(57)【要約】【課題】  負荷を要求する温度まで急速に加熱冷却し、装置メンテナンスの頻度を軽減させる。【解決手段】  加熱冷却装置２は、液相状態で加熱限界温度２００℃以上に加熱することが可能で、０℃以下に冷却することが可能な媒体を用いる。加熱媒体循環回路Ｃ３は、負荷Ｗの要求する加熱設定温度よりも高温となるまで媒体を加熱するヒータ２４を有し、第３供給流路２６を介して加熱された媒体を負荷Ｗに供給し、第４戻り流路３７を介して負荷Ｗに供給された媒体を返還する。冷却媒体循環回路Ｃ２は、負荷Ｗの要求する冷却設定温度よりも低温となるまで媒体を冷却する冷却器１４を有し、第２供給流路２５を介して冷却された媒体を負荷Ｗに供給し、第５戻り流路３８を介して負荷Ｗに供給された媒体を返還する。負荷Ｗの要求に応じて各循環回路Ｃ２、Ｃ３を切り替えて負荷Ｗを加熱冷却する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に高温設定された媒体を供給してこれを返還する加熱媒体循環回路、および負荷に低温設定された媒体を供給してこれを返還する冷却媒体循環回路を切り替えて負荷を加熱冷却する加熱冷却装置において、
前記媒体は、液相状態で加熱限界温度２００℃以上に加熱することが可能であるとともに、０℃以下に冷却することが可能なものであり、
前記加熱媒体循環回路は、負荷の要求する加熱設定温度よりも高温となるまで媒体を加熱する加熱手段と、加熱された媒体を負荷に供給する供給手段と、負荷に供給された媒体を返還する返還手段とを有し、
前記冷却媒体循環回路は、負荷の要求する冷却設定温度よりも低温となるまで媒体を冷却する冷却手段と、冷却された媒体を負荷に供給する供給手段と、負荷に供給された媒体を返還する返還手段とを有し、
負荷の要求に応じて前記加熱媒体循環回路および前記冷却媒体循環回路を切り替えて負荷を加熱冷却することを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記媒体を加熱限界温度近傍まで加熱するとともに、前記加熱媒体循環回路は、前記加熱手段により加熱された媒体の温度を検出する温度検出手段と、これにより検出された温度が加熱限界温度以上であった場合、加熱された媒体に冷却された媒体を混合して、その温度を低下させる混合手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記媒体を、１０℃以上で且つ負荷の要求する冷却設定温度よりも低温となる温度に冷却することを特徴とする請求項１または２に記載の加熱冷却装置。
【請求項４】
前記媒体は、一般式下記数１のパーフルオロポリエーテルであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の加熱冷却装置。
【数１】
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプラスチック成型用金型などの負荷を加熱冷却するための加熱冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック成型においては、型開き可能に保持された金型キャビティ内に溶融プラスチックを注入し、固化後にキャビティを開いて成型されたプラスチックを取り出している。キャビティに溶融プラスチックを注入する際には、金型を所定温度に加熱し、注入後のプラスチックを固化させる際には、金型を所定温度に冷却する必要がある。このため、プラスチック成型機では、金型に加熱媒体を供給し、さらに冷却媒体を供給するための加熱冷却装置が用いられている。
【０００３】
この種の加熱冷却装置として、例えば特許文献１に記載の加熱冷却装置が知られている。この加熱冷却装置は、負荷に高温設定された液相媒体を供給して返還する加熱媒体循環回路、および負荷に低温設定された液相媒体を供給して返還する冷却媒体循環回路を、負荷としての金型の成型工程に応じて切り替えて、これを加熱冷却するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４５５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、プラスチック成型工程において、溶融プラスチックの注入工程にあたっては、金型を例えば１４０℃程度の設定温度まで加熱する必要があり、また、固化プラスチックの取り出しにあたっては、金型が常温になる設定温度まで冷却される必要がある。ここで、プラスチック成型の生産効率を配慮すると、これらの加熱設定温度および冷却設定温度に至る時間は可能な限り短時間とし、プラスチック成型工程の短サイクル化を実現することが望ましい。
【０００６】
これに対して、特許文献１に記載の加熱冷却装置は、媒体として水が用いられ、金型の成型工程に応じて熱水および冷却水が供給されるに過ぎないので、そのままでは少なくとも金型の加熱設定温度（例えば１４０℃）にまで加熱することができない。そこで、加圧加熱水や熱蒸気を用いて、常圧の熱水温度（１００℃）よりも高温（例えば１５０℃）の加圧加熱水あるいは熱蒸気を金型に供給し、金型の要求する加熱設定温度（例えば１４０℃）となるまで金型を加熱している。
【０００７】
しかしながら、加圧加熱水あるいは熱蒸気を用いた場合、プラスチックの金型成型に要する設備に比して、著しく大規模なコンプレッサ設備やボイラ設備が必要となり、また、加熱冷却装置からプラスチック成型機に至る配管の高度なメンテナンスが必要となる。特に、熱蒸気を用いた場合には、配管に発生する錆に対するメンテナンスの頻度は著しいものとなる。
【０００８】
さらに、決定的には、このような大規模、且つ高度なメンテナンスを必要とする設備を整えても、これにより得られる加圧加熱水あるいは熱蒸気は、金型の要求する加熱設定温度（例えば１４０℃）に比して僅かに高い温度（１５０℃）が得られるに過ぎず、前記した金型の加熱設定温度になるまでの急速加熱、および金型の冷却設定温度になるまで急速冷却の要求のうち、前者の要求を満たすことができない。
【０００９】
さらに、プラスチック成型の種類によっては、キャビティに溶融プラスチックを注入する際に、金型を１４０℃を超える温度、例えば１４０℃〜２００℃に加熱し、注入後のプラスチックを固化させる際にも、常温を超える高温（〜１５０℃）までの冷却しか行わずに、固化されたプラスチックを例えばロボットにより取り出すようにし、金型を比較的高温状態に維持することによってプラスチック成型工程を短サイクル化する試みもなされている。
【００１０】
このように、プラスチック成型工程の短サイクル化を実現させるためには、金型を高い設定温度で、且つ急速に加熱することが必須であることが分かる。しかも、加熱冷却装置および配管のメンテナンスを考慮すると、金型を加熱冷却する媒体は液相で高温に加熱可能で、且つ液相で低温に冷却可能である特性を有し、さらに１つの媒体でこれら高温状態および低温状態を実現することが可能であることが望ましい。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、負荷を要求する温度まで急速に加熱冷却することができ、装置メンテナンスの頻度を軽減させることができる加熱冷却装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、負荷に高温設定された媒体を供給してこれを返還する加熱媒体循環回路、および負荷に低温設定された媒体を供給してこれを返還する冷却媒体循環回路を切り替えて負荷を加熱冷却する加熱冷却装置において、前記媒体は、液相状態で加熱限界温度２００℃以上に加熱することが可能であるとともに、０℃以下に冷却することが可能なものであり、前記加熱媒体循環回路は、負荷の要求する加熱設定温度よりも高温となるまで媒体を加熱する加熱手段と、加熱された媒体を負荷に供給する供給手段と、負荷に供給された媒体を返還する返還手段とを有し、前記冷却媒体循環回路は、負荷の要求する冷却設定温度よりも低温となるまで媒体を冷却する冷却手段と、冷却された媒体を負荷に供給する供給手段と、負荷に供給された媒体を返還する返還手段とを有し、負荷の要求に応じて前記加熱媒体循環回路および前記冷却媒体循環回路を切り替えて負荷を加熱冷却することを特徴とする。
【００１３】
なお、前記加熱手段は、前記媒体を加熱限界温度近傍まで加熱するとともに、前記加熱媒体循環回路は、前記加熱手段により加熱された媒体の温度を検出する温度検出手段と、これにより検出された温度が加熱限界温度以上であった場合、加熱された媒体に冷却された媒体を混合して、その温度を低下させる混合手段とを備えることが好ましい。
【００１４】
また、前記冷却手段は、前記媒体を、１０℃以上で且つ負荷の要求する冷却設定温度よりも低温となる温度に冷却することが好ましい。
【００１５】
さらに、前記媒体は、一般式下記数２のパーフルオロポリエーテルであることが好ましい。
【００１６】
【数２】
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【発明の効果】
【００１７】
本発明の加熱冷却装置によれば、負荷を加熱冷却する媒体に、液相状態で加熱限界温度２００℃以上に加熱することが可能であるとともに、０℃以下に冷却することが可能なものを用い、加熱媒体循環回路は、負荷の要求する加熱設定温度よりも高温となるまで媒体を加熱する加熱手段と、加熱された媒体を負荷に供給する供給手段と、負荷に供給された媒体を返還する返還手段とを有し、冷却媒体循環回路は、負荷の要求する冷却設定温度よりも低温となるまで媒体を冷却する冷却手段と、冷却された媒体を負荷に供給する供給手段と、負荷に供給された媒体を返還する返還手段とを有し、負荷の要求に応じて加熱媒体循環回路および冷却媒体循環回路を切り替えて負荷を加熱冷却するので、負荷を要求する温度まで急速に加熱冷却することができる。したがって、例えばプラスチック成型用金型を負荷として加熱冷却する場合、プラスチック成型工程の短サイクル化を実現させることができる。また、単一の液相媒体を用いて負荷の加熱冷却を行うので、加熱冷却装置および配管の高度なメンテナンスが不要となる。さらに、媒体として水を用いた場合のように、高価で大規模なコンプレッサやボイラを設置する必要がない。
【００１８】
また、加熱手段は、媒体を加熱限界温度近傍まで加熱するとともに、加熱媒体循環回路は、加熱手段により加熱された媒体の温度を検出する温度検出手段と、これにより検出された温度が加熱限界温度以上であった場合、加熱された媒体に冷却された媒体を混合して、その温度を低下させる混合手段とを備えるので、加熱手段が媒体の加熱限界温度を超えて加熱した場合でも、媒体を加熱限界温度以下に冷却することができ、媒体の加熱分解によるガスの発生を防ぐことができる。
【００１９】
また、冷却手段は、媒体を、１０℃以上で且つ負荷の要求する冷却設定温度よりも低温となる温度に冷却するので、加熱冷却装置および配管に結露が生じることがなく、これによる錆の発生を防ぐことができ、メンテナンスの頻度を軽減させることができる。
【００２０】
また、媒体は、一般式下記数３のパーフルオロポリエーテルであるので、媒体を２００℃〜２６０℃の高温に液相状態で加熱することができる。また、このような温度に加熱しても燃焼のおそれがない。さらに、同一の媒体を例えば−５０℃の低温にまで液相状態で冷却することができ、負荷の要求する温度への急速な加熱冷却を行うことができる。
【００２１】
【数３】
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【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１において、本発明を適用した加熱冷却装置２は、一次側回路Ｃ１、冷却媒体循環回路Ｃ２、加熱媒体循環回路Ｃ３、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４、および一次冷却水循環回路Ｃ５から構成される。この加熱冷却装置２は、負荷Ｗ（例えばプラスチック成型機の金型）を１４０〜２００℃の加熱状態に急速に加熱するとともに、常温〜１５０℃の冷却状態に急速に冷却するために、媒体を２００〜２６０℃に加熱して負荷Ｗに供給し、１０〜１００℃に冷却して供給する。ここで、図中破線は冷却状態の媒体（以下、冷却媒体と表記する。）および加熱状態の媒体（以下、加熱媒体と表記する。）のいずれかが通過する流路、一点鎖線は冷却媒体のみが通過する流路、二点鎖線は加熱媒体のみが通過する流路をそれぞれ示す。
【００２３】
一次側回路Ｃ１には、圧縮器１０、凝縮器１１、膨張弁１２、および第１熱交換器１３が設けられている。一次側回路Ｃ１内の冷媒ガス（一次側冷媒）は、圧縮器１０で圧縮されて高温・高圧状態となる。高温・高圧状態となった一次側冷媒は、凝縮器１１により液化された後、膨張弁１２によりガス化され、第１熱交換器１３を介して冷却媒体循環回路Ｃ２および冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４の媒体を冷却して冷却媒体とする。なお、これら圧縮器１０、凝縮器１１、膨張弁１２、および第１熱交換器１３は、冷却器１４を構成している。
【００２４】
冷却媒体循環回路Ｃ２は、メインタンク１５、第１供給流路１６、第１戻り流路１７、および加熱媒体循環回路Ｃ３との共通流路１８からなる。共通流路１８には、第１循環ポンプ１９、および第１、第２三方弁２０、２１が設けられている。
【００２５】
第１、第２三方弁２０、２１により流路がＡの向きに切り替えられ、第１循環ポンプ１９が作動すると、メインタンク１５内の媒体は、第１供給流路１６、第１三方弁２０、第１循環ポンプ１９、第２三方弁２１、第１戻り流路１７の順に循環され、第１戻り流路１７で第１熱交換器１３により負荷Ｗの要求する冷却設定温度よりも低温で１０℃以上の温度（例えば１０〜１００℃）に冷却されて再びメインタンク１５に戻される。すなわち、冷却媒体循環回路Ｃ２では、流路がＡの向きに切り替えられた場合、第１熱交換器１３により冷却された冷却媒体が循環・保持される。一方、第１、第２三方弁２０、２１により流路がＢの向きに切り替えられると、メインタンク１５内の媒体は、第１三方弁２０の手前で塞き止められ、冷却媒体循環回路Ｃ２における媒体の循環が停止される。なお、メインタンク１５内に貯留される媒体としては、フッ素系の液体媒体（商品名ガルデン、商品名フロリナートなど）が用いられる。
【００２６】
下記数４に示すように、上記に挙げた商品名ガルデン、商品名フロリナートなどのフッ素系の液体媒体は、基本的な化学構造はパーフルオロポリエーテルである。このパーフルオロポリエーテルは、比熱が９６３Ｊ／ｋｇＫ（０．２３ｃａｌ／ｇ℃）で、且つ広い温度範囲（例えば−５０〜２６０℃）に亘って加熱・冷却を行い得るものである。そして、さらに特徴的には、２００〜２６０℃の高温に液相状態で加熱することができ、このような温度に加熱しても燃焼のおそれがない。また、−５０℃の低温にまで液相状態で冷却することができるので、負荷が要求する温度への急速な加熱冷却を行うことができる。
【００２７】
【数４】
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【００２８】
商品名ガルデンの型番ＨＴ−２００は−７５〜２００℃、ＨＴ−２３０は−７５〜２３０℃、ＨＴ−２７０は−７５〜２５０℃、Ｄ４０は−６０〜２６０℃、ＪＰＪは−５０〜２６０℃の温度範囲に亘って液相状態での加熱冷却が可能である。したがって、本発明の加熱冷却装置に用いる加熱冷却媒体は、これらのものから任意に選択すればよい。
【００２９】
金型などの負荷を急速に加熱するためには、負荷の要求する温度によらず、媒体をその加熱限界温度近傍にまで加熱して負荷に供給することが好ましい。後述するが、媒体を加熱限界温度を超えて加熱すると、ガスが発生する危険性があるので、循環回路には、加熱された媒体の温度を検出する温度検出手段と、この温度が加熱設定温度以上であることが検出された場合、加熱媒体に冷却媒体を混合して温度を低下させる混合手段とを設けることが好ましい。
【００３０】
一方、金型などの負荷を急速に冷却するためには、負荷の要求する温度によらず、媒体の冷却限界温度近傍にまで冷却して負荷に供給することも考えられるが、加熱冷却装置あるいは配管などのメンテナンスを考慮すると、負荷の要求する冷却設定温度よりも低温で且つ１０℃以上の温度に冷却して供給することが、加熱冷却装置、配管などに結露が発生しないので好ましい。
【００３１】
さらには、媒体は比熱が比較的低いので、媒体を負荷に供給する際に、配管材料と大気との熱交換によって加熱された媒体の温度が低下、あるいは冷却された媒体の温度が高まる可能性がある。この影響が著しいものと予測される場合には、負荷に至るまでの配管長の短縮化、配管の断熱処理、あるいは、負荷に加熱媒体が供給される直前の加熱媒体供給流路に、負荷の加熱サイクルに同期してオンするリボンヒータを設けて、温度低下した加熱媒体を再加熱するようにしてもよい。
【００３２】
また、プラスチック成型の種類によっては、キャビティに溶融プラスチックを注入する際には、金型を１４０℃を超える温度、例えば１４０〜２００℃に加熱し、注入後のプラスチックを固化させる際にも、常温を超える高温（〜１５０℃）までの冷却しか行わずに、固化されたプラスチックを例えばロボットにより取り出すようにし、金型を比較的高温状態に維持してプラスチック成型工程を短サイクル化する試みもなされているが、本発明で用いられる媒体の上記した熱ロスを考慮すると、かかる短サイクル化を試みたプラスチック成型機に対して最も有用な加熱冷却装置を提供することができる。
【００３３】
図１に戻って、加熱媒体循環回路Ｃ３は、混合タンク２２、第１三方弁２０、共通流路１８、第１循環ポンプ１９、第２三方弁２１、および第２戻り流路２３からなる。混合タンク２２はヒータ２４を有しており、このヒータ２４により媒体を負荷の要求する加熱設定温度よりも遙かに高い高温設定温度（例えば２００〜２６０℃）に加熱して加熱媒体とする。
【００３４】
第１、第２三方弁２０、２１により流路がＢの向きに切り替えられ、第１循環ポンプ１９が作動すると、混合タンク２２内の媒体は、第１三方弁２０、第１循環ポンプ１９、第２三方弁２１、第２戻り流路２３の順に循環され、再び混合タンク２２に戻される。すなわち、加熱媒体循環回路Ｃ３では、流路がＢの向きに切り替えられた場合、ヒータ２４により加熱された加熱媒体が循環・保持される。一方、第１、第２三方弁２０、２１により流路がＡの向きに切り替えられると、混合タンク２２内の媒体は、第１三方弁２０の手前で塞き止められ、加熱媒体循環回路Ｃ３における媒体の循環が停止される。
【００３５】
メインタンク１５および混合タンク２２には、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に冷却媒体、加熱媒体を供給するための第２、第３供給流路２５、２６がそれぞれ接続されている。これら第２、第３供給流路２５、２６は、第３三方弁２７により連結されている。第３三方弁２７により流路がＡの向きに切り替えられると、加熱媒体循環回路Ｃ３で循環・保持されていた加熱媒体が冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に流入する。またこれと同時に、第１三方弁２０および第２三方弁２１もＡの向きに切り替えられて冷却媒体循環回路Ｃ２が選択され、冷却媒体循環回路Ｃ２を冷却媒体が循環することとなる。
【００３６】
一方、第３三方弁２７により流路がＢの向きに切り替えられると、冷却媒体循環回路Ｃ２で循環・保持されていた冷却媒体が冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に流入する。またこれと同時に、第１三方弁２０および第２三方弁２１もＢの向きに切り替えられて冷却媒体循環回路Ｃ２から加熱媒体循環回路Ｃ３が選択され、加熱媒体循環回路Ｃ３を加熱媒体が循環することとなる。
【００３７】
冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４は、第３三方弁２７、第２循環ポンプ２８、第４供給流路２９、バイパス流路３０、および第３戻り流路３１からなる。第４供給流路２９には、第１制御バルブ３２が設けられており、冷却媒体、加熱媒体の温度をそれぞれ検出する第１、第２温度センサＴｃ１、Ｔｃ２と、圧力計Ｐが接続されている。また、第４供給流路２９および第３戻り流路３１には、調節バルブ３３、３４がそれぞれ設けられている。冷却媒体循環回路Ｃ２または加熱媒体循環回路Ｃ３から第３三方弁２７を介して供給される冷却媒体または加熱媒体は、第２循環ポンプ２８、第４供給流路２９を経由して負荷Ｗに供給される。
【００３８】
バイパス流路３０には、バイパスバルブ３５が設けられている。バイパス流路３０には、第１制御バルブ３２を介して負荷Ｗに供給されなかった媒体が通過する。バイパス流路３０を通過した媒体は、バイパスバルブ３５を介して第３戻り流路３１に戻される。
【００３９】
第４供給流路２９を経由して負荷Ｗに供給された冷却媒体または加熱媒体は、負荷Ｗを所望の温度に冷却または加熱した後、第３戻り流路３１に戻される。
【００４０】
第１制御バルブ３２の開度は、第１、第２温度センサＴｃ１、Ｔｃ２、および圧力計Ｐの出力に応じて、後述するコントローラ５２（図２参照）により、負荷Ｗが所望する時間に設定温度となるように制御される。したがって、第１制御バルブ３２は、全開または全閉となる場合がある。なお、第１制御バルブ３２としては、微小流量から大流量まで高精度な制御が可能なニードル式のバルブ、例えば株式会社鷺宮製作所製の汎用型電子膨張弁ＰＫＶ形またはＥＫＶ形が用いられる。
【００４１】
第３戻り流路３１は、第４三方弁３６により第４戻り流路３７と第５戻り流路３８とに分岐される。第４戻り流路３７は、混合タンク２２に接続されている。また、第５戻り流路３８は、第１熱交換器１３の手前で冷却媒体循環回路Ｃ２の第１戻り流路１７と連結されている。
【００４２】
第４三方弁３６により流路がＡの向きに切り替えられると、第３戻り流路３１の媒体は、第４戻り流路３７を経由して混合タンク２２に戻される。一方、第４三方弁３６により流路がＢの向きに切り替えられると、第３戻り流路３１の媒体は、第５戻り流路３８を経由して、第１戻り流路１７で第１熱交換器１３により冷却された後、メインタンク１５に戻される。
【００４３】
第１〜第４三方弁２０、２１、２７、３６は、基本的に同期して流路をＡおよびＢの向きに切り替える。例えば、第３三方弁２７により流路がＡの向きに切り替えられ、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に加熱媒体を供給し、加熱媒体を混合タンク２２に戻す流路が選択されたとき、冷却媒体循環回路Ｃ２に冷却媒体が循環され、加熱媒体が循環される加熱媒体循環回路Ｃ３および冷却媒体が供給される第２供給流路２５は停止される。同様に、例えば、第３三方弁２７により流路がＢの向きに切り替えられ、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に冷却媒体を供給し、冷却媒体をメインタンク１５に戻す流路が選択されたとき、加熱媒体循環回路Ｃ３に加熱媒体が循環され、冷却媒体が循環される冷却媒体循環回路Ｃ２および加熱媒体が供給される第３供給流路２６は停止される。
【００４４】
一次冷却水循環回路Ｃ５は、クーリングタワーなどの屋外冷却器３９、第２熱交換器４０、第５供給流路４１、および第６戻り流路４２からなる。第５供給流路４１および第６戻り流路４２には、分岐供給流路４３および分岐戻り流路４４がそれぞれ接続されており、分岐供給流路４３には、第２制御バルブ４５が設けられている。また、第５供給流路４１および第６戻り流路４２には、調節バルブ４６、４７がそれぞれ設けられている。
【００４５】
第２制御バルブ４５は、分岐供給流路４３を介して第２熱交換器４０に供給する一次冷却水の流量を制御する。第２制御バルブ４５の開度は、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４の戻り媒体の温度を検出する第３、第４温度センサＴｃ３、Ｔｃ４の出力および負荷Ｗの設定温度に応じて、コントローラ５２により制御される。
【００４６】
例えば、第３温度センサＴｃ３の出力（冷却媒体の戻り温度）が、メインタンク１５の第５温度センサＴｃ５の出力あるいは負荷に供給する冷却媒体の設定温度に比して高いときに、コントローラ５２は、第２制御バルブ４５を開いて、戻り冷却媒体と第２熱交換器４０を通過する一次冷却水との間で熱交換して、戻り冷却媒体の粗熱を除去するように制御する。一方、第４温度センサＴｃ４の出力（加熱媒体の戻り温度）が、負荷に供給する加熱媒体の設定温度に比して低いときには、コントローラ５２は、混合タンク２２のヒータ２４の出力を上げるように制御する。
【００４７】
第４三方弁３６により流路がＡからＢに切り替わり、それまで負荷Ｗを加熱していた加熱媒体が第５戻り流路３８に流入したときには、第２制御バルブ４５は全開にされる。第５戻り流路３８に流入した加熱媒体は、分岐供給流路４３を介して第２熱交換器４０を通過する一次冷却水と熱交換され、その粗熱を除去することができる。一方、第４三方弁３６により流路がＢからＡに切り替わり、第５戻り流路３８に媒体が流入しなくなると、第２制御バルブ４５は全閉にされる。上記の動作により、冷却器１４に掛かる負担を軽減させることができ、装置の省エネルギー化を促進させることが可能となる。なお、符号４８は、メインタンク１５から混合タンク２２に媒体を補給するための補給流路である。
【００４８】
第１〜第４三方弁２０、２１、２７、３６によるＡおよびＢへの流路の切り替えは、上記実施形態に限定されるものではなく、コントローラ５２により第１〜第４三方弁２０、２１、２７、３６の動作タイミングを工夫して、さらに装置の省エネルギー化を促進させることが可能である。すなわち、第１〜第４三方弁２０、２１、２７、３６は基本的に同一の規則で動作するが、各々の三方弁の動作タイミングをずらすことができる。
【００４９】
例えば、第３三方弁２７をＡからＢに切り替えて、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に加熱媒体を供給していた状態から、冷却媒体を供給する状態に切り替えた際、それまで冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に供給されていた加熱媒体が、新たに供給された冷却媒体によって押し出されて第４三方弁３６を通過するまで、第４三方弁３６のＡからＢへの切り替えを遅らせ、しかる後にこの切り替えを行わせることができる。このようにすれば、加熱媒体が第５戻り流路３８に流入することなく混合タンク２２に回収され、これにより第２熱交換器４０および冷却器１４の駆動量を最小にすることができる。
【００５０】
同様に、第３三方弁２７をＢからＡに切り替えて、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に冷却媒体を供給していた状態から、加熱媒体を供給する状態に切り替えた際、それまで冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に供給されていた冷却媒体が、新たに供給された加熱媒体によって押し出されて第４三方弁３６を通過するまで、第４三方弁３６のＢからＡへの切り替えを遅らせ、しかる後にこの切り替えを行わせることができる。これにより、混合タンク２２に冷却媒体が流入することがなく、ヒータ２４の駆動量を最小にすることができる。
【００５１】
さらに、第３三方弁２７の切り替え動作に応じて、第１、第２三方弁２０、２１の切り替えタイミングを選択することにより、同様の効果を奏することができる。例えば、第１三方弁２０を切り替えて、共通流路１８にある冷却媒体あるいは加熱媒体が第２三方弁２１を通過したタイミングで第２三方弁２１を切り替えるようにすれば、加熱媒体が第１熱交換器１３に流入することがなく、また、冷却媒体が混合タンク２２に流入することがなくなるので、冷却器１４およびヒータ２４の駆動量を最小にすることができる。
【００５２】
図２に示すように、第１〜第５温度センサＴｃ１〜Ｔｃ５の出力は、第１、第２温度調節器５０、５１に入力される。第１、第２温度調節器５０、５１は、シーケンサなどのコントローラ５２に接続されている。第１、第２温度調節器５０、５１には、それぞれ冷却時、加熱時の負荷Ｗに供給する媒体の高温設定温度と加熱限界温度とが入力されており、第１〜第５温度センサＴｃ１〜Ｔｃ５の出力が加熱限界温度に達したときに、警告アラームが発せられるようになっている。
【００５３】
コントローラ５２には、第１、第２温度調節器５０、５１のほかに、圧力計Ｐが接続されている。コントローラ５２は、負荷装置コントローラ５３が発する加熱・冷却切り替え要求信号、および圧力計Ｐから送信される流量情報に基づいて、冷却器１４、ヒータ２４、第１〜第４三方弁２０、２１、２７、３６、および第１、第２制御バルブ３２、４５の駆動を制御する。また、コントローラ５２は負荷装置コントローラ５３と通信して相互に同期するように動作される。
【００５４】
負荷Ｗを冷却する場合、コントローラ５２は、第１〜第４三方弁２０、２１、２７、３６を作動させ、流路をＢの向きに切り替える。そして、第１温度センサＴｃ１の出力が設定温度であるときには第１制御バルブ３２を閉じ、負荷Ｗがそれ以上冷却されないように制御する。一方、第１温度センサＴｃ１の出力が設定温度以上である場合は、第１制御バルブ３２を開き、冷却媒体を負荷Ｗに導入する。また、コントローラ５２は、第１温度センサＴｃ１の出力に応じて第２制御バルブ４５の開度を調節し、第５戻り流路３８の媒体の粗熱を除去する。さらに、コントローラ５２は、混合タンク２２のヒータ２４を作動させ、加熱媒体循環回路Ｃ３で媒体を加熱して加熱媒体とする。
【００５５】
負荷装置コントローラ５３から負荷Ｗを加熱する指示がなされると、コントローラ５２は、第１〜第４三方弁２０、２１、２７、３６を作動させ、流路をＡの向きに切り替える。そして、第２温度センサＴｃ２の出力が設定温度であるときには第１制御バルブ３２を閉じ、負荷Ｗがそれ以上加熱されないように制御する。一方、第２温度センサＴｃ２の出力が設定温度以下である場合は、第１制御バルブ３２を開き、加熱媒体を負荷Ｗに導入する。また、コントローラ５２は、第２制御バルブ４５を全閉とする。さらに、コントローラ５２は、冷却器１４を作動させ、冷却媒体循環回路Ｃ２で媒体を冷却して冷却媒体とする。
【００５６】
次に、図１および図２を参照して、加熱冷却装置２の動作について説明する。まず、初期状態では、第１三方弁２０、２１、２７、３６により流路がＡとなっており、コントローラ５２により冷却器１４、第１、第２循環ポンプ１９、２８、およびヒータ２４が駆動される。
【００５７】
冷却媒体循環回路Ｃ２では、メインタンク１５内の媒体が、第１供給流路１６、第１三方弁２０、第１循環ポンプ１９、第２三方弁２１、第１戻り流路１７の順に循環され、第１熱交換器１３により媒体は負荷の要求する冷却設定温度よりも低温で、１０℃以上の温度（例えば１０〜１００℃）に冷却されて冷却媒体として保持される。一方、加熱媒体循環回路Ｃ３では、混合タンク２２内の媒体が第１三方弁２０の手前で塞き止められ、加熱媒体循環回路Ｃ３における媒体の循環が停止される。
【００５８】
冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４では、ヒータ２４により負荷の要求する加熱設定温度よりも遙かに高い高温設定温度（例えば２００〜２６０℃）に加熱された混合タンク２２内の加熱媒体が、第３供給流路２６、第３三方弁２７、第２循環ポンプ２８、第４供給流路２９を経由して負荷Ｗに導入される。このとき、第２温度センサＴｃ２により加熱媒体の温度が検出される。
【００５９】
第２温度センサＴｃ２の出力が設定温度であるときには、コントローラ５２により第１制御バルブ３２が閉じられる。負荷Ｗに供給されなかった加熱媒体は、バイパス流路３０を経由して第３戻り流路３１に戻される。
【００６０】
一方、第２温度センサＴｃ２の出力が設定温度以下である場合は、コントローラ５２から検出温度に応じたパルス信号が出力され、第１制御バルブ３２の開度が調節される。負荷Ｗに導入された加熱媒体は、第３戻り流路３１、第４戻り流路３７を経由して再び混合タンク２２に戻される。一次冷却水循環回路Ｃ５では、コントローラ５２により第２制御バルブ４５が全閉とされる。
【００６１】
負荷装置コントローラ５３から、負荷Ｗを冷却する指示がなされると、コントローラ５２により第１〜第４三方弁２０、２１、２７、３６により流路がＢに切り替えられる。加熱媒体循環回路Ｃ３では、混合タンク２２内の媒体が、第１三方弁２０、第１循環ポンプ１９、第２三方弁２１、第２戻り流路２３の順に循環され、ヒータ２４により加熱されて加熱媒体として保持される。一方、冷却媒体循環回路Ｃ２では、メインタンク１５内の媒体が第１三方弁２０の手前で塞き止められ、冷却媒体循環回路Ｃ２における媒体の循環が停止される。
【００６２】
冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４では、切り替え前に冷却器１４により冷却されて冷却媒体循環回路Ｃ２で循環・保持されていた冷却媒体が、第２供給流路２５、第３三方弁２７、第２循環ポンプ２８、第４供給流路２９を経由して負荷Ｗに導入される。このとき、第１温度センサＴｃ１により冷却媒体の温度が検出される。
【００６３】
第１温度センサＴｃ１の出力が設定温度であるときには、コントローラ５２により第１制御バルブ３２が閉じられる。負荷Ｗに供給されなかった冷却媒体は、バイパス流路３０を経由して第３戻り流路３１に戻される。
【００６４】
一方、第１温度センサＴｃ１の出力が設定温度以上である場合は、コントローラ５２から検出温度に応じたパルス信号が出力され、第１制御バルブ３２の開度が調節される。負荷Ｗに導入された冷却媒体は、第３戻り流路３１、第５戻り流路３８を経由して、第１戻り流路１７で第１熱交換器１３により冷却された後、メインタンク１５に戻される。
【００６５】
一次冷却水循環回路Ｃ５では、流路がＡからＢに切り替わった直後には、コントローラ５２により第２制御バルブ４５が全開にされる。その後、第１温度センサＴｃ１の出力に応じて、コントローラ５２により第２制御バルブ４５の開度が調節される。加熱冷却装置２では、負荷装置コントローラ５３の切り替え指令に応じて、上記一連の動作が繰り返し行われる。
【００６６】
上記のように、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４で負荷Ｗを加熱または冷却している間に、冷却媒体循環回路Ｃ２または加熱媒体循環回路Ｃ３で媒体を冷却または加熱して循環・保持し、負荷装置コントローラ５３から切り替え指令が出されたときには、冷却媒体循環回路Ｃ２または加熱媒体循環回路Ｃ３で保持されていた媒体を冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４に直ちに導入するので、負荷Ｗの温度状態を迅速に変化させることができる。
【００６７】
また、冷却媒体循環回路Ｃ２と冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４とで冷却器１４を、加熱媒体循環回路Ｃ３と冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４とでヒータ２４を、冷却媒体循環回路Ｃ２と加熱媒体循環回路Ｃ３とで第１循環ポンプ１９をそれぞれ共有し、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４は、第２循環ポンプ２８、第４供給流路２９、および第３戻り流路３１で負荷Ｗの冷却・加熱を行うので、加熱冷却装置２全体をコンパクトに纏めることができ、部品コストを節約することができる。
【００６８】
また、冷却媒体循環回路Ｃ２と加熱媒体循環回路Ｃ３との間に連絡流路を設け、ヒータ２４で媒体をオーバーヒートした際に、この連絡流路を介して冷却媒体循環回路Ｃ２から加熱媒体循環回路Ｃ３に冷却媒体を導入するようにしてもよい。この場合、冷却媒体の流量は、第２温度センサＴｃ２の出力信号に応じて制御される。
【００６９】
上記実施形態では、負荷Ｗが１つの場合を例示して説明したが、複数の負荷、例えば図３に示すように、２つの負荷Ｗａ、Ｗｂ（例えばプラスチック成型機の金型のキャビティとコア）に対して温度制御を行う加熱冷却装置６０についても、本発明は適用することが可能である。
【００７０】
加熱冷却装置６０は、基本的な構成は図１に示す加熱冷却装置２と同様であるが、負荷Ｗａ、Ｗｂに対して、それぞれ冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４ａ、Ｃ４ｂを備えている。冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４ｂの第４供給流路２９ｂは、第１循環ポンプ１９と冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４ａの第１制御バルブ３２ａとの間で、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４ａの第４供給流路２９ａから分岐されている。また、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４ｂの第３戻り流路３１ｂは、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４ａの第３戻り流路３１ａに連結されている。第３戻り流路３１ａ、３１ｂには、負荷Ｗ１、Ｗ２に供給された媒体をこれらの流路３１ａ、３１ｂに引き込むための補助ポンプ６１ａ、６１ｂが設けられている。
【００７１】
加熱冷却装置６０では、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４ａ、Ｃ４ｂの各温度センサＴｃ１ａ〜Ｔｃ４ａ、Ｔｃ１ｂ〜Ｔｃ４ｂ、および圧力計Ｐａ、Ｐｂの出力に応じて、各制御バルブ３２ａ、３２ｂの開度を調整することにより、各負荷Ｗ１、Ｗ２を所望の設定温度に冷却または加熱する。このようにすると、例えばプラスチック成型において、部分的に厚み、形状が異なる複雑な製品を成型する場合に、キャビティとコアとで各々適切な温度制御を行うことが可能となる。
【００７２】
本発明のさらに別の実施態様を示す図４において、加熱冷却装置１００は、第１、第２三方弁２０、２１が省略され、第３三方弁２７ａ、２７ｂおよび第４三方弁３６ａ、３６ｂが負荷Ｗａ、Ｗｂ近傍に設けられている。また、第１、第２三方弁２０、２１に代えて、第２供給流路２５、２５ａ、２５ｂと、第５戻り流路３８、３８ａ、３８ｂと、これらを各々接続するバイパスバルブ１０１、１０２ａ、１０２ｂを有するバイパス流路とで冷却媒体循環回路Ｃ２を構成している。また、第１、第２三方弁２０、２１に代えて、第３供給流路２６、２６ａ、２６ｂと、第４戻り流路３７、３７ａ、３７ｂと、これらを各々接続するバイパスバルブ１０３、１０４ａ、１０４ｂを有するバイパス流路とで加熱媒体循環回路Ｃ３を構成している。なお、図１、２、３と同一の部品には同一の番号を付して説明を省略する。
【００７３】
負荷Ｗａ、Ｗｂを冷却する際には、第３三方弁２７ａ、２７ｂおよび第４三方弁３６ａ、３６ｂを各々Ｂの向きに切り替えることにより、メインタンク１５、ポンプ１０５、第２供給流路２５、２５ａ、２５ｂ、第３三方弁２７ａ、２７ｂ、第４供給流路２９ａ、２９ｂ、負荷Ｗａ、Ｗｂ、第３戻り流路３１ａ、３１ｂ、第４三方弁３６ａ、３６ｂ、第５戻り流路３８、３８ａ、３８ｂを経由して、第２熱交換器４０で冷却されてメインタンク１５に戻される冷却媒体供給回路が形成される。
【００７４】
この実施形態においては、冷却器１４はオプションとして取り付けられている。冷却器１４を使用する場合には、第５三方弁１０６をＤの向きに切り替え、第５戻り流路３８から戻される冷却媒体を第１熱交換器１３に導入する。冷却器１４を使用しない場合は、第５三方弁１０６をＣの向きに切り替え、第２熱交換器４０のみで冷却媒体を冷却する。
【００７５】
ところで、負荷Ｗａ、Ｗｂを冷却するために、第３三方弁２７ａ、２７ｂおよび第４三方弁３６ａ、３６ｂを各々Ｂの向きにした際には、混合タンク２２からポンプ１０７によって第３供給流路２６に送り出された加熱媒体が第３三方弁２７ａ、２７ｂによって塞き止められ、また、第４三方弁３６ａ、３６ｂによって第４戻り流路３７、３７ａ、３７ｂ側が閉塞される。これにより、加熱媒体は、混合タンク２２、ポンプ１０７、バイパスバルブ１０３を通るバイパス流路を介して混合タンク２２に戻される加熱媒体循環回路Ｃ３を循環し、一部はさらにバイパスバルブ１０４ａ、１０４ｂに至り、混合タンク２２に戻される加熱媒体循環回路Ｃ３を循環する。
【００７６】
一方、負荷Ｗａ、Ｗｂを加熱する際には、第３三方弁２７ａ、２７ｂおよび第４三方弁３６ａ、３６ｂを各々Ａの向きに切り替えることにより、混合タンク２２、ポンプ１０７、第３供給流路２６、２６ａ、２６ｂ、第３三方弁２７ａ、２７ｂ、第４供給流路２９ａ、２９ｂ、負荷Ｗａ、Ｗｂ、第３戻り流路３１ａ、３１ｂ、第４三方弁３６ａ、３６ｂ、第４戻り流路３７、３７ａ、３７ｂを経由して混合タンク２２に戻される加熱媒体供給回路が形成される。
【００７７】
この実施例においては、第４戻り流路３７に一次冷却水と熱交換される第３熱交換器１０８が設けられており、第４戻り流路３７に戻される加熱媒体のオーバーヒートを温度センサＴｃ４で検出したときに、この第３熱交換器１０８で加熱媒体を冷却する。
【００７８】
ところで、負荷Ｗａ、Ｗｂを加熱するために、第３三方弁２７ａ、２７ｂおよび第４三方弁３６ａ、３６ｂを各々Ａの向きにした際には、メインタンク１５からポンプ１０５によって第２供給流路２５に送り出された冷却媒体が第３三方弁２７ａ、２７ｂによって塞き止められ、また、第４三方弁３６ａ、３６ｂによって第５戻り流路３８、３８ａ、３８ｂ側が閉塞される。これにより、冷却媒体は、メインタンク１５、ポンプ１０５、バイパスバルブ１０１を通るバイパス流路を介してメインタンク１５に戻される冷却媒体循環回路Ｃ２を循環し、一部はさらにバイパスバルブ１０２ａ、１０２ｂに至り、メインタンク２２に戻される冷却媒体循環回路Ｃ２を循環する。
【００７９】
第３三方弁２７ａ、２７ｂに至る第２供給流路２５ａ、２５ｂおよび第３供給流路２６ａ、２６ｂには、図１、２、３の第１制御バルブ３２に相当する制御バルブ１１０ａ、１１０ｂおよび１１１ａ、１１１ｂが設けられており、各々負荷Ｗａ、Ｗｂの設定温度に応じて冷却媒体あるいは加熱媒体の負荷Ｗａ、Ｗｂへの供給量を制御する。なお、これらの制御バルブの動作は図１および図３に示す第１制御バルブ３２と同様である。
【００８０】
ここで、比較的高価な第３三方弁２７ａ、２７ｂおよび第４三方弁３６ａ、３６ｂに代えて、第２供給流路２５ａ、２５ｂおよび第３供給流路２６ａ、２６ｂの各々において、制御バルブ１１０ａ、１１０ｂおよび１１１ａ、１１１ｂの下流側に各々同期して駆動され、負荷Ｗａ、Ｗｂに対して各々選択的に冷却媒体または加熱媒体を供給するバルブを設けてもよい。
【００８１】
加熱冷却装置１００には、保温タンク１１２がさらに設けられている。この保温タンク１１２は、混合タンク２２に媒体を補充するとともに、混合タンク２２で発生した過熱ガスを放出する放出口を兼ねている。保温タンク１１２の周囲は、保温ジャケット１１３で包囲され、さらにこの保温タンク１１２内の媒体と熱交換する第４熱交換器１１４が設けられている。また、保温タンク１１２内の媒体温度を温度センサＴｃ６で検出して、バルブ１１５によって一次冷却水の供給を制御する機構も備えている。
【００８２】
なお、加熱冷却装置１００は、図４の右上方に模式的に示すように、コントローラおよび負荷であるプラスチック成型機の負荷装置コントローラに、第１、第２温度調節器５０、５１などのデータを入力し、冷却器１４、ヒータ２４、各三方弁および各制御バルブを制御するようにした点は、図１、２、３に示す場合と同様である。また、負荷として２つの負荷Ｗａ、Ｗｂに媒体を供給する例のみを示したが、図１に示すような単一負荷Ｗとしてもよいことは言う迄もない。
【００８３】
なお、冷却媒体循環回路Ｃ２および加熱媒体循環回路Ｃ３は閉回路となっており、この閉回路内の媒体のみを冷却・加熱すればよいので、冷却器１４およびヒータ２４を長時間連続で駆動させる必要はなく、温度センサを設けて規定温度に達した時点で冷却器１４またはヒータ２４の駆動を停止させるようにすれば、短時間且つ少ないエネルギーで媒体の冷却・加熱を行うことができる。また、冷却・加熱媒体供給回路Ｃ４で負荷Ｗを冷却または加熱する場合も同様に、冷却器１４またはヒータ２４を連続駆動させる必要はない。
【００８４】
本発明のさらに別の実施態様を示す図５において、加熱冷却装置１５０は、負荷Ｗａ、Ｗｂ近傍の構成は図４の加熱冷却装置１００と同様の構成であるが、加熱媒体循環回路Ｃ３に媒体を供給する保温タンク１１２を排し、１つのメインタンク１５１から冷却媒体循環回路Ｃ２および加熱媒体循環回路Ｃ３に媒体を供給する点、冷却媒体循環回路Ｃ２にもヒータ１５２を有する混合タンク１５３を設けた点、バイパスバルブ１０１を通るバイパス流路および第５戻り流路３８、並びに、バイパスバルブ１０３を通るバイパス流路および第３供給流路２６に、四方継ぎ手により第７、第８戻り流路１５４、１５５（バイパス冷却媒体戻り流路とバイパス加熱媒体戻り流路とにそれぞれ対応）をそれぞれ接続した点などが異なる。
【００８５】
第７、第８戻り流路１５４、１５５には、それぞれ第３、第４制御バルブ１５６、１５７が設けられている。第３制御バルブ１５６は、第２供給流路２５を流れる冷却媒体の温度を検出する温度センサＴｃ２の出力に応じて、その開閉が制御される。また、第４制御バルブ１５７は、第３供給流路２６を流れる加熱媒体の温度を検出する温度センサＴｃ１の出力に応じて、その開閉が制御される。これら第３、第４制御バルブ１５６、１５７の開放時の流通抵抗は、バイパスバルブ１０１、１０３の流通抵抗よりも低く設定されており、第３、第４制御バルブ１５６、１５７が開放されたときには、バイパスバルブ１０１、１０３を通るバイパス流路よりも、第７、第８戻り流路１５４、１５５への各媒体の流入が支配的となる。
【００８６】
第３制御バルブ１５６は、温度センサＴｃ２の出力（冷却媒体の温度）が、予め設定された温度以上となったときに開かれる。第３制御バルブ１５６が開かれると、第５戻り流路３８を流れる冷却媒体が第７戻り流路１５４に流入し、メインタンク１５１に戻される。メインタンク１５１からは、第７戻り流路１５４を介して戻された冷却媒体に相当する量の媒体が混合タンク１５３に供給される。これにより、冷却媒体循環回路Ｃ２内の冷却媒体の温度は、メインタンク１５１から混合タンク１５３に供給される媒体によって強制的に低下させられる。温度センサＴｃ２の出力が予め設定された温度以下となると、第３制御バルブ１５６は再び閉じられる。さらに、設定された温度を遙かに下回る場合には、ヒータ１５２が駆動される。
【００８７】
同様に、第４制御バルブ１５７は、温度センサＴｃ１の出力（加熱媒体の温度）が、予め設定された加熱限界温度以上となったときに開かれる。第４制御バルブ１５７が開かれると、第３供給流路２６を流れる冷却媒体が第８戻り流路１５５に流入し、メインタンク１５１に戻される。メインタンク１５１からは、第８戻り流路１５５を介して戻された加熱媒体に相当する量の媒体が混合タンク２２に供給される。これにより、加熱媒体循環回路Ｃ３内の加熱媒体の温度は、メインタンク１５１から混合タンク２２に供給される媒体によって強制的に低下させられる。温度センサＴｃ１の出力が予め設定された加熱限界温度以下となると、第４制御バルブ１５７は再び閉じられる。
【００８８】
加熱冷却装置を用いてプラスチック成型機の金型の温度制御を行う場合、加熱冷却装置から金型に供給される媒体の温度、および金型自体の温度の時間的な変化は、図６および図７にそれぞれ示すように推移する。まず、プラスチック成型機の負荷装置コントローラから加熱冷却装置に対して、溶融プラスチックなどの金型への注入のために負荷である金型を例えば１４０〜２００℃の温度に加熱する要求がなされると、加熱媒体循環回路Ｃ３の混合タンク２２のヒータ２４が１００％にフル稼動され、加熱媒体循環回路Ｃ３の媒体が、負荷の要求する加熱設定温度よりも遙かに高く、且つ加熱限界温度近傍の２００〜２６０℃に急速に加熱される。そして、この加熱された加熱媒体が金型に供給され、金型が例えば１４０〜２００℃の設定温度まで加熱されると、金型内に溶融プラスチックが注入される。
【００８９】
加熱冷却装置による金型の加熱は、溶融プラスチックの金型内での流動性をよくするために行うものであり、溶融プラスチックが金型内に充填されるに好適な条件、例えば１４０〜２００℃のから選択された温度において適切な温度範囲が満たされていればよく、厳密な温度制御が求められるものではない。しかしながら、プラスチック成型工程の短サイクル化の要求に対応するために、媒体を金型の要求する加熱設定温度（１４０〜２００℃）よりも遙かに高い温度、すなわち、商品名ガルデン、商品名フロリナートなどのフッ素系液体媒体（例えば、下記数５に示す一般式パーフルオロポリエーテル）の加熱限界温度（２００〜２６０℃）近傍までの加熱が求められる。
【００９０】
【数５】
2005205876.tif 000006
【００９１】
また、加熱冷却装置による金型の冷却は、溶融プラスチックの金型内での固化のためのものであり、溶融プラスチックが金型内で固化されるに十分低い条件、例えば、常温になる設定温度まで金型が冷却される。また、プラスチック成型の種類によっては、金型内に溶融プラスチックを注入する際には、例えば１４０〜２００℃の高い設定温度にまで金型を加熱し、注入後のプラスチックを固化させる際にも、常温を超える高温（〜１５０℃）までの冷却しか行わずに、固化されたプラスチックを例えばロボットにより取り出すようにし、金型を比較的高温状態に維持することによってプラスチック成型工程を短サイクル化する試みもある。いずれにしても、短サイクル化の要求のためには、急速な金型の冷却が必要であるが、加熱冷却装置および配管の結露によるメンテナンスを考慮すると、金型の冷却設定温度（〜１５０℃）に比して低温で、装置および配管の結露が発生しない１０〜１００℃の冷却温度に設定することが好ましい。
【００９２】
プラスチック成型機は、その装置の種類あるいはプラスチック成型品の種類によっては、金型が所望する温度に達したことを検出して、金型に溶融プラスチックの注入を開始するとともに、加熱冷却装置に金型への加熱媒体の供給を停止させる要求を行うものがある。また、金型が所望する温度に達したことを検出して、金型に溶融プラスチックの注入を開始した後、所定の時間が経過するまで金型への加熱媒体の供給を維持し、しかる後、加熱冷却装置に金型への加熱媒体の供給を停止させる要求を行うものもある。
【００９３】
加熱冷却装置は、プラスチック成型機の負荷装置コントローラからの金型への加熱媒体の供給停止の要求を受けて、金型への加熱媒体の供給を停止するとともに、冷却媒体の供給に切り替えて、冷却媒体循環回路Ｃ２から金型への冷却媒体の供給を開始して金型を冷却し、金型内の溶融プラスチックを固化する。プラスチック成型機では、固化が完了した後にプラスチック成型品の取り出しが行われ、さらに次の成型のために加熱冷却装置に加熱媒体の供給要求を行う。これら一連の加熱冷却サイクルを繰り返すことによって、連続したプラスチック成型が行われる。
【００９４】
上記のサイクルにおいて、加熱冷却装置の加熱媒体循環回路Ｃ３においては、ヒータ２４の故障による暴走や、また、上述した如く、金型が所望する温度に達して後も金型への加熱媒体の供給を維持することによって、供給された加熱媒体が溶融プラスチックから熱を受け取るなどして、加熱媒体が加熱限界温度の２００〜２６０℃を超えて加熱されてしまうことがある。
【００９５】
上記のように、加熱限界温度近傍まで加熱された加熱媒体がさらに加熱されると、蒸発して消失してしまうおそれがある。このようなことが起こると、媒体は非常に高価であるため経済的に不利であるうえ、大量に蒸発した場合には、人体に有害となる危険性を孕んでいる。
【００９６】
加熱冷却装置１５０では、第３供給流路２６を流れる加熱媒体の温度を検出し、これが加熱限界温度を超えて高温となっていることが検出されると、第４制御バルブ１５７を開いて、第３供給流路２６の加熱媒体をメインタンク１５１に所定量戻し、この戻された加熱媒体の量に相当する冷却媒体をメインタンク１５１から混合タンク２２に供給して、加熱媒体循環回路Ｃ３内の加熱媒体を強制的、且つ急速に所望の供給温度に戻すようにしているので、加熱限界温度近傍まで加熱された加熱媒体がさらに加熱され、蒸発して消失してしまうおそれがなくなる。
【００９７】
同様に、第２供給流路２５を流れる冷却媒体の温度を検出し、これが設定温度を超えて高温となっていることが検出されると、第３制御バルブ１５６を開いて、第５戻り流路３８の冷却媒体をメインタンク１５１に所定量戻し、この戻された冷却媒体の量に相当する冷却媒体をメインタンク１５１から混合タンク１５３に供給して、冷却媒体循環回路Ｃ２内の冷却媒体を強制的に冷却するようにしているので、冷却媒体循環回路Ｃ２の冷却媒体の温度を常に最適な値に保つことが可能となる。但し、この冷却媒体循環回路Ｃ２におけるかかる構成は必須のものではなく、第３供給流路２６の加熱媒体のみに冷却媒体を混合する機構のみで構成してもよい。
【００９８】
なお、第３制御バルブ１５６を開閉制御する際に、温度センサＴｃ２の出力ではなく、第５戻り流路３８を流れる冷却媒体の温度を検出する温度センサＴｃ３の出力を参照してもよい。同様に、第４制御バルブ１５７を開閉制御する際に、温度センサＴｃ１の出力ではなく、第４戻り流路３７を流れる加熱媒体の温度を検出する温度センサＴｃ４の出力を参照してもよい。また、第５戻り流路３８および第３供給流路２６に、それぞれ第７、第８戻り流路１５４、１５５を接続しているが、第２供給流路２５および第４戻り流路３７側に第７、第８戻り流路を接続してもよい。
【００９９】
なお、加熱冷却装置１５０では、加熱冷却装置１００と同様に、冷却器１４はオプションとして取り付けられている。この冷却器１４は、メインタンク１５１内の媒体の温度が、第７、第８戻り流路１５４、１５５を介して戻された媒体によって上昇した場合に作動する。また、メインタンク１５１から加熱媒体循環回路Ｃ３の混合タンク２２に供給される媒体を、第５熱交換器１５８を介して一次冷却水により冷却することも可能となっている。さらに、冷却媒体循環回路Ｃ２の冷却媒体が過度に冷却された場合には、混合タンク１５３のヒータ１５２を作動させて冷却媒体を加熱することも可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明を適用した加熱冷却装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】加熱冷却装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】加熱冷却装置の別の実施形態を示す回路図である。
【図４】加熱冷却装置のさらに別の実施形態を示す回路図である。
【図５】加熱冷却装置のさらに別の実施形態を示す回路図である。
【図６】加熱冷却装置から金型に供給される媒体の温度の時間的な変化を示すグラフである。
【図７】金型の温度の時間的な変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０１】
２、６０、１００、１５０  加熱冷却装置
１３、４０、１０８、１１４、１５８  第１〜第５熱交換器
１４  冷却器
１５、１５１  メインタンク
１６、２５、２６、２９、４１  第１〜第５供給流路
１７、２３、３１、３７、３８、４２、１５４、１５５  第１〜第８戻り流路
１８  共通流路
１９、２８  第１、第２循環ポンプ
２０、２１、２７、３６  第１〜第４三方弁
２２、１５３  混合タンク
２４、１５２  ヒータ
３０  バイパス流路
３２、４５、１５６、１５７  第１〜第４制御バルブ
５０、５１  第１、第２温度調節器
５２  コントローラ
５３  負荷装置コントローラ
Ｃ１  一次側回路
Ｃ２  冷却媒体循環回路
Ｃ３  加熱媒体循環回路
Ｃ４  冷却・加熱媒体供給回路
Ｃ５  一次冷却水循環回路
Ｗ  負荷
Ｔｃ  温度センサ
Ｐ  圧力計
【図１】
2005205876.tif 000008
【図２】
2005205876.tif 000009
【図３】
2005205876.tif 000010
【図４】
2005205876.tif 000011
【図５】
2005205876.tif 000012
【図６】
2005205876.tif 000013
【図７】
2005205876.tif 000014