CN107694874A - 应用于涂装作业的干燥室的气体循环系统及气体循环方法 - Google Patents

Abstract

本发明的气体循环系统及方法应用于涂装作业的干燥室，其是通过将干燥室后段的至少一个干燥区的排气集气引回至干燥室前段的至少一个干燥区作为进气，而可大幅降低该干燥室的排气量，因而降低最终管末处理设备净化废气的负担；并且，干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线排出的气体高温，因此当引回至干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线中时，可使进气管线中的气体温度升高，而具有预热的功能，使进气管线上的加热装置所耗功率减少，以达成节能的效果。

Description

应用于涂装作业的干燥室的气体循环系统及气体循环方法

技术领域

本发明涉及一种应用于涂装作业的干燥室的气体循环系统及气体循环方法。

背景技术

涂装(coatings/paints)工程广泛应用在各项产业及产品上，涂装的目的在于增加美观、产品机能特性或及具保护等功能，涂装工程中包含了喷涂法与涂布法：喷涂法是通过喷枪将涂料喷洒于被涂物表面，通常应用于金属表面涂装制程(例如汽车板金)等；涂布法则应用于机能性布料、胶带、商标纸、贴纸、聚亚酰胺膜等相关功能性产品。

一般而言，涂装工程采用的涂料可具有耐候性、隔热、绝缘及防锈、防潮、耐酸碱等化性，借以达到美化、装饰产品外观，并同时提供避免被涂物表面刮伤、锈蚀等功效，进而延长使用寿命，如此，甚至可提高被涂物本身的产品价值。基于以上特性与优点，涂装工程被广泛应用于建筑工程、运输器材、电子产品、民生用品、国防工业、机械、家具、塑料及金属制品等，成为化学制品工业中重要的一环。

其中，涂装工程采用的涂料是为了保护被镀物表面或使外观产生变化而使用的一种材料，以流动状态涂布于物体的表面形成薄膜，经一段时间，涂料中的溶剂完全挥发后，形成连续性的固体膜固着覆盖于其表面，流动状态包括液状、熔融状、气悬微粒等。

涂料是由展色剂(大部份为树脂类及纤维素)、颜料、溶剂(用以溶解展色剂)以及各种不同的可塑剂、硬化剂等添加剂所组成，因此一般涂料本身即有有机溶剂存在(水性涂料、粉体涂装涂料除外)；此外，在涂料使用之前视需要添加特定有机溶剂的稀释剂，以改善其涂装特性，而涂装前涂装品的脱脂及管线的清洗也常使用有机溶剂，可见涂装与溶剂密不可分的关系，也正因此突显出有机溶剂所扮演角色的重要性。

某些被涂物与涂料的涂装工程中，于喷涂(或涂布)制程之后会接续烘干制程，喷涂(或涂布)制程中将涂料涂布于被涂物表面，烘干制程中将被涂物经干燥室以高温将被涂物烘干。

如图1所示，其为现有具有烘干制程的涂装工程的管线系统100配置图。产线110将被涂物依序经过涂装室120及干燥室130，该干燥室130中区隔成多个干燥室131,132,133,134,135，各该干燥室131,132,133,134,135各自配置有进气管线131A,132A,133A,134A,135A及排气管线131B,132B,133B,134B,135B，各该排气管线进气管线131A,132A,133A,134A,135A上设置有加热装置140，各该加热装置140用于加热对应的进气管线131A,132A,133A,134A,135A中的气体温度，而使各该干燥区131,132,133,134,135具有不同的环境温度。

由排气管线131B,132B,133B,134B,135B排放的VOCs废气属于高温气体，排放的气体被导引至后端最终管末处理设备(例如沸石转轮、活性碳流体化床、焚化炉等)进行废气净化处理。

然而，现有技术中，为使涂装工程中的喷涂或涂布制程中涂料涂布于被涂物表面的涂布均匀、厚薄等稳定，以及烘干制程中将被涂物经干燥室以高温将被涂物烘干的质量稳定，必需在相对稳定的温湿度、风速及气流洁净度的环境下才能达到，故对于涂装室与干燥室的进气管线，需要进行调节处理该进流气体中的粒状物、温度、湿度、稳定进气风量、风速(稳压)以及挥发行有机物(VOCs或THC)浓度的必要，以确保质量与安全操作，然而，在冬天(特别是寒带地区)或夏天(特别是亚热带或热带地区)而言，将因此大幅度增加冷却或/及加热所需的能源消耗，也增加了最终管末废气处理设备的负担。

发明内容

本发明的目的在于解决现有具有烘干制程的涂装工程的管线系统中，干燥室的排气未有效利用而导致管末管线与处理设备设置与操作成本高以及加热所需高耗能的操作成本等问题。

为达上述目的及其他目的，本发明揭露一种应用于涂装作业的干燥室的气体循环系统，其中该干燥室沿着产线配置在涂装室的下游，且该干燥室内部沿着产线流程而配置成多个干燥区，该等干燥区各自连接有进气管线及排气管线，各该进气管线用于将气体输入至对应的干燥区，各该排气管线用于自各该干燥区中抽出气体，该气体循环系统包含引回预热单元及加热装置，该引回预热单元包括引流管线，连接该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线及该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线，以将该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线的高温气体引入该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线中；加热装置设置于各该进气管线上，用于加热各该进气管线内的气体。

上述的气体循环系统，其中该引回预热单元包括预热汇流管线，其连接该引流管线并连接至干燥室前段的多个干燥区的进气管线。

上述的气体循环系统，其中还包含预热控制单元，其依据该预热汇流管线的气体温度控制该引流管线输入至该预热汇流管线内的气体流量。

上述的气体循环系统，其中还包含引气控温管线，该引气控温管线连接该涂装室的排气管线及该预热汇流管线，以将该涂装室的排气引入该预热汇流管线中。

上述的气体循环系统，其中该引气控温管线具有控制阀，该控制阀依据该预热汇流管线内的气体温度调整该引气控温管线输入至该预热汇流管线内的气体流量。

上述的气体循环系统，其中还包含至少浓度监测器，设置于该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线上，用于量测对应的排气管线中的有机物浓度。

上述的气体循环系统，其中该引流管线连接有导出管线及导引阀组，该导引阀组用于依据该至少一个浓度监测器的量测结果来控制该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线的高温气体流至该引流管线或该导出管线。

为达上述目的及其他目的，本发明还提供一种应用于涂装作业的干燥室的气体循环方法，其中该干燥室沿着产线配置于涂装室的下游，且该干燥室内部沿着产线流程而配置成多个干燥区，该等干燥区各自连接有进气管线及排气管线，各该进气管线用于将气体输入至对应的干燥区，各该排气管线用于自各该干燥区中抽出气体，该气体循环方法包含：引回预热步骤，将该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线的高温气体通过引流管线引入该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线中。

上述的气体循环方法，其中还包含预热汇流步骤，通过预热汇流管线连接该引流管线并连接至干燥室前段的多个干燥区的进气管线。

上述的气体循环方法，其中还包含引气控温步骤，将该涂装室的排气引入至该预热汇流管线中，以与该预热汇流管线中的高温气体混合。

上述的气体循环方法，其中还包含预热控制步骤，依据该预热汇流管线的气体温度控制该引流管线输入至该预热汇流管线内的气体流量。

上述的气体循环方法，其中还包含浓度监控步骤，量测该干燥室后段的至少干燥区的排气管线中的有机物浓度，并依据量测结果控制引回的高温气体的流量。

据此，上述的气体循环统及方法中，该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线被集气引回至该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线中，而作为该干燥室前段的至少一个干燥区的进气，而可大幅降低该干燥室的排气量，因而降低最终管末处理设备净化废气的负担；并且，该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线排出的气体高温，因此当引回至该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线中时，可使进气管线中的气体温度升高，而具有预热的功能，使各该进气管线上的加热装置所耗功率减少，以达成节能的效果。

附图说明

图1为现有气体循环系统的示意图。

图2为本发明第一实施例的气体循环系统的示意图。

图3为加热装置的示意图。

图4为本发明第二实施例的气体循环系统的示意图。

图5为本发明第三实施例的气体循环系统的示意图。

图6为本发明第四实施例的气体循环系统的示意图。

图7为本发明第五实施例的气体循环系统的示意图。

图8为本发明第六实施例的气体循环系统的示意图。

【符号说明】

1,2,3,4,5,6 气体循环系统

10 产线

20 涂装室

20A,20B 排气管线

30 干燥室

31,32,33,34,35 干燥区

31A,32A,33A,34A,35A 进气管线

36A,37A,38A 进气管线

31B,32B,33B,34B,35B 排气管线

36B,37B,38B 排气管线

40 引回预热单元

41 引流管线

42 预热汇流管线

43 导引阀

44 导出管线

45 导引阀

50 加热装置

60 预热控制单元

61 流量阀

62 流量阀

63 温控器

64 控制阀

70 引气控温管线

80 浓度监测器

具体实施方式

为充分了解本发明的目的、特征及功效，现通过下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做进一步详细说明，说明如下：

本发明实施例的气体循环系统及方法，主要应用于例如胶带业、印刷业、PU合成皮干式制程、金属涂装制程等涂装作业，是在喷涂或涂布制程的后接续烘干制程，喷涂或涂布制程中在涂装室中使涂料分布于被涂物表面，烘干制程中将被涂物经干燥室以通入高温气体而将被涂物烘干。

本发明实施例的气体循环方法主要包含引回预热步骤，将该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线的高温气体通过引流管线引入该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线中。

请参照图2，其为本发明第一实施例的气体循环系统1的示意图。

该干燥室30沿着产线10配置于该涂装室20的下游，且该干燥室30内部沿着产线10流程而配置成多个干燥区31,32,33,34,35，该等干燥区各自连接有进气管线31A,32A,33A,34A,35A及排气管线31B,32B,33B,34B,35B，各该进气管线31A,32A,33A,34A,35A用于将气体输入至对应的干燥区31,32,33,34,35，各该排气管线31B,32B,33B,34B,35B用于自各该干燥区31,32,33,34,35中抽出气体。

该干燥室中配置的干燥区数量并不限于此，其可因应制程中所采用的涂料适合的烘干温度、被涂物大小或外型等因素而变化，以使该干燥室中可具有不同阶段的烘干环境，因此达成较佳的烘干效果。在本实施例中，各该干燥区对应配置组进气管线及组排气管线，然进气管线与排气管线的数量配置亦不限于此，各该干燥区可对应配置一组以上的进气管线及一组以上的排气管线。

本实施例中，该气体循环系统1包含引回预热单元40及加热装置50，该引回预热单元40包括引流管线41，该引流管线41连接该干燥室30后段的至少一个干燥区4,35的排气管线34B,35B及该干燥室30前段的至少一个干燥区31,32,33的进气管线31A,32A,33A，以将该干燥室30后段的至少一个干燥区34,35的排气管线34B,35B的高温气体引入该干燥室30前段的至少一个干燥区31,32,33的进气管线31A,32A,33A中，而可先预热该进气管线31A,32A,33A的气体，进而节省能源。该加热装置50设置于各该进气管线31A,32A,33A,34A,35A上，用于加热各该进气管线31A,32A,33A,34A,35A内的气体，其加热温度对应于各干燥区31,32,33,34,35所需的烘干温度，以胶带业制程为例，该进气管线31A的气体加热至约80℃，该进气管线31B的气体加热至约100℃，该进气管线31C的气体加热至约110℃，该进气管线31D的气体加热至约120℃，该进气管线31D的气体加热至约110℃。

请配合图3所示，以设置于该进气管线31A上的该加热装置50作为示例，该加热装置50主要包含加热器51、温度控制器52及风车53，该加热器51用于加热该进气管线31A中的气体，该温度控制器52量测各该干燥区入口端的气体温度并根据量测结果控制该加热器51的加热功率，该风车53用于抽送气体，并可通过变频器控制抽送的气体流量。

请回到图2，本实施例中，该引回预热单元40包括预热汇流管线42，其连接该引流管线41并连接至干燥室30前段的多个干燥区31,32,33的进气管线31A,32A,33A，该预热汇流管线42供该干燥室30后段的至少一个干燥区34,35的排气管线34B,35B的高温气体与常温气体(外气)汇流，而使气体温度于该加热装置50前就被升温。

请参考表一，其为塑料业制程的干燥室30中，该等排气管线31B,32B,33B,34B,35B实际量测的各项数据。由表一中可见，该干燥室30后段的干燥区34,35的排气管线34B,35B所排出的气体，所含的有机物质含量极低，故适合回收再利用。

【表一】

据此，本实施例中，该等排气管线31B,32B,33B,34B,35B中的二者(排气管线34B,35B)排出的气体被集气引回至该等进气管线31A,32A,33A中，而作为该等干燥区31,32,33的进气，而可大幅降低该干燥室的排气量，如表一中所示，排气管线34B,35B的排气占排气管线的总排气量约28％，因而降低最终管末处理设备净化废气的负担；并且，各该排气管线34B,35B排出的气体高温，因此当引回至该等进气管线31A,32A,33A中可使管线中的气体温度升高，而具有预热的功能，使各该进气管线31A,32A,33A上的加热装置50所耗功率减少，以达成节能的效果。

请参考图4，其为本发明第二实施例的气体循环系统2的示意图，与第一实施例不同之处在于该引回预热单元40’的引流管线41’的配置，本实施例中，该干燥室30后段的干燥区34,35的排气管线34B,35B系与该干燥室30前段的干燥区31,32的进气管线31A,32A通过引流管线41’一对一地连接，以个别地提供各该干燥区31,32的进气管线31A,32A预热的功能。

请参考图5，其为本发明第三实施例的气体循环系统3的示意图，本实施的气体循环系统3还包含预热控制单元60，其依据该预热汇流管线42的气体温度控制该引流管线41输入至该预热汇流管线42内的气体流量。

本实施例中，作为示例，该预热控制单元60包含多个流量阀61,62及温控器63，该流量阀61设置于该引流管线41上以控制高温气体的流量，该量阀62设置于进气源管线上以控制常温气体的流量，该温控器63感测该预热汇流管线42的气体温度，并依据量测的温度来控制各该流量阀61,62的开度。

请参考图6，其为本发明第四实施例的气体循环系统4的示意图，本实施例的气体循环系统4应用于例如金属表面涂装作业中，因应金属被涂物的特性，该干燥室30内的产线10距离通常较长并区隔出较多的干燥区31’,32’,33’,34’,35’,36’,37’,38’，该干燥室30后段的干燥区35’,36’,37’,38’的进气管线35A,36A,37A,38A通入常温或低于常温的气体，以供被高温烘干后的金属被涂物冷却用。请参考表二，其为金属表面涂装制程的干燥室30中，该等排气管线31B,32B,33B,34B,35B,36B,37B,38B实际量测的各项数据。由表二中可见，该干燥室30后段的干燥区35’,36’,37’,38’的排气管线35B,36B,37B,38B所排出的气体，所含的有机物质含量极低，故适合回收再利用。

【表二】

据此，本实施例中，该等排气管线31B,32B,33B,34B,35B,36B,37B,38B中的四者(排气管线35B,36B,37B,38B)排出的气体被集气引回至该等进气管线31A,32A,33A中，而作为该等干燥区31,32,33的进气，而可大幅降低该干燥室的排气量，如表二中所示，排气管线35B,36B,37B,38B的排气占排气管线的总排气量约49％(400/820)，因而降低最终管末处理设备净化废气的负担。

请参考图7，其为本发明第五实施例的气体循环系统5的示意图。

本实施例的气体循环系统5所使用的气体循环方法包含引气控温步骤，将该涂装室20的排气引入至该预热汇流管线42中，以与该预热汇流管线42中的高温气体混合。此外，该有机废气净化方法还可包含预热控制步骤，依据该预热汇流管线42的气体温度控制该引流管线41输入至该预热汇流管线42内的气体流量。

本实施例中，该气体循环系统5还包含引气控温管线70，该引气控温管线70连接该涂装室20的排气管线20A,20B及该预热汇流管线42，以将该涂装室20的排气引入该预热汇流管线42中，使该涂装室20的排气作为该干燥室30的干燥区31,32,33的进气来源之一，其中，该涂装室20的排气通常为常温气体。

本实施例中，该引气控温管线70具有控制阀64，该控制阀64依据该预热汇流管线42内的气体温度调整该引气控温管线70输入至该预热汇流管线42内的气体流量，以供调整该引气控温管线70、该引流管线41及外气汇流后(进入各该进气管线31A,32A,33A前)的气体温度。

请参考表三，其为塑料业制程的涂装室20的排气管线20A,20B及干燥室30的排气管线31B,32B,33B,34B,35B实际量测的各项数据。由表三中可见，涂装室20的排气管线20A,20B及该干燥室30后段的干燥区34,35的排气管线34B,35B所排出的气体，所含有机物质的含量较低，故适合回收再利用。

【表三】

请参考图8，其为本发明第六实施例的气体循环系统6的示意图。

本实施例的气体循环系统6所使用的气体循环方法包含浓度监控步骤，量测该干燥室30后段的至少一个干燥区34,35的排气管线34B,35B中的有机物浓度，并依据量测结果控制引回的高温气体的流量。

本实施例中，该气体循环系统6包含至少一个浓度监测器80，设置于该干燥室30后段的至少一个干燥区34,35的排气管线34B,35B上，用于量测对应的排气管线34B,35B中的有机物浓度。

该引流管线41连接有导出管线44及导引阀组(本实施例中导引阀组包含导引阀43及导引阀45，该导引阀43设置于该导出管线上，该导引阀45设置于该引流管线41前端)，该导引阀组用于依据该至少一个浓度监测器80的量测结果来控制该干燥室30后段的至少一个干燥区34,35的排气管线34B,35B的高温气体流至该引流管线41或该导出管线44，举例而言，当各该浓度监测器80的量测结果低于默认值时，该导引阀43关闭且该导引阀45开启，以使排气管线34B,35B的高温气体由该引流管线41引回；当各该浓度监测器80的量测结果高于默认值时，该导引阀43开启且该导引阀45关闭，以使排气管线34B,35B的高温气体由该导出管线44导出。

据此，上述实施例的气体循环系统中，该干燥室后段的至少干燥区的排气管线被集气引回至该干燥室前段的至少干燥区的进气管线中，而作为该干燥室前段的至少干燥区的进气，而可大幅降低该干燥室的排气量，因而降低最终管末处理设备净化废气的负担；并且，该干燥室后段的至少干燥区的排气管线排出的气体高温，因此当引回至该干燥室前段的至少干燥区的进气管线中时，可使进气管线中的气体温度升高，而具有预热的功能，使各该进气管线上的加热装置所耗功率减少，以达成节能的效果。

本发明在上文中已通过较佳实施例揭露，然而本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种应用于涂装作业的干燥室的气体循环系统，其特征在于，该干燥室沿着产线配置于涂装室的下游，且该干燥室内部沿着产线流程而配置成多个干燥区，该多个干燥区各自连接有进气管线及排气管线，各该进气管线用于将气体输入至对应的干燥区，各该排气管线用于自各该干燥区中抽出气体，该气体循环系统包含：

引回预热单元，包括引流管线，连接该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线及该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线，以将该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线的高温气体引入该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线中；及

加热装置，设置于各该进气管线上，用于加热各该进气管线内的气体。

2.如权利要求1所述的气体循环系统，其特征在于，该引回预热单元包括预热汇流管线，其连接该引流管线并连接至干燥室前段的多个干燥区的进气管线。

3.如权利要求2所述的气体循环系统，其特征在于，还包含预热控制单元，其依据该预热汇流管线的气体温度控制该引流管线输入至该预热汇流管线内的气体流量。

4.如权利要求2中所述的气体循环系统，其特征在于，还包含引气控温管线，该引气控温管线连接该涂装室的排气管线及该预热汇流管线，以将该涂装室的排气引入该预热汇流管线中。

5.如权利要求4所述的气体循环系统，其特征在于，该引气控温管线具有控制阀，该控制阀依据该预热汇流管线内的气体温度调整该引气控温管线输入至该预热汇流管线内的气体流量。

6.如权利要求1至5中任一项所述的气体循环系统，其特征在于，还包含至少一个浓度监测器，设置于该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线上，用于量测对应的排气管线中的有机物浓度。

7.如权利要求6所述的气体循环系统，其特征在于，该引流管线连接有导出管线及导引阀组，该导引阀组用于依据该至少一个浓度监测器的量测结果来控制该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线的高温气体流至该引流管线或该导出管线。

8.一种应用于涂装作业的干燥室的气体循环方法，其特征在于，该干燥室沿着产线配置于涂装室的下游，且该干燥室内部沿着产线流程而配置成多个干燥区，该多个干燥区各自连接有进气管线及排气管线，各该进气管线用于将气体输入至对应的干燥区，各该排气管线用于自各该干燥区中抽出气体，该气体循环方法包含：引回预热步骤，将该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线的高温气体通过引流管线引入该干燥室前段的至少一个干燥区的进气管线中。

9.如权利要求8所述的气体循环方法，其特征在于，还包含预热汇流步骤，通过预热汇流管线连接该引流管线并连接至干燥室前段的多个干燥区的进气管线。

10.如权利要求8所述的气体循环方法，其特征在于，还包含引气控温步骤，将该涂装室的排气引入至该预热汇流管线中，以与该预热汇流管线中的高温气体混合。

11.如权利要求8所述的气体循环方法，其特征在于，还包含预热控制步骤，依据该预热汇流管线的气体温度控制该引流管线输入至该预热汇流管线内的气体流量。

12.如权利要求8至11中任一项所述的气体循环方法，其特征在于，还包含浓度监控步骤，量测该干燥室后段的至少一个干燥区的排气管线中的有机物浓度，并依据量测结果控制引回的高温气体的流量。