JP2007298223A5 - - Google Patents

Description

過熱蒸気を応用した塗装用乾燥焼付装置

本発明は、常圧（大気圧）下で蒸気又は水を加熱して得た過熱蒸気を応用し、塗装材料を塗布した被塗装物、例えば、自動車部品、家電製品、事務用機器等の金属製材料あるいはプラスチック製材料等を乾燥焼付させて塗装皮膜を形成するための塗装用乾燥焼付装置に関する。

従来、一般的な塗装加工は、塗装設備（ブース）において、天然樹脂や油脂と添加剤からなる塗膜形成要素を水や有機溶剤からなる溶剤に溶解させたビヒクル（展色材）に顔料を混合した着色塗料、あるいは前記顔料を用いない透明塗料を、前処理した被塗装物に塗布する。この塗装設備には、エアスプレー、エアレススプレー、静電、電着、粉体、カーテンフロー、あるいはロールコート等の方式を用いたものがある。次に、塗料を塗布した被塗装物を乾燥炉に入れ乾燥焼付を行う。この乾燥炉は、赤外線乾燥炉（特許文献１）、熱風乾燥炉（特許文献２）等が一般的である。また、乾燥工程として炉内において、高周波（特許文献１）や、マイクロ波（特許文献３）を照射することも提案されている。

特開平０８−３３２４３４号公報 特開平０６−０１５２１５号公報 特開２００６−０２６５４７号公報

前記いずれの乾燥炉においても、乾燥焼付処理後は、乾燥炉内雰囲気中において塗料と酸素から生成された多量の乾留ガスや水蒸気が乾燥炉から排出し処理施設の室内に充満するため、処理施設の室内を換気しなければならないという問題があった。

本発明は、上記問題を解消することを課題とし、該課題を解決するとともに、過熱蒸気を利用することにより、加熱空気よりも熱伝達速度が速く、凝縮伝熱、対流伝熱に加えて放射伝熱がなされ、空気に比較して乾燥速度が速いことによって、乾燥焼付時間を短縮して作業性を高め、また、ラインを短縮してシンプルな構造を得ることによって設備費用も安く、さらに、塗装品質（色、ツヤ、酸化の低下度）が向上する塗装用乾燥焼付装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の塗装用乾燥焼付装置は、被塗装物を出し入れし得るようなした密閉可能な乾燥炉と、この乾燥炉内に配置し、電圧が印加されてパイプ材内に導入した蒸気または水を加熱して得た過熱蒸気を、前記パイプ材に所定間隔をおいて設けた複数の吐出部から前記被塗装物に向けて吐出するようなした過熱蒸気発生部材と、前記各パイプ材の前記各吐出部及びその近傍を除く部分を埋設する断熱材と、前記乾燥炉内の過熱蒸気や不要なガス等を吸引しその移動経路上で前記ガス等の臭気や有害物質を除去したうえ前記乾燥炉内に再度供給するようなした循環機構と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御する制御部とからなるものである。

また、請求項２に記載の塗装処理用乾燥焼付装置は、上記目的を達成するために、被塗装物を支持して移動するコンベアを長手方向に延びるように配置した密閉可能な乾燥炉と、この乾燥炉内壁に沿って配置し、電圧が印加されてパイプ材内に導入した蒸気または水を加熱して得た過熱蒸気を、前記パイプ材に所定間隔をおいて設けた複数の吐出部から前記コンベアに支持した被塗装物に向けて吐出するようなした過熱蒸気発生部材と、前記パイプ材の吐出部及びその近傍を除く部分を埋設する断熱材と、前記乾燥炉内にパイプ材の吐出部が対向するよう配置した、多数の通気孔を有するパンチングボードと、還流ブロアで前記乾燥炉内の過熱蒸気やガス等を吸引しその移動経路上でガス等の臭気や有害成分を除去したうえ前記乾燥炉内に再度供給する循環機構と、この循環機構に連結し、ガス等の臭気や有害物質をさらに除去したうえ外部に排気するための排気処理機構と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御する制御部とからなるものである。

さらに、請求項３に記載の塗装処理用乾燥焼付装置は、請求項１または請求項２に記載の吐出部が、過熱蒸気発生部材のパイプ材に穿設した吐出孔と、この吐出孔に対応位置して設け、前記吐出孔に連通する貫通孔を有し、その先端を乾燥炉中央に向けて延びるパイプ状のノズルチップとからなるものである。

またさらに、請求項４に記載の塗装処理用乾燥焼付装置は、請求項１または請求項２に記載の吐出部が、過熱蒸気発生部材のパイプ材に穿設した吐出孔と、この吐出孔に対応位置して設け、前記吐出孔に連通する貫通孔を有し、その先端側を乾燥炉中央に向けて水平に伸ばした後に直角方向に折曲し、さらにその先端を乾燥炉中央に向けて水平に伸ばした、二段に折曲したパイプ状のノズルチップとからなり、前記吐出孔から吐出され前記貫通孔を通過する過熱蒸気の流れで乾燥炉内の過熱蒸気を吸引するよう前記貫通孔の途中部位に連通した補助吸引口を設けたものである。

以上のように、請求項１に係る塗装用乾燥焼付装置は、過熱蒸気が乾燥炉内の空気を追い出し乾燥炉内は常圧下での少酸素雰囲気となり、酸素と結合して発生するガス等が発生しにくく、塗装用乾燥焼付装置を設置した処理施設室内を換気する必要はほとんどないとともに、乾燥炉内の過熱蒸気は、循環機構により前記乾燥炉内に再度供給されるので、熱源の省エネルギー化が可能となり、効率のよい加熱、乾燥作業を行うことができ、また、若干のガス等は、前記循環機構により循環されるうちに除去されるので、処理施設の室内に排気しても該室内は汚染されず換気する必要がなく、さらに、断熱材によってパイプ材から乾燥炉の内壁側への放熱、すなわち無駄な放熱が遮断され、熱効率が向上するうえ、過熱蒸気発生部材における各吐出部近傍の露出したパイプ材から赤外線が放射され、この赤外線と前記吐出部からの過熱蒸気とが複合した複合熱で乾燥焼付が行われるので効率がよく、処理時間を短縮できるとともに、装置を小型化でき設備費の軽減も図れるという効果を奏する。

また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に係る発明の効果を奏し得るほか、コンベアにより被塗装物を移動するので、確実かつ短時間に乾燥焼付処理を行うことができるうえ、パイプ材の内側にパンチングボードを設けたので、吐出孔から吐出される過熱蒸気と該吐出孔近傍のパイプ材から放射された赤外線がこのパンチングボードにより分散され、過熱蒸気と赤外線による複合熱が平均的に被塗装物に注がれて乾燥焼付処理が確実に行われ、さらに、排気処理機構を設けたので、処理施設の室内はより一層汚染されず、換気する必要が全くないという効果を奏する。

さらに、請求項３に係る発明は、請求項１，２に係る発明の効果に加えて、吐出部がパイプ状ノズルチップを備えているので、過熱蒸気の吐出速度が速く乾燥炉内での過熱蒸気の分散度が高まるという効果を奏する。

またさらに、請求項４に係る発明は、ノズルチップからの過熱蒸気の吐出速度が速く乾燥炉内での過熱蒸気の分散度が高まるという作用をもつほか、乾燥炉内に対流を起こさせ乾燥炉内の温度を均一化するとともに、被塗装物に過熱蒸気がまんべんなく接触するので、被塗装物への乾燥焼付状態が均一になるという効果を奏する。

次に、本発明の好適な実施形態を添付図面の図１〜図７に基づいて詳細に説明する。ここにおいて、図１は縦断正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図（一部の部材を省略）、図３は横断部分平面図（一部の部材を省略）、図４は吐出部たる吐出孔を示す拡大部分横断面図、図５は処理系統を示すブロック図、図６は吐出部の第２の実施形態を示す拡大部分横断面図、図７は吐出部の第３の実施形態を示す拡大部分横断面図である。

図１〜図３に示すように、塗装用乾燥焼付装置１は、被塗装物Ａを出し入れし得るようなした密閉可能な乾燥炉２と、この乾燥炉２の内壁たる両側壁２ｂ内側に沿ってそれぞれ配置し、電圧が印加されてパイプ材３内に導入した蒸気を加熱して得た過熱蒸気ａ（図４参照）を、前記パイプ材３に所定間隔をおいて設けた複数の吐出部たる吐出孔４から前記被塗装物Ａに向けて吐出するようなした一対の過熱蒸気発生部材５と、このパイプ材３の前記吐出孔４及びその近傍を除く部分を埋設する断熱材６と、前記乾燥炉２内の過熱蒸気ａやガス等を吸引しその移動経路上でガス等の臭気や有害物質を除去したうえ前記乾燥炉２内に再度供給する循環機構７と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御する制御部たるコントローラ８（図５参照）とを備える。

図１〜図３に示すように、乾燥炉２は、横長の長方体形状であってその天壁２ａ中央に長手方向に延びるようにハンガーコンベア９を設ける。このハンガーコンベア９は、複数の吊り下げ体９ａを備え、電動モータ（図示せず）によって一定速度で移動するように構成してある。

図１及び図３に示すように、過熱蒸気発生部材５のパイプ材３は、前記乾燥炉２の前記両側壁２ｂに沿って蛇行して延び、各パイプ材端１０ａ，１０ｂは天壁２ａを貫通して乾燥炉２の外部に突出し、一方のパイプ材端１０ａは過熱蒸気ａとなる蒸気を供給するボイラ（図示せず）に連結し、他方のパイプ材端１０ｂは閉塞してある。また、前記両パイプ材端１０ａ，１０ｂには、それぞれ電源端子１１ａ，１１ｂを設けてあり、商用電源から電源トランス１２（図５参照）を介して、一方の前記電源端子１１ａにプラス電圧を印加し、他方の前記電源端子１１ｂにはマイナス電圧を印加することでパイプ材３を加熱するものである。前記パイプ材端１０ｂの閉塞は、メクラ栓を兼ねる前記電源端子１１ｂを差し込むことによってなされる。この加熱によってパイプ材端１０ａからパイプ材３内部に導入した蒸気は過熱蒸気ａとなり、吐出孔４から乾燥炉２内に吐出する。前記過熱蒸気発生部材５は、前記パイプ材３と前記電源端子１１ａ，１１ｂと前記電源トランス１２（図５参照）とで構成する。

図４に示すように、前記パイプ材３は、前記吐出孔４及びその近傍を除く部分を断熱材１３に埋設する。この断熱材１３によってパイプ材３から乾燥炉２の両側壁２ｂ側への放熱、すなわち無駄な放熱が遮断され、熱効率が向上する。前記吐出孔４近傍は、パイプ材３が露出していて、パイプ材３の熱により赤外線ｂが放射される。このように、前記過熱蒸気発生部材５は、この赤外線ｂと前記過熱蒸気ａとによる複合熱を発生するものである。

図１〜図３に示すように、乾燥炉２内には、各パイプ材３の吐出孔４が対向するように、多数の通気孔たる網目１３を有する網状のパンチングボード１４を設けてある。このパンチングボード１４によって、吐出孔４から吐出された過熱蒸気ａが分散し、均一に被塗装物Ａに当たるようになるという作用を得ることができる。

図１及び図５に示すように、乾燥炉２の天壁２ａには、一対の吸気口１５として開口した還流管１６の一端を貫通固定し、この還流管１６の他端は、乾燥炉２の外側を延びて側壁２ｂに貫通固定し、乾燥炉２内に再供給口１７として開口している。前記還流管１６には、その他端側（再供給口１７側）に還流ブロア１８を設け、また一端側（吸気口１５側）に触媒フィルターを内蔵したフィルターボックス１９と、このフィルターボックス１９と前記還流ブロア１８との間に位置した電磁弁２０とを設ける。そして、前記還流管１６と還流ブロア１８とフィルターボックス１９と電磁弁２０とによって循環機構を構成する。この循環機構は、循環ブロア１８の作用で吸気口１５から吸引した乾燥炉２内の過熱蒸気ａを、再供給口１７から乾燥炉２内に再度供給するように構成したもので、過熱蒸気ａを有効に用いるという作用をもつ。

図１及び図５に示すように、前記フィルターボックス１９は、還流管１６側への経路とは別に外気に連繋した排気管２１側への経路に分岐させるように構成してあり、前記排気管２１には、排気処理器２２と排気弁２３とを順次設ける。前記排気処理器２２は、過熱蒸気ａを利用した乾留ガス処理装置で、乾燥過程で発生する若干のガス等に含まれる臭気や有害物質を除去するためのものである。そして、排気管２１と排気処理器２２と排気弁２３によって排気処理機構を構成する。

図１及び図５に示すように、乾燥炉２内には温度を検知する温度センサー２４が設けられている。この温度センサー２４は、前記コントローラ８に電気的に接続されている。

図５に示すように、制御部たるコントローラ８は、乾燥炉２内の温度に対応するよう電源トランス１２から各電源端子１１ａ，１１ｂを介して印加する電圧レベル、過熱蒸気発生部材５に対する蒸気の供給量、処理時間等の作業条件を入力装置（図示せず）から入力設定し、設定した作業条件を維持するよう制御するＩＣ回路を備え、前記温度センサー２４、電源トランス１２、蒸気供給制御弁（図示せず）に電気的に接続してある。

続いて、上述した塗装用乾燥焼付装置１を用いて行う塗装用乾燥焼付処理について説明する。まず、前記循環機構の電磁弁２０を開放し、排気処理機構の排気弁２３を閉鎖しておく。次に、コントローラ８に作業条件を入力設定するとともに、ハンガーコンベア９の複数の吊り下げ体９ａにそれぞれ被塗装物Ａを吊り下げ、電源に接続した電源トランス１２からの所定電圧を電源端子１１ａ，１１ｂを介して両パイプ材３に印加してパイプ材３を加熱する。これらパイプ材３が所定温度になったところでボイラ（図示せず）から蒸気を該両パイプ材３に導入する。前記蒸気が過熱蒸気化して両パイプ材３の吐出孔４から乾燥炉２中央に向かってそれぞれ吐出するとともに、前記吐出孔４近傍の露出状態のパイプ材２表面からは赤外線ｂが放射される。これら過熱蒸気ａと赤外線ｂはパンチングボード１４に当たって分散し複合熱となり、パンチングボード１４の網目１３から乾燥炉２の中央に向かって移動する。温度センサー２４で検知された温度信号がコントローラ８に送られ、設定した温度に達したところで、電動モータ（図示せず）を駆動して前記ハンガーコンベア９を一定速度で移動させる。各被塗装物Ａが前記複合熱を平均的に浴び所定時間後に塗装用乾燥焼付処理が完了する。

上記乾燥焼付処理において、過熱蒸気ａは、乾燥炉２内に吐出されると空気を追い出し乾燥炉２内は少酸素雰囲気となり、酸素と結合して発生するガス等が発生しにくい。乾燥炉２内の処理により発生した若干のガス等は、還流ブロア１８の吸引作用で吸引口１５から還流管１６に吸引され、フィルターボックス１９内の触媒フィルターにより除去されたうえ再供給口１７から前記乾燥炉２内に再度供給される。このように、過熱蒸気ａを循環利用することにより、熱源の省エネルギー化が可能となり、効率のよい加熱、乾燥作業を行うことができる。また、塗装用乾燥焼付処理で発生した若干のガス等の臭気や有害物質は、前記フィルターボックス１９の触媒フィルターで除去されて乾燥炉２に戻されるという動作を繰り返すことにより確実に除去される。また、乾燥炉２内の過熱蒸気ａは、必要に応じて電磁弁２０を閉鎖し排気弁２３を開放して、排気処理器２２によりさらに前記臭気等が取り除かれ外部（処理施設の室内）に放出する。この排気したものにはガス等の臭気や有害物質が含まれていないので、前記室内を換気する必要はない。

次に、図６（拡大部分横断面図）に基づいて、吐出部の第２に実施形態を説明する。なお、図６において各部材に付す符号は、前記実施形態と同一の構造をもつ部材については、前記実施形態と同じものを用いその説明は省略する。

図６に示すように、吐出部５０は、パイプ材３の吐出孔４と、この吐出孔４に対応位置して設けた、吐出孔４に連通する貫通孔５１を有する筒状のノズルチップ５２とから構成する。

前記吐出部５０は、過熱蒸気ａが貫通孔５１を通過するときにその速度が増し、ノズルチップ５２からの吐出速度が速く、乾燥炉２内での分散度が高まるという作用をもつ。

次に、図７（拡大部分横断面図）に基づいて、吐出部の第３に実施形態を説明する。なお、図７において部材に付す符号は、前記第２の実施形態の場合と同様に、前記実施形態と同一の構造をもつ部材については、前記実施形態と同じものを用いその説明は省略する。

図７に示すように、吐出部１００は、パイプ材３の吐出孔４と、吐出孔４に連通する貫通孔１０１を有する、二箇所で折曲したパイプ状のノズルチップ１０２とから構成する。このノズルチップ１０２は、その先端側を乾燥炉２の中央に向けて水平に伸ばした後に直角方向に折曲し、さらにその先端を乾燥炉２の中央に向けて水平に伸ばして形成し、前記吐出孔４から吐出され前記貫通孔１０１を通過する過熱蒸気ａの流れで乾燥炉２内の過熱蒸気ａやガス等を吸引するよう、前記貫通孔１０１の途中部位に補助吸引口１０３を連通したものである。このように構成した吐出部１００は、過熱蒸気ａが貫通孔１０１を通過するときにその速度が増し、ノズルチップ１０２からの吐出速度が速く、乾燥炉２内での分散度が高まるという作用をもつほか、補助吸引口から乾燥炉２内の過熱蒸気ａを吸引して前記貫通孔１０１内を流れる過熱蒸気ａに合流して吐出されるので、乾燥炉２内に対流を起こし乾燥炉２内の温度を均一化するとともの被塗装物Ａに過熱蒸気ａをまんべんなく接触させる作用をもつ。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、被塗装物Ａを吊り下げるハンガーコンベア９は、複合熱が当たりやすい状態で被塗装物Ａを支持し得るものであれば、他のものに変更してもよいほか、パンチングボード１４は、網状のものではなく、板体に多数の通気口を設けたものでもよいほか、場合によっては設けなくともよい。また、パイプ材３に導入する蒸気は水に代えてもよい。

縦断正面図。 図１のＡ−Ａ線断面図（一部の部材を省略）。 横断部分平面図（一部の部材を省略）。 吐出孔を示す拡大部分横断面図。 処理系統を示すブロック図。 吐出部の第２実施形態を示す拡大部分横断面図。 吐出部の第３実施形態を示す拡大部分横断面図

符号の説明

Ａ 被塗装物
１ 塗装用乾燥焼付装置
２ 乾燥炉
２ａ 天壁
２ｂ 側壁
３ パイプ材
４ 吐出孔
５ 過熱蒸気発生部材
６ 断熱材
７ 循環機構
８ コントローラ
９ ハンガーコンベア
１０ａ，１０ｂ パイプ材端
１１ａ，１１ｂ 電源端子
１２ 電源トランス
１３ 網目
１４ パンチングボード
１５ 吸気口
１６ 還流管
１７ 再供給口
１８ 還流ブロア
１９ フィルターボックス
２０ 電磁弁
２１ 排気管
２２ 排気処理器
２３ 排気弁
２４ 温度センサー
５０ 吐出部
５１ 貫通孔
５２ ノズルチップ
１００ 吐出部
１０１ 貫通孔
１０２ ノズルチップ
１０３ 補助吸引口