特許 7108161 熱回収システム

(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】

(24)【登録日】2022-07-20

(45)【発行日】2022-07-28

(54)【発明の名称】熱回収システム

(51)【国際特許分類】

   F01K 25/10 20060101AFI20220721BHJP

   F01K 27/02 20060101ALI20220721BHJP

【ＦＩ】

F01K25/10 P

F01K25/10 C

F01K25/10 R

F01K27/02 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018198619

(22)【出願日】2018-10-22

(65)【公開番号】P2020067003

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-07-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(73)【特許権者】

【識別番号】000167200

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクトサーモシステム

(73)【特許権者】

【識別番号】599019269

【氏名又は名称】株式会社トヨタエナジーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上田 裕介

(72)【発明者】

【氏名】中井 基生

(72)【発明者】

【氏名】松原 周

(72)【発明者】

【氏名】脇田 恭之

(72)【発明者】

【氏名】森本 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】盛 昭雄

【審査官】吉田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１４５４２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０１５０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許発明第１０２００４０５０４６５（ＤＥ，Ｂ３）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｋ ２５／１０

Ｆ０１Ｋ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理品を処理することで得られる熱によって第一流体の温度を上昇させる複数の熱源部と、
前記第一流体が流れる一次流路部を介して複数の前記熱源部と繋がり当該第一流体から第二流体に熱交換を行う熱交換器と、
前記一次流路部に設けられ前記熱交換器と前記熱源部とを繋げる流路を選択するためのバルブ機構と、
前記第二流体が流れる二次流路部を介して前記熱交換器と繋がり当該第二流体を入力として発電を行う発電ユニットと、
を備え、
一つの前記熱源部における前記第一流体の温度上昇のタイミングが、他の前記熱源部における前記第一流体の温度上昇のタイミングと異なり、複数の前記熱源部それぞれにおける前記第一流体の温度上昇のタイミングに応じて前記バルブ機構が動作する、熱回収システム。

【請求項2】

前記一次流路部は、前記熱源部と前記熱交換器とを繋ぐ主流路と、前記熱源部同士を繋ぎ当該熱源部間で前記第一流体の移動を可能とする連結流路と、を含み、
前記バルブ機構は、一つの前記熱源部の前記第一流体の温度が上昇する場合に、当該第一流体が前記連結流路を通じて他の前記熱源部に流れ、当該第一流体は当該他の熱源部を経由して前記熱交換器に流れるように流路を切り替えるためのバルブを含む、請求項１に記載の熱回収システム。

【請求項3】

処理品を処理することで得られる熱によって第一流体の温度を上昇させる複数の熱源部と、
前記第一流体が流れる一次流路部を介して複数の前記熱源部と繋がり当該第一流体から第二流体に熱交換を行う熱交換器と、
前記一次流路部に設けられ前記熱交換器と前記熱源部とを繋げる流路を選択するためのバルブ機構と、
前記第二流体が流れる二次流路部を介して前記熱交換器と繋がり当該第二流体を入力として発電を行う発電ユニットと、
を備え、
前記一次流路部は、前記熱源部と前記熱交換器とを繋ぐ主流路と、前記熱源部同士を繋ぎ当該熱源部間で前記第一流体の移動を可能とする連結流路と、を含み、
前記バルブ機構は、一つの前記熱源部の前記第一流体の温度が上昇する場合に、当該第一流体が前記連結流路を通じて他の前記熱源部に流れ、当該第一流体は当該他の熱源部を経由して前記熱交換器に流れるように流路を切り替えるためのバルブを含む、
熱回収システム。

【請求項4】

前記発電ユニットは、バイナリー発電ユニットである、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱回収システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱回収システムに関する。

【背景技術】

【0002】

温水又は蒸気を熱源として用い、低沸点である熱媒体を加熱し蒸発させ発電するバイナリー発電が知られている。バイナリー発電は、比較的低温の廃熱を有効利用でき、例えば地熱発電などでも活用されている。

【0003】

近年、例えば工場や設備などで出される廃熱をバイナリー発電に用いる試みが行われている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１２９０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図８は、金属製部品を熱処理（焼入れ処理）するための熱処理装置９０に、バイナリー発電ユニット９１（以下、「発電ユニット９１」と称する。）を適用した設備の説明図である。この設備は、熱処理装置９０が備える油槽９２と、発電ユニット９１と、熱交換器９３とを備える。油槽９２には、冷却液９９が溜められている。油槽９２と熱交換器９３とが一次配管９４により接続され、熱交換器９３と発電ユニット９１とが二次配管９５により接続されている。加熱された処理品１００は、油槽９２の冷却液９９に浸されることで冷却され、熱処理（焼入れ処理）が行われる。この熱処理により、冷却液９９の温度が一時的に上昇する。冷却液９９を一次配管９４に流し、流れる冷却液９９の熱（廃熱）が、熱交換器９３において、二次配管９５を流れる熱媒体９８に伝えられる（熱交換される）。熱媒体９８の熱により発電ユニット９１は発電を行うとともに、冷却液９９が冷却される。

【0006】

このように、温度上昇した冷却液９９が熱源となって発電ユニット９１により発電が行われるが、発電が行われるためには、冷却液９９の温度が所定の温度以上である必要がある。

【0007】

前記のような熱処理装置９０では、処理品１００が油槽９２に浸される時間間隔（図９において、サイクルタイムＴ）は長く（例えば３０分）、また、処理品１００の重量などの条件によって、前記時間間隔（サイクルタイムＴ）が変化する。加熱された処理品１００が油槽９２に浸されると、冷却液９９の温度が上昇し、所定時間（図９においてΔｔ）については、冷却液９９の温度が所定の温度Ａを超えて発電可能とするが、やがて冷却液９９の温度が所定の温度Ａまで低下すると、発電不可となる。

【0008】

熱処理装置９０の冷却液９９の熱を発電に利用する場合、冷却液９９の温度は、処理品１００の加熱温度及び重量などの処理条件によって変化し、また時間経過により変化する。この変化が不規則であると、発電ユニット９１による発電が不安定となり、機能しない時間帯が多く発生する可能性がある。なお、このような問題点は、前記のような熱処理装置９０に発電ユニット９１が適用される場合以外にも、他の設備に適用される場合も同様に起こり得る。

【0009】

そこで、本発明は、例えば熱源部で得られる廃熱の温度が変化する場合であっても、発電を効率良く実行することが可能となる熱回収システム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】

【0010】

本発明の熱回収システムは、処理品を処理することで得られる熱によって第一流体の温度を上昇させる複数の熱源部と、前記第一流体が流れる一次流路部を介して複数の前記熱源部と繋がり当該第一流体から第二流体に熱交換を行う熱交換器と、前記一次流路部に設けられ前記熱交換器と前記熱源部とを繋げる流路を選択するためのバルブ機構と、前記第二流体が流れる二次流路部を介して前記熱交換器と繋がり当該第二流体を入力として発電を行う発電ユニットと、を備え、一つの前記熱源部における前記第一流体の温度上昇のタイミングが、他の前記熱源部における前記第一流体の温度上昇のタイミングと異なり、複数の前記熱源部それぞれにおける前記第一流体の温度上昇のタイミングに応じて前記バルブ機構が動作する。

【0011】

この熱回収システムによれば、複数の熱源部が発電ユニットを共用する構成となる。そして、第一流体の温度上昇のタイミングが一つの熱源部と他の熱源部とで異なる。このため、一つの熱源部で温度上昇した第一流体が熱交換器に供給されると、その第一流体から第二流体に熱交換がされ、当該第二流体を入力として発電ユニットが発電する。その後、当該一つの熱源部の温度が降下して発電が不可能となる場合であっても、他の熱源部で温度上昇した第一流体が熱交換器に供給され、その第一流体から第二流体に熱交換がされ、当該第二流体を入力として発電ユニットが発電することが可能となる。このように、第一流体の温度上昇のタイミングを、複数の熱源部において異ならせることで、発電ユニットの動作機会が増える。よって、発電ユニットによる発電が効率良く実行される。なお、熱源部（熱処理装置）のサイクル開始のタイミングを熱源部側（熱処理装置側）で意図的にずらすことも可能である。

【0012】

また、前記一次流路部は、前記熱源部と前記熱交換器とを繋ぐ主流路と、前記熱源部同士を繋ぎ当該熱源部間で前記第一流体の移動を可能とする連結流路と、を含み、前記バルブ機構は、一つの前記熱源部の前記第一流体の温度が上昇する場合に、当該第一流体が前記連結流路を通じて他の前記熱源部に流れ、当該第一流体は当該他の熱源部を経由して前記熱交換器に流れるように流路を切り替えるためのバルブを含むのが好ましい。
この構成によれば、一つの熱源部の第一流体の温度が上昇する場合に、当該第一流体が前記連結流路を通じて他の熱源部に流れ、当該第一流体は当該他の熱源部を経由して前記熱交換器に流れるように流路が切り替えられる。これに対して、前記他の熱源部の第一流体の温度が上昇する場合に、当該第一流体が前記連結流路を通じて前記一つの熱源部に流れ、当該第一流体は当該一つの熱源部を経由して前記熱交換器に流れるように流路が切り替えられる。
前記構成のように、連結流路によって熱源部同士が繋がることで、これら熱源部を一つの熱源部とみなすことができ、熱源となる第一流体の容量が増加する。このため、処理品を処理することで得られる熱による第一流体の温度上昇は緩和されるが、上昇した第一流体の温度が下がりにくくなる。したがって、発電ユニットが発電可能となる時間を従来よりも長くすることが可能となる。更に、前記のとおり、第一流体の温度上昇のタイミングを、複数の熱源部において異ならせることで、発電ユニットの動作機会が増える。よって、発電ユニットによる発電がより一層効率良く実行される。

【0013】

本発明の熱回収システムは、処理品を処理することで得られる熱によって第一流体の温度を上昇させる複数の熱源部と、前記第一流体が流れる一次流路部を介して複数の前記熱源部と繋がり当該第一流体から第二流体に熱交換を行う熱交換器と、前記一次流路部に設けられ前記熱交換器と前記熱源部とを繋げる流路を選択するためのバルブ機構と、前記第二流体が流れる二次流路部を介して前記熱交換器と繋がり当該第二流体を入力として発電を行う発電ユニットと、を備え、前記一次流路部は、前記熱源部と前記熱交換器とを繋ぐ主流路と、前記熱源部同士を繋ぎ当該熱源部間で前記第一流体の移動を可能とする連結流路と、を含み、前記バルブ機構は、一つの前記熱源部の前記第一流体の温度が上昇する場合に、当該第一流体が前記連結流路を通じて他の前記熱源部に流れ、当該第一流体は当該他の熱源部を経由して前記熱交換器に流れるように流路を切り替えるためのバルブを含む。

【0014】

この熱回収システムによれば、連結流路によって熱源部同士が繋がることで、これら熱源部を一つの熱源部とみなすことができ、熱源となる第一流体の容量が増加する。このため、処理品を処理することで得られる熱による第一流体の温度上昇は緩和されるが、上昇した第一流体の温度が下がりにくくなる。このため、発電ユニットが発電可能となる時間を従来よりも長くすることが可能となる。よって、発電ユニットによる発電が効率良く実行される。

【0015】

また、前記発電ユニットは、バイナリー発電ユニットであるのが好ましく、この場合、比較的、低温である廃熱を有効利用することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、例えば熱源部で得られる廃熱の温度が変化する場合であっても、発電を効率良く実行することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】熱回収システムの一例を示す平面図である。

【図2】油槽、熱交換器、及び発電ユニットの説明図である。

【図3】油槽、熱交換器、及び発電ユニットの説明図である。

【図4】油槽、熱交換器、及び発電ユニットの説明図である。

【図5】一号炉及び二号炉による熱処理のための焼入れ室などの各室における温度の時間変化を示すグラフである。

【図6】一号炉及び二号炉それぞれにおける冷却液の温度と、発電ユニットによる発電の可否との関係の説明図である。

【図7】一号炉及び二号炉それぞれにおける冷却液の温度と、発電ユニットによる発電の可否との関係の説明図である。

【図8】金属製部品を熱処理するための熱処理装置に、バイナリー発電ユニットを適用した設備の従来の説明図である。

【図9】従来技術における、冷却液の温度と、発電ユニットによる発電の可否との関係の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔熱回収システムの構成について〕
図１は、熱回収システムの一例を示す平面図である。この熱回収システム１０は、金属製部品を熱処理するための熱処理装置１２の廃熱を利用して、発電ユニット１４によって発電を行うシステムである。前記金属製部品の例としては、転がり軸受の軌道輪、軸、ピンなどの機械部品である。熱処理としては焼入れ処理である。熱処理のために（図２参照）、加熱された金属製部品７（以下、「処理品７」と称する。）は、熱処理装置１２が備える油槽１６の冷却液（焼入れ油）１８に浸され、冷却される。この際、冷却液１８の温度が上昇する。そこで、冷却液１８の熱が発電に用いられる。つまり、油槽１６が熱源部として機能し、冷却液１８が一次側の熱媒体（第一流体）となる。冷却液１８の熱が熱交換器２０によって二次側の媒体（第二流体）１９に伝達され、発電ユニット１４が発電を行う。図２は、油槽１６、熱交換器２０、及び発電ユニット１４の説明図である。なお、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号（参照番号）を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では（図２参照）、複数の処理品７がカゴ８に収容され、カゴ８が図外のアクチュエータによって上下移動する。

【0019】

図１に示される熱回収システム１０には、二つの熱処理装置１２が含まれる。図１における上側の熱処理装置１２を「一号炉１２ａ」と称し、下側の熱処理装置１２を「二号炉１２ｂ」と称する。一号炉１２ａ及び二号炉１２ｂは同じ構成である。一号炉１２ａ及び二号炉１２ｂそれぞれは、処理品７の進行方向の上流側（図１では左側）から、第一パージ室８１、第一予熱室８２、第二予熱室８３、浸炭・拡散室８４、降温室８５、均熱室８６、焼入れ室８７、及び第二パージ室８８を備える。焼入れ室８７に油槽１６が設けられている。熱回収システム１０には、二つの熱処理装置１２が含まれることから、熱回収システム１０は二つの油槽１６を備える。一号炉１２ａの油槽１６を「第一油槽１６ａ」と称し、二号炉１２ｂの油槽１６を「第二油槽１６ｂ」と称する。

【0020】

図２において、熱回収システム１０は、熱源部としての油槽１６（１６ａ，１６ｂ）の他に、熱交換器２０、発電ユニット１４、及びバルブ機構２２を備える。更に、熱回収システム１０は、一次流路部２４及び二次流路部２６を備える。一次流路部２４は、油槽１６（１６ａ，１６ｂ）と熱交換器２０とを繋ぎ、冷却液１８を通す。二次流路部２６は、熱交換器２０と発電ユニット１４とを繋ぎ、二次側の熱媒体１９を流す。二次側の熱媒体１９は、比較的低沸点である液体とすることができる。

【0021】

油槽１６には、冷却液１８が溜められている。前記のとおり、加熱された処理品７が冷却液１８に浸されることで、処理品７は熱処理（焼入れ処理）される。この際、冷却液１８の温度が上昇する。つまり、処理品７が熱処理されることで得られる熱によって冷却液１８の温度が上昇する。

【0022】

熱交換器２０は、冷却液１８が流れる一次流路部２４を介して二つの油槽１６ａ，１６ｂと繋がっている。熱交換器２０では、冷却液１８の熱が、二次側の熱媒体１９に伝達される。つまり、熱交換器２０は、冷却液１８から二次側の熱媒体１９に熱交換を行う。

【0023】

一次流路部２４は、主流路２８と、連結流路３０とを含む。主流路２８は、油槽１６ａ，１６ｂそれぞれと熱交換器２０とを繋ぐ。連結流路３０は、油槽１６ａ，１６ｂ同士を繋ぎ、油槽１６ａ，１６ｂ間で冷却液１８の移動を可能とする。主流路２８には、第一配管３１、第二配管３２、及び第三配管３３が含まれる。第一配管３１は、第一油槽１６ａと第二油槽１６ｂとを繋ぐ。第一配管３１には、開閉式の第一バルブ３４及び第二バルブ３５が設けられている。第二配管３２は、第一配管３１と並列となる配管であり、第一油槽１６ａと第二油槽１６ｂとを繋ぐ。第二配管３２には、開閉式の第三バルブ３６及び第四バルブ３７が設けられている。第三配管３３は、第一配管３１と第二配管３２とを繋ぐ。第三配管３３には、冷却液１８を循環させるためのポンプ３９と、熱交換器２０とが設けられている。第三配管３３の一端側は、第一配管３１のうち、第一バルブ３４と第二バルブ３５との間の流路に接続されていて、第三配管３３の他端側は、第二配管３２のうち、第三バルブ３６と第四バルブ３７との間の流路に接続されている。

【0024】

連結流路３０は、配管により構成されていて、開閉式の第五バルブ３８が設けられている。バルブ３４，３５，３６，３７，３８それぞれは、図外の制御装置から出力される司令信号に基づいて開閉動作する。前記開閉動作の制御は、一号炉１２ａ及び二号炉１２ｂの動作制御（熱処理制御）を行う制御装置によって実行されてもよい。二次流路部２６には、熱交換器２０と発電ユニット１４との間において二次側の熱媒体１９を循環させる第四配管４０及びポンプ４１が含まれる。

【0025】

第一バルブ３４、第二バルブ３５、第三バルブ３６、第四バルブ３７、及び、第五バルブ３８により、バルブ機構２２が構成される。バルブ機構２２は一次流路部２４に設けられている。

【0026】

第五バルブ３８が閉状態であって、第一バルブ３４及び第三バルブ３６が開状態にあり、第二バルブ３５及び第四バルブ３７が閉状態にある場合、第一油槽１６ａの冷却液１８は、第二配管３２の一部、第三配管３３、及び第一配管３１の一部を経由して、第一油槽１６ａに戻る。この流れはポンプ３９により発生し、冷却液１８は、熱交換器２０を通る。この冷却液１８の流れを「第一油槽１６ａの循環流」と称する。

【0027】

これに対して、第五バルブ３８が閉状態であって、第一バルブ３４及び第三バルブ３６が閉状態にあり、第二バルブ３５及び第四バルブ３７が開状態にある場合、第二油槽１６ｂの冷却液１８が、第二配管３２の一部、第三配管３３、及び第一配管３１の一部を経由して、第二油槽１６ｂに戻る。この流れはポンプ３９により発生し、冷却液１８は、熱交換器２０を通る。この冷却液１８の流れを「第二油槽１６ｂの循環流」と称する。

【0028】

このように、バルブ機構２２は、熱交換器２０と油槽１６ａ，１６ｂとを繋げる流路を選択するために機能する。言い換えると、バルブ機構２２は、二つの油槽１６ａ，１６ｂのうち、熱交換器２０と繋がる油槽（１６ａ又は１６ｂ）を選択する。具体的には、バルブ機構２２は、前記第一油槽１６ａの循環流及び前記第二油槽１６ｂの循環流の中から一つを選択する第一機能を有する。なお、前記第一油槽１６ａの循環流及び前記第二油槽１６ｂの循環流を得るための一次流路部２４の構成は、図示した構成以外であってもよい。また、バルブ機構２２は、前記第一機能の他に、次の第二機能を有する。

【0029】

図３に示されるように、第五バルブ３８が開状態であって、第一バルブ３４及び第四バルブ３７が開状態にあり、第二バルブ３５及び第三バルブ３６が閉状態にある場合、第一油槽１６ａの冷却液１８が、連結流路３０を通じて第二油槽１６ｂに流れ、第二配管３２の一部、第三配管３３、及び第一配管３１の一部を経由して、第一油槽１６ａに戻る。この流れはポンプ３９により発生し、冷却液１８は、熱交換器２０を通る。この冷却液１８の流れを「第一系統の流れ」と称する。

【0030】

これに対して、図４に示されるように、第五バルブ３８が開状態であって、第二バルブ３５及び第三バルブ３６が開状態にあり、第一バルブ３４及び第四バルブ３７が閉状態にある場合、第二油槽１６ｂの冷却液１８が、連結流路３０を通じて第一油槽１６ａに流れ、第二配管３２の一部、第三配管３３、及び第一配管３１の一部を経由して、第二油槽１６ｂに戻る。この流れはポンプ３９により発生し、冷却液１８は、熱交換器２０を通る。この冷却液１８の流れを「第二系統の流れ」と称する。

【0031】

このように、バルブ機構２２は、熱交換器２０と油槽１６ａ，１６ｂとを繋げる流路を選択するために機能する。具体的には、バルブ機構２２は、前記第一系統の流れ及び前記第二系統の流れの中から一つを選択する第二機能を有する。なお、前記第一系統の流れ及び前記第二系統の流れを得るための一次流路部２４の構成は、図示した構成以外であってもよい。

【0032】

図２、図３、及び図４それぞれにおいて、発電ユニット１４は、バイナリー発電ユニットである。発電ユニット１４は、二次側の熱媒体１９が流れる二次流路部２６を介して熱交換器２０と繋がっている。発電ユニット１４は、この熱媒体１９を入力として発電を行う。発電ユニット１４は、二次側の熱媒体１９の温度に応じて発電する。つまり、発電ユニット１４は、熱媒体１９が所定の温度以上である場合に発電可能であり、熱媒体１９が所定の温度未満である場合に発電することができない。つまり、熱媒体１９との間で熱交換を行う冷却液１８が規定の温度以上である場合に、発電ユニット１４は発電可能となり、冷却液１８が規定の温度未満である場合に、発電ユニット１４は発電不可となる。

【0033】

〔発電動作（その１）について〕
以上の構成を備えた熱回収システム１０によって行われる発電動作について説明する。図５は、一号炉１２ａ及び二号炉１２ｂによる熱処理のための焼入れ室８７（図１参照）などの各室における温度の時間変化を示すグラフである。図５の上側が一号炉１２ａのグラフであり、下側が二号炉１２ｂのグラフである。一号炉１２ａ及び二号炉１２ｂそれぞれでは、浸炭・拡散室８４において９５０℃程度の浸炭温度で処理品７が加熱され、その後、焼入れ室８７において８５０℃程度の焼入れ温度から、処理品７を油槽１６の冷却液１８に浸して急冷する（焼入れする）。図５に示されるように、焼入れ温度から処理品７の急冷を開始する時刻（タイミング）が、一号炉１２ａと二号炉１２ｂとで異なる。図５では、一号炉１２ａでの急冷開始から時間Δｔ１について遅れて、二号炉１２ｂでの急冷が開始される場合が示されている。また、一号炉１２ａ及び二号炉１２ｂそれぞれにおいて、所定のサイクルタイムで、繰り返し、処理品７の熱処理が行われる。なお、このサイクルタイムは、一定となる場合の他に、例えば処理品７の重量によって変化する場合がある。

【0034】

図６は、一号炉１２ａ及び二号炉１２ｂそれぞれにおける冷却液１８の温度と、発電ユニット１４による発電の可否との関係の説明図である。図６に示されるように、一号炉１２ａでの急冷開始（時刻ｔ０）から時間Δｔ１について遅れて、二号炉１２ｂでの急冷が開始されることで、二号炉１２ｂが有する第二油槽１６ｂの冷却液１８の温度上昇開始が、一号炉１２ａが有する第一油槽１６ａの冷却液１８の温度上昇開始よりも（開始時刻ｔ０から）時間Δｔ１について遅れる。この時間Δｔ１を「遅延時間Δｔ１」と称する。

【0035】

時刻ｔ０を過ぎて、第一油槽１６ａの冷却液１８の温度が上昇し規定の温度Ａ以上となることで、この冷却液１８から熱交換器２０において二次側の熱媒体１９に熱交換され、発電ユニット１４は発電可能となる。このために、図２において、第二バルブ３５、第四バルブ３７、及び第五バルブ３８は閉状態にあり、第一バルブ３４及び第三バルブ３６は開状態にある。つまり、冷却液１８の流れを前記「第一油槽１６ａの循環流」とする。この場合、図６において、第一油槽１６ａの冷却液１８の温度は、ある値まで上昇した後、降下する。規定の温度Ａ未満となるまでの継続時間Δｔ２について発電ユニット１４は発電可能である。本実施形態では、遅延時間Δｔ１が、継続時間Δｔ２よりも長く設定されている。なお、遅延時間Δｔ１が、継続時間Δｔ２と同じであってもよく、継続時間Δｔ２よりも短くてもよい。

【0036】

図６の場合、遅延時間Δｔ１と継続時間Δｔ２との差の時間Δｔ３では、発電が不可能となる。しかし、第一油槽１６ａの冷却液１８の温度上昇の開始（時刻ｔ０）から遅延時間Δｔ１後に、第二油槽１６ｂの冷却液１８の温度が上昇し規定の温度Ａ以上となることで、この冷却液１８から熱交換器２０において二次側の熱媒体１９に熱交換され、発電ユニット１４は発電可能となる。このために、図２において、バルブ機構２２におけるバルブ開閉動作が実行され、第二バルブ３５及び第四バルブ３７は（閉状態から）開状態となり、第一バルブ３４及び第三バルブ３６は（開状態から）閉状態となる。なお、第五バルブ３８は閉状態のままである。つまり、冷却液１８の流れを前記「第二油槽１６ｂの循環流」とする。

【0037】

図６において、第二油槽１６ｂの冷却液１８の温度は、ある値まで上昇した後、降下する。規定の温度Ａ未満となるまでの継続時間Δｔ４について発電ユニット１４は発電可能である。継続時間Δｔ４の後、時間Δｔ５について、第二油槽１６ｂの冷却液１８の温度が、規定の温度Ａ未満となることで、発電不能となる、しかし、一号炉１２ａでは、次のサイクルで、つまり、時刻ｔ０からサイクルタイムＴについて経過後、別の処理品７が第一油槽１６ａに浸され、一号炉１２ａの廃熱によって、再び、発電ユニット１４による発電が可能となる。このために、図２において、バルブ機構２２におけるバルブ開閉動作が実行される。その後、以上の動作が繰り返し実行される。

【0038】

このように、熱回収システム１０が行う発電動作（その１）では、一つの熱源部である第一油槽１６ａにおける冷却液１８の温度上昇のタイミングが、他の熱源部である第二油槽１６ｂにおける冷却液１８の温度上昇のタイミングと異なるように、一号炉１２ａ（第一油槽１６ａ）及び二号炉１２ｂ（第二油槽１６ｂ）の動作制御が行われる。そして、二つの油槽１６ａ，１６ｂそれぞれにおける冷却液１８の温度上昇のタイミングに応じてバルブ機構２２は動作する。

【0039】

発電動作（その１）によれば、二つの油槽１６ａ，１６ｂが発電ユニット１４を共用する構成となる。そして、冷却液１８の温度上昇のタイミングが第一油槽１６ａと第二油槽１６ｂとで異なる。このため、第一油槽１６ａで温度上昇した冷却液１８が熱交換器２０に供給されると、その冷却液１８から二次側の熱媒体１９に熱交換がされ、この熱媒体１９を入力として発電ユニット１４が発電する。その後、第一油槽１６ａの温度が降下して発電が不可能となっても、第一油槽１６ａとは別である第二油槽１６ｂで温度上昇した冷却液１８が熱交換器２０に供給される。この冷却液１８から二次側の熱媒体１９に熱交換がされ、この熱媒体１９を入力として発電ユニット１４が発電することが可能となる。このように、冷却液１８の温度上昇のタイミングを、二つの油槽１６ａ，１６ｂにおいて異ならせることで、発電ユニット１４の動作機会が増える。具体的に説明すると（図６参照）、前記サイクルタイムＴを３０分とし、発電ユニット１４による発電可能となる継続時間Δｔ２（Δｔ４）それぞれを１０分とする。図９に示される従来例では、サイクルタイムＴ毎に１／３の時間（１０分）が発電可能であり、残りの２／３の時間（２０分）が発電不可である。これに対して、図６に示される発電動作（その１）によれば、サイクルタイムＴ毎に２／３の時間（２０分）が発電可能であり、残りの１／３の時間（１０分）が発電不可である。以上より、発電ユニット１４による発電が効率良く実行される。

【0040】

〔発電動作（その２）について〕
前記構成を備える熱回収システム１０は、前記（その１）と異なる発電動作を行うことができる。以下、その説明を行う。なお、前記のとおり（図３参照）、一次流路部２４には、第一油槽１６ａ及び第二油槽１６ｂそれぞれと熱交換器２０とを繋ぐ主流路２８と、第一油槽１６ａと第二油槽１６ｂとを繋ぎこれら第一油槽１６ａと第二油槽１６ｂとの間で冷却液１８の移動を可能とする連結流路３０とが含まれる。

【0041】

図３に示されるように、加熱された処理品７が第一油槽１６ａの冷却液１８に浸されると、バルブ機構２２により、冷却液１８の流れを前記「第一系統の流れ」とするために、バルブ３４～３８の開閉が制御される。これにより、第一油槽１６ａの冷却液１８の温度が先ず上昇する。この場合、第一油槽１６ａの冷却液１８が連結流路３０を通じて第二油槽１６ｂに流れ、冷却液１８は第二油槽１６ｂを経由して熱交換器２０に流れる。すると、熱交換器２０で二次側の熱媒体１９に熱交換がされ、発電ユニット１４は発電可能となる。

【0042】

これに対して、図４に示されるように、加熱された処理品７が第二油槽１６ｂの冷却液１８に浸されると、バルブ機構２２により、冷却液１８の流れを前記「第二系統の流れ」とするために、バルブ３４～３８の開閉が制御される。これにより、第二油槽１６ｂの冷却液１８の温度が先ず上昇する。この場合、第二油槽１６ｂの冷却液１８が連結流路３０を通じて第一油槽１６ａに流れ、冷却液１８は第一油槽１６ａを経由して熱交換器２０に流れる。すると、熱交換器２０で二次側の熱媒体１９に熱交換がされ、発電ユニット１４は発電が可能となる。

【0043】

このように、図３及び図４それぞれに示される発電動作（その２）によれば、連結流路３０によって第一油槽１６ａと第二油槽１６ｂとが繋がることで、これら第一油槽１６ａ及び第二油槽１６ｂによって一つの油槽とみなすことができ、熱源となる冷却液１８の容量が増加する。このため、処理品７を熱処理することで得られる熱による冷却液１８の温度上昇は、前記（その１）の場合（図６参照）と比較すると、緩和されるが、上昇した冷却液１８の温度が下がりにくくなる。つまり、冷却液１８の温度が、前記規定の温度Ａ以上となる時間（図６におけるΔｔ２、Δｔ４）が長くなる。したがって、発電ユニット１４が発電可能となる時間を従来よりも長くすることが可能となる。

【0044】

〔発電動作（その３）について〕
前記構成を備える熱回収システム１０は、前記（その１）及び前記（その２）と異なる発電動作を行うことができる。以下、その説明を行う。発電動作（その３）では、前記（その１）の場合と同様に、第一油槽１６ａにおける冷却液１８の温度上昇のタイミングと、第二油槽１６ｂにおける冷却液１８の温度上昇のタイミングとを異ならせる。これと共に、前記（その２）の場合と同様に、第一油槽１６ａの冷却液１８の温度が上昇するタイミングでは、第一油槽１６ａの冷却液１８が連結流路３０を通じて第二油槽１６ｂに流れ、冷却液１８は第二油槽１６ｂを経由して熱交換器２０に流れるように、バルブ機構２２によって、一次流路部２４における流路が切り替えられる。これに対して、第二油槽１６ｂの冷却液１８の温度が上昇するタイミングでは、第二油槽１６ｂの冷却液１８が連結流路３０を通じて第一油槽１６ａに流れ、冷却液１８は第一油槽１６ａを経由して熱交換器２０に流れるように、バルブ機構２２によって、一次流路部２４における流路が切り替えられる。

【0045】

前記（その２）のように、連結流路３０によって第一油槽１６ａと第二油槽１６ｂとが繋がることで、これら油槽１６ａ，１６ｂによって一つの油槽とみなすことができ、熱源となる冷却液１８の容量が増加する。このため、図７に示されるように、処理品７を処理することで得られる熱による冷却液１８の温度上昇は緩和されるが、上昇した冷却液１８の温度が下がりにくくなる。したがって、発電ユニット１４が発電可能となる時間（継続時間Δｔ２、Δｔ４）を長くすることが可能となる。更に、前記（その１）のように、冷却液１８の温度上昇のタイミングを、二つの油槽１６ａ，１６ｂにおいて異ならせることで、発電ユニット１４の動作機会が増える。なお、図７は、発電動作（その３）の場合における、一号炉１２ａ及び二号炉１２ｂそれぞれにおける冷却液１８の温度と、発電ユニット１４による発電の可否との関係についての説明図である。

【0046】

発電動作（その３）では、一号炉１２ａの廃熱により発電可能となる継続時間Δｔ２が長くなる。このため、図６に示される発電動作（その１）の場合と比較して、発電が不可能となる時間Δｔ３が短縮（解消）される。そして、一号炉１２ａの廃熱により発電が不可能となる前に、二号炉１２ｂの廃熱により発電可能とするように、バルブ機構２２によって、一次流路部２４における流路が切り替えられる。つまり、一号炉１２ａの廃熱により発電が不可能となる前に（又は発電が不可能になると）、冷却液１８の流れが、前記「第一系統の流れ」から前記「第二系統の流れ」に変更される。すると、図７の継続時間Δｔ２に続いて、二号炉１２ｂの廃熱により発電が可能となる。しかも、二号炉１２ｂの廃熱により発電可能となる継続時間Δｔ４が長くなる。このため、図６に示される発電動作（その１）の場合と比較して、発電が不可能となる時間Δｔ５が短縮（解消）される。そして、二号炉１２ｂの廃熱により発電が不可能となる前に（又は発電が不可能になると）、一号炉１２ａの廃熱により発電可能とするように、バルブ機構２２によって、一次流路部２４における流路が切り替えられる。つまり、一号炉１２ａの廃熱により発電が不可能となる前に（又は発電が不可能になると）、冷却液１８の流れが、前記「第二系統の流れ」から前記「第一系統の流れ」に変更される。

【0047】

図７に示される発電動作（その３）によれば、各サイクルタイムＴの全時間において発電可能となる。以上より、発電ユニット１４による発電が効率良く実行される。

【0048】

〔本実施形態の熱回収システム１０について〕
図１において、処理品７を熱処理する熱処理装置１２では、熱処理のための状況が時々刻々と変化することがある。このため、油槽１６ａ，１６ｂにおいて得られる廃熱の温度は、非定常となる。しかし、本実施形態の熱回収システム１０が行う前記発電動作（その２）及び（その３）によれば、前記廃熱をできるだけ平準化し、効率良く廃熱を発電に利用することが可能となる。

【0049】

また、本実施形態の熱回収システム１０が行う前記発電動作（その１）に関して（図６参照）、第二油槽１６ｂの冷却液１８の温度上昇の開始が、第一油槽１６ａの冷却液１８の温度上昇の開始（時刻ｔ０）よりも時間Δｔ１について遅れ、この時間Δｔ１を「遅延時間Δｔ１」として説明した。前記のとおり、油槽１６ａ，１６ｂにおいて得られる廃熱の温度は非定常となることから、この遅延時間Δｔ１は、一定ではなく、廃熱の温度（冷却液１８の温度）に応じて、遅延時間Δｔ１を変更してもよい。つまり、バルブ機構２２によって、冷却液１８の流れを「第一油槽１６ａの循環流」と「第二油槽１６ｂの循環流」との間で切り替えるタイミングを、第一油槽１６ａ及び第二油槽１６ｂにおける冷却液１８の温度に応じて、可変としてもよい。

【0050】

前記実施形態では、二つの熱処理装置１２が一つの発電ユニット１４を共用する場合について説明したが、熱処理装置１２は複数であればよく、二つ以外に、三つ以上であってもよい。

【0051】

熱処理装置１２は、図１により説明したような連続式の浸炭焼入炉以外であってもよく、例えば、バッチ式の浸炭焼入炉であってもよい。また、複数の熱処理装置１２の組み合わせは、連続式の浸炭焼入炉とバッチ式の浸炭焼入炉との組み合わせであってもよい。
以上、浸炭焼入炉を例に説明したが、これに限らない。冷却液は油をはじめ、水又はポリマー等であってもよい。また、冷却液の他に冷却ガスであってもよい。また、設備対象は、浸炭焼入炉に限定されることはなく、焼入炉、浸炭窒化焼入炉、真空浸炭焼入炉、真空焼入炉等、焼入槽を有する熱処理炉であってもよい。
また、図１の実施形態では、焼入れ室８７の油槽１６の廃熱を発電に用いる場合について説明したが、予熱室８２（８３）のリジェネバーナ排ガスの熱や降温室８５の冷却チューブの熱を熱源としてもよい。この場合、予熱室８２（８３）（又は降温室８５）が熱源部となり、一号炉１２ａの予熱室８２（８３）（又は降温室８５）の一部と、二号炉１２ｂの予熱室８２（８３）（又は降温室８５）の一部とが連結流路３０などによって接続される。

【0052】

前記実施形態では、発電ユニット１４を熱処理装置１２に組み合わせた場合について説明したが、熱処理装置１２以外の他の設備に組み合わせてもよい。工場や熱処理装置１２のような設備から得られる廃熱を用いて発電する場合、その廃熱は、高温域であったり低温域であったりするが、前記実施形態の構成によれば、廃熱を安定的に回収して、効率良く発電することが可能となる。

【0053】

今回開示し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。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0054】

７：金属製部品（処理品） １０：熱回収システム １２：熱処理装置
１４：発電ユニット １６：油槽（熱源部） １６ａ：第一油槽
１６ｂ：第二油槽 １８：冷却液（第一流体） １９：熱媒体（第二流体）
２０：熱交換器 ２２：バルブ機構 ２４：一次流路部
２６：二次流路部 ２８：主流路 ３０：連結流路
３４：第一バルブ ３５：第二バルブ ３６：第三バルブ
３７：第四バルブ ３８：第五バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】