樹脂は、金型２０のキャビティ内に注入（射出）される。より特定的には、スクリュ１２と射出ノズル１６との間に必要な量の溶融樹脂が充填されると、スクリュ１２がシリンダ１０内で前方に移動する。この結果、射出ノズル１６の先端から溶融樹脂が押し出され、金型２０のキャビティ内に射出される。

【0024】

キャビティ内に射出された溶融樹脂は、キャビティ内で冷却され凝固する。溶融樹脂が凝固した後、金型２０が開かれ、成形品が取り出される。

【0025】

射出成形機１は、上記のようなプロセスを繰り返し、同一形状の成形品を連続的に製造する。つまり、同一形状の成形品を量産する。

【0026】

＜ヒートポンプの構成＞
図２は、ヒートポンプ６の構成を示す模式図である。ヒートポンプ６は、作動媒体Ｗが循環する環状流路６０を有している。作動媒体Ｗには、環境負荷が少ない自然冷媒（二酸化炭素）が用いられている。もっとも、作動媒体Ｗは特定の流体に限定されない。例えば、空気，水，アンモニア，炭化水素なども作動媒体Ｗとして用いることができる。

【0027】

環状流路６０上には、熱交換器７１，７２，７３，７４と、圧縮機７５，７６と、膨張弁７７，７８と、が設けられている。ヒートポンプ６は、少なくとも圧縮機７５，７６及び膨張弁７７，７８を制御する制御部７９をさらに有している。

【0028】

熱交換器７１は、熱媒体Ｈ１の流路６１を介して冷却機構５と繋がっている。熱交換器７２は、熱媒体Ｈ２の流路６２を介してシリンダ１０と繋がっている。より特定的には、熱交換器７２は、流路６２を介してシリンダ１０の基端部１０ｂと繋がっている。

【0029】

熱交換器７３は、熱媒体Ｈ３の流路６３を介して空調機７と繋がっている。熱交換器７４は、熱媒体Ｈ４の流路６４を介して金型２０と繋がっている。

【0030】

熱媒体Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４には水が用いられている。もっとも、熱媒体Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は特定の流体に限定されない。例えば、油やエチレングリコール等も熱媒体Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４として用いることができる。

【0031】

なお、環状流路６０や流路６１，６２，６３，６４は、パイプやホース等の管部材によって形成されている。また、環状流路６０や流路６１，６２，６３，６４には、バッファ部や蛇行部などが必要に応じて設けられる。

【0032】

＜ヒートポンプの動作＞
環状流路６０を流れる作動媒体Ｗは、熱交換器７１，圧縮機７５，熱交換器７２，膨張弁７８，熱交換器７３，圧縮機７６，熱交換器７４，膨張弁７７を循環する。

【0033】

流路６１を流れる熱媒体Ｈ１は、熱交換器７１と冷却機構５との間を往復し、冷却槽に貯められている冷却水から熱を吸収する。例えば、熱媒体Ｈ１は、流路６１を通って熱交換器７１から冷却機構５に移動する。冷却機構５に移動した熱媒体Ｈ１は、冷却槽の内部や周囲に設けられている冷却管を通過する間に、冷却槽内の冷却水の熱を吸収する。この結果、冷却水が冷却され、冷却水中の蓄電池４も冷却される。冷却管を通過した熱媒体Ｈ１は、流路６１を通って熱交換器７１に移動する（戻る）。

【0034】

流路６２を流れる熱媒体Ｈ２は、熱交換器７２とシリンダ１０の基端部１０ｂとの間を往復し、基端部１０ｂに熱を放出する。例えば、熱媒体Ｈ２は、流路６２を通って熱交換器７２からシリンダ１０に移動する。シリンダ１０に移動した熱媒体Ｈ２は、シリンダ１０の基端部１０ｂの周囲に設けられている加熱管を通過する間に周囲に熱を放出する。この結果、シリンダ１０の基端部１０ｂが加熱される。加熱管を通過した熱媒体Ｈ２は、流路６２を通って熱交換器７２に移動する（戻る）。

【0035】

流路６３を流れる熱媒体Ｈ３は、熱交換器７３と空調機７との間を往復し、空気から熱吸収する。例えば、熱媒体Ｈ３は、流路６３を通って熱交換器７３から空調機７に移動する。空調機７に移動した熱媒体Ｈ３は、空調機７の内部に設けられている冷却管を通過する間に周囲の空気から熱を吸収する。熱を奪われた冷却管の周囲の空気は、空調機７が備えるファン７ａにより、冷風として外部に送出される。冷却管を通過した熱媒体Ｈ３は、流路６３を通って熱交換器７３に移動する（戻る）。なお、空調機７は、例えば、射出成形機１のオペレータ用のスポットクーラである。

【0036】

流路６４を流れる熱媒体Ｈ４は、熱交換器７４と金型２０との間を往復し、金型２０に熱を放出する。例えば、熱媒体Ｈ４は、流路６４を通って熱交換器７４から金型２０に移動する。金型２０に移動した熱媒体Ｈ４は、金型２０の内部や周囲に設けられている加熱管を通過する間に周囲に熱を放出する。この結果、金型２０が加熱される。加熱管を通過した熱媒体Ｈ４は、流路６４を通って熱交換器７４に移動する（戻る）。

【0037】

熱交換器７１は、作動媒体Ｗと熱媒体Ｈ１との熱交換を行う。別の見方をすると、熱媒体Ｈ１が冷却機構５を介して蓄電池４から吸収した熱が熱交換器７１内で作動媒体Ｗへ移動する。すると、熱媒体Ｈ１の温度は低下し、作動媒体Ｗの温度および圧力は上昇する。

【0038】

言い換えれば、熱媒体Ｈ１は熱交換器７１内で放熱し、作動媒体Ｗは熱交換器７１内で吸熱する。この結果、作動媒体Ｗの少なくとも一部は気化（蒸発）する。つまり、熱交換器７１は、熱媒体Ｈ１との熱交換によって作動媒体Ｗの少なくとも一部を気化させる蒸発器である。

【0039】

放熱によって温度が低下した熱媒体Ｈ１は、冷却機構５に移動して再び熱を吸収する。一方、吸熱によって温度および圧力が上昇した作動媒体Ｗは、圧縮機７５に流入する。

【0040】

圧縮機７５は、流入した作動媒体Ｗを圧縮する。圧縮機７５から流出した高温高圧の作動媒体Ｗは、熱交換器７２に流入する。

【0041】

熱交換器７２は、作動媒体Ｗと熱媒体Ｈ２との熱交換を行う。別の見方をすると、圧縮機７５によって圧縮された作動媒体Ｗの熱が熱交換器７２内で熱媒体Ｈ２へ移動する。すると、作動媒体Ｗの温度および圧力は低下し、熱媒体Ｈ２の温度は上昇する。

【0042】

言い換えれば、作動媒体Ｗは熱交換器７２内で放熱し、熱媒体Ｈ２は熱交換器７２内で吸熱する。この結果、作動媒体Ｗの少なくとも一部は液化（凝縮）する。つまり、熱交換器７２は、熱媒体Ｈ２との熱交換によって作動媒体Ｗの少なくとも一部を液化させる凝縮器である。

【0043】

吸熱によって温度が上昇した熱媒体Ｈ２は、シリンダ１０の基端部１０ｂに移動して再び熱を放出する。一方、放熱によって温度および圧力が低下した作動媒体Ｗは、膨張弁７８に流入する。

【0044】

膨張弁７８は、流入した作動媒体Ｗを膨張させ、温度および圧力をさらに低下させる。膨張弁７８から流出した低温低圧の作動媒体Ｗは、熱交換器７３に流入する。

【0045】

熱交換器７３は、作動媒体Ｗと熱媒体Ｈ３との熱交換を行う。別の見方をすると、熱媒体Ｈ３が空調機７を介して周囲の空気から吸収した熱が熱交換器７３内で作動媒体Ｗへ移動する。すると、熱媒体Ｈ３の温度は低下し、作動媒体Ｗの温度および圧力は上昇する。

【0046】

言い換えれば、熱媒体Ｈ３は熱交換器７３内で放熱し、作動媒体Ｗは熱交換器７３内で吸熱する。この結果、作動媒体Ｗの少なくとも一部は気化（蒸発）する。つまり、熱交換器７３は、熱媒体Ｈ３との熱交換によって作動媒体Ｗの少なくとも一部を気化させる蒸発器である。

【0047】

放熱によって温度が低下した熱媒体Ｈ３は、空調機７に移動して再び熱を吸収する。一方、吸熱によって温度および圧力が上昇した作動媒体Ｗは、圧縮機７６に流入する。

【0048】

圧縮機７６は、流入した作動媒体Ｗを圧縮する。圧縮機７６から流出した高温高圧の作動媒体Ｗは、熱交換器７４に流入する。

【0049】

熱交換器７４は、作動媒体Ｗと熱媒体Ｈ４との熱交換を行う。別の見方をすると、圧縮機７６によって圧縮された作動媒体Ｗの熱が熱交換器７４内で熱媒体Ｈ４へ移動する。すると、作動媒体Ｗの温度および圧力は低下し、熱媒体Ｈ４の温度は上昇する。

【0050】

言い換えれば、作動媒体Ｗは熱交換器７４内で放熱し、熱媒体Ｈ４は熱交換器７４内で吸熱する。この結果、作動媒体Ｗの少なくとも一部は液化（凝縮）する。つまり、熱交換器７４は、熱媒体Ｈ４との熱交換によって作動媒体Ｗの少なくとも一部を液化させる凝縮器である。

【0051】

吸熱によって温度が上昇した熱媒体Ｈ４は、金型２０に移動して再び熱を放出する。一方、放熱によって温度および圧力が低下した作動媒体Ｗは、膨張弁７７に流入する。

【0052】

膨張弁７７は、流入した作動媒体Ｗを膨張させ、温度および圧力をさらに低下させる。膨張弁７７から流出した低温低圧の作動媒体Ｗは、熱交換器７１に流入し、熱媒体Ｈ１から再び熱を吸収する。

【0053】

ヒートポンプ６では、上記のような熱交換サイクルが繰り返され、作動媒体Ｗと熱媒体Ｈ１，Ｈ２、Ｈ３，Ｈ４との間で熱が移動する。この結果、熱媒体Ｈ１によって冷却水が冷却され、冷却水中の蓄電池４の温度が設定温度に維持される。本実施の形態では、蓄電池４の温度が２０℃～３０℃に維持される。

【0054】

また、熱媒体Ｈ２によってシリンダ１０の基端部１０ｂが加熱され、基端部１０ｂの温度が設定温度に維持される。本実施の形態では、シリンダ１０の基端部１０ｂの温度が５０℃～１００℃に維持される。

【0055】

また、空調機７から設定温度に調整された空気（冷風）が送出される。本実施の形態では、２０℃～３０℃の冷風が空調機７から送出される。

【0056】

さらに、熱媒体Ｈ４によって金型２０が加熱され、金型２０の温度が設定温度に維持される。本実施の形態では、金型２０の温度が７０℃～１００℃に維持される。

【0057】

＜射出成形機の制御方法（温調制御）＞
射出成形機１では、シリンダ１０の基端部１０ｂ，金型２０及び蓄電池４の温度を設定温度や設定温度範囲内に調整する温調制御を含む制御方法が実施される。温調制御が行われると、ヒートポンプ６の冷却能力や加熱能力が調節され、シリンダ１０の基端部１０ｂ，金型２０及び蓄電池４の温度が設定温度や設定温度範囲内に維持される。

【0058】

例えば、温調制御が行われると、蓄電池４の温度は３０℃に維持される。また、金型２０の温度は、蓄電池４の温度よりも高い９０℃に維持される。さらに、シリンダ１０の基端部１０ｂの温度は、蓄電池４の温度よりも高く、かつ、金型２０の温度よりも低い５０℃～８０℃に維持される。

【0059】

図３は、温調制御の手順の一例を示すフローチャートである。温調制御が開始されると、ステップＳ１０～Ｓ１５を含む蓄電池温調制御と、ステップＳ２０～Ｓ２５を含むシリンダ温調制御と、ステップＳ３０～Ｓ３５を含む金型温調制御と、の少なくとも一つが実行される。

【0060】

なお、シリンダ１０の基端部１０ｂの温度と金型２０の温度との関係は、ホッパ１１から投入される原料の種類によって異なる。よって、上記温度の関係（高低）は、一例に過ぎない。

【0061】

＜蓄電池温調制御＞
ステップＳ１０が実行されると、蓄電池４の温度監視が開始される。温度監視は、蓄電池４や冷却機構５の内部や周囲に設けられている温度センサの検出結果に基づいて行われる。

【0062】

ステップＳ１０に続くステップＳ１１では、蓄電池４の温度が設定温度を下回っているか否かが判定される。例えば、蓄電池４の温度が３０℃以下であるか否かが判定される。ステップＳ１１で蓄電池４の温度が設定温度を下回っていると判定されると、ステップＳ１０に戻って温度監視が継続される。

【0063】

一方、ステップＳ１１で蓄電池４の温度が設定温度を上回っていると判定されると、ステップＳ１２が実行され、ヒートポンプ６の運転が開始される。より特定的には、ヒートポンプ６の制御部７９は、圧縮機７５，７６や膨張弁７７，７８の全部または一部を制御して蓄電池４を冷却する。

【0064】

ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、蓄電池４の温度が設定温度を下回っているか否かが再び判定される。ステップＳ１３で蓄電池４の温度が設定温度を下回っていると判定されると、ステップＳ１０に戻って温度監視が継続される。

【0065】

一方、ステップＳ１３で蓄電池４の温度が設定温度を上回っていると判定されると、ステップＳ１４が実行され、ヒートポンプ６の冷却能力が増強される。より特定的には、制御部７９は、蓄電池４に対するヒートポンプ６の冷却能力が増強されるように、圧縮機７５，７６や膨張弁７７，７８の全部または一部を制御する。

【0066】

ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、蓄電池４の温度が設定温度を下回っているか否かが再び判定される。ステップＳ１５で蓄電池４の温度が設定温度を下回っていると判定されると、ステップＳ１０に戻って温度監視が継続される。

【0067】

一方、ステップＳ１５で蓄電池４の温度が設定温度を上回っていると判定されると、ステップＳ１４に戻り、蓄電池４に対するヒートポンプ６の冷却能力がさらに増強される。

【0068】

なお、ステップＳ１３又はステップＳ１５からステップＳ１０に戻る前に、ヒートポンプ６の運転を停止させたり、ヒートポンプ６の冷却能力を低下させたりしてもよい。

【0069】

＜シリンダ温調制御＞
ステップＳ２０が実行されると、シリンダ１０の基端部１０ｂの温度監視が開始される。温度監視は、シリンダ１０の内部や周囲に設けられている温度センサの検出結果に基づいて行われる。

【0070】

ステップＳ２０に続くステップＳ２１では、シリンダ１０の基端部１０ｂの温度が設定温度範囲内であるか否かが判定される。例えば、基端部１０ｂの温度が５０℃～８０℃であるか否かが判定される。ステップＳ２１で基端部１０ｂの温度が設定温度範囲内であると判定されると、ステップＳ２０に戻って温度監視が継続される。

【0071】

一方、ステップＳ２１で基端部１０ｂの温度が設定温度範囲の下限値を下回っていると判定されると、ステップＳ２２が実行され、ヒートポンプ６の運転が開始される。より特定的には、ヒートポンプ６の制御部７９は、圧縮機７５，７６や膨張弁７７，７８の全部または一部を制御してシリンダ１０の基端部１０ｂを加熱する。

【0072】

ステップＳ２２に続くステップＳ２３では、基端部１０ｂの温度が設定温度範囲内であるか否かが再び判定される。ステップＳ２３で基端部１０ｂの温度が設定温度範囲内であると判定されると、ステップＳ２０に戻って温度監視が継続される。

【0073】

一方、ステップＳ２３で基端部１０ｂの温度が設定温度範囲の下限値を下回っていると判定されると、ステップＳ２４が実行され、ヒートポンプ６の加熱能力が増強される。より特定的には、制御部７９は、シリンダ１０の基端部１０ｂに対するヒートポンプ６の加熱能力が増強されるように、圧縮機７５，７６や膨張弁７７，７８の全部または一部を制御する。

【0074】

ステップＳ２４に続くステップＳ２５では、基端部１０ｂの温度が設定温度範囲内であるか否かが再び判定される。ステップＳ２５で基端部１０ｂの温度が設定温度範囲内であると判定されると、ステップＳ２０に戻って温度監視が継続される。

【0075】

一方、ステップＳ２５で基端部１０ｂの温度が設定温度範囲の下限値を下回っていると判定されると、ステップＳ２４に戻り、シリンダ１０の基端部１０ｂに対するヒートポンプ６の加熱能力がさらに増強される。

【0076】

なお、ステップＳ２３又はステップＳ２５からステップＳ２０に戻る前に、ヒートポンプ６の運転を停止させたり、ヒートポンプ６の加熱能力を低下させたりしてもよい。

【0077】

＜金型温調制御＞
ステップＳ３０が実行されると、金型２０の温度監視が開始される。温度監視は、金型２０の内部や周囲に設けられている温度センサの検出結果に基づいて行われる。

【0078】

ステップＳ３０に続くステップＳ３１では、金型２０の温度が設定温度を上回っているか否かが判定される。例えば、金型２０の温度が９０℃以上であるか否かが判定される。ステップＳ３１で金型２０の温度が設定温度を上回っていると判定されると、ステップＳ３０に戻って温度監視が継続される。

【0079】

一方、ステップＳ３１で金型２０の温度が設定温度を下回っていると判定されると、ステップＳ３２が実行され、ヒートポンプ６の運転が開始される。より特定的には、ヒートポンプ６の制御部７９は、圧縮機７５，７６や膨張弁７７，７８の全部または一部を制御して金型２０を加熱する。

【0080】

ステップＳ３２に続くステップＳ３３では、金型２０の温度が設定温度を下回っているか否かが再び判定される。ステップＳ３３で金型２０の温度が設定温度を上回っていると判定されると、ステップＳ３０に戻って温度監視が継続される。

【0081】

一方、ステップＳ３３で金型２０の温度が設定温度を下回っていると判定されると、ステップＳ３４が実行され、ヒートポンプ６の加熱能力が増強される。より特定的には、制御部７９は、金型２０に対するヒートポンプ６の加熱能力が増強されるように、圧縮機７５，７６や膨張弁７７，７８の全部または一部を制御する。

【0082】

ステップＳ３４に続くステップＳ３５では、金型２０の温度が設定温度を上回っているか否かが再び判定される。ステップＳ３５で金型２０の温度が設定温度を上回っていると判定されると、ステップＳ３０に戻って温度監視が継続される。

【0083】

一方、ステップＳ３５で金型２０の温度が設定温度を下回っていると判定されると、ステップＳ３４に戻り、金型２０に対するヒートポンプ６の加熱能力がさらに増強される。

【0084】

なお、ステップＳ３３又はステップＳ３５からステップＳ３０に戻る前に、ヒートポンプ６の運転を停止させたり、ヒートポンプ６の加熱能力を低下させたりしてもよい。

【0085】

なお、ホッパ１１の下方に位置しているシリンダ１０の基端部１０ｂの温度を調整する目的の一つは、シリンダ１０に供給された成形樹脂が溶融を開始するタイミングを管理するためである。また、金型２０の温度を調整する目的の一つは、成形品の品質を向上させるためである。

【0086】

上記のように、本実施の形態の射出成形機１では、シリンダ１０や金型２０の加熱と蓄電池４の冷却や空調とがヒートポンプ６による熱交換を利用して行われている。つまり、射出成形機１では、熱エネルギーが効率良く利用されており、省エネルギー化が実現されている。

【0087】

別の見方をすると、射出成形機１は、電動ファンが生み出す冷却風や、電動ポンプによって循環される冷却水によって蓄電池が冷却される他の射出成形機に比べて、エネルギーの利用効率が高い。言い換えれば、射出成形機１では、蓄電池４がより少ないエネルギーで効率良く冷却されている。

【0088】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、シリンダ１０，金型２０，蓄電池４に関する設定温度や設定温度範囲は、適宜変更することができる。

【0089】

作動媒体Ｗと熱媒体Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４とは、同一の流体であってもよく、異なる流体であってもよい。また、一つの熱媒体と他の一つの熱媒体とが異なっていてもよい。

【0090】

シリンダ１０や金型２０に関する設定温度が射出成形の各工程で異なる場合がある。例えば、溶融樹脂が注入されるときの金型２０の設定温度と、溶融樹脂が注入された後の金型２０の設定温度とが異なる場合がある。

【0091】

そこで、他の一実施の形態では、ヒートポンプ６の制御部７９は、スクリュ１２や金型２０の作動状況に応じて圧縮機７５，７６や膨張弁７７，７８を制御する。例えば、制御部７９は、スクリュ１２や金型２０の作動状況に応じて圧縮機７６を制御して、金型２０の温度を異なる２以上の設定温度に調整（変更）する。このような場合、ヒートポンプ６の制御部７９は、スクリュ１２や金型２０の作動を制御する他の制御部と相互に通信可能に接続される。

【0092】

また、他の一実施の形態では、流路６１，６２，６３，６４の少なくとも一つに、熱媒体の流量を制御可能なバルブが設けられる。流路６１，６２，６３，６４に設けられたバルブは、温度センサによって検出される加熱対象や冷却対象の温度に応じて開閉されたり、開度が変更されたりする。例えば、一実施の形態では、蓄電池４の温度が閾値を上回ると、流路６１に設けられたバルブが開かれ、閾値を下回るとバルブが閉じられる。

【0093】

また、流路６１，６２，６３，６４に設けられたバルブは、ヒートポンプ６の冷却能力や加熱能力の調節のためにも利用され得る。例えば、一実施の形態では、図３に示されているステップＳ１４で、流路６１に設けられているバルブの開度が変更される。

【0094】

上記のようなバルブの制御は、ヒートポンプ６の制御部７９によって行われてもよく、制御部７９とは別の他の制御部によって行われてもよい。

【0095】

冷却機構５は、上述の『水槽方式』に限定されない。冷却機構５は、例えば、蓄電池４の周囲に設けられた配管に冷却水を流して蓄電池４を冷却する『冷却水配管方式』や、冷却水により冷却された空気（冷却風）によって蓄電池４を冷却する『冷却ファン方式』であってもよい。冷却水配管方式や冷却ファン方式で用いられる冷却水も、熱媒体Ｈ１との熱交換によって冷却される。

【0096】

空調機７は、ヒートポンプ６の制御部７９，射出装置２の制御部，型締装置３の制御部，その他の制御部を冷却する冷却装置に置換することができる。

【0097】

シリンダ１０に供給される成形材料は、樹脂材料に限られない。例えば、他の一実施の形態では、バインダを含む金属材料（金属粉末）がシリンダ１０に供給される。

【0098】

蓄電池４は、射出成形機１の主電源として利用されてもよく、補助電源やバックアップ電源として利用されてもよい。

【符号の説明】

【0099】

１…射出成形機、２…射出装置、３…型締装置、４…蓄電池、５…冷却機構、６…ヒートポンプ、７…空調機、７ａ…ファン、１０…シリンダ、１０ａ…供給口、１０ｂ…基端部、１１…ホッパ、１２…スクリュ、１３，１４…電動モータ、１６…射出ノズル、２０…金型、２１…固定金型、２２…可動金型、６０…環状流路、６１，６２，６３，６４…流路、７１，７２，７３，７４…熱交換器、７５，７６…圧縮機、７７，７８…膨張弁、７９…制御部、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４…熱媒体、Ｗ…作動媒体

【図1】

【図2】

【図3】