JP2009285572A - 熱風循環方式を改善した燃料節減型塗装ブース - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥工程時に熱風の循環方式を改善して乾燥效率を高めることができるし、これと併せてブース設備の規模縮小及び燃料節減によるエネルギー效率を極大化させることができる塗装ブースを提供する。
【解決手段】ブース本体１１の一側に給気チャンバ１７を配置して、乾燥工程時に給気チャンバ内で１次加熱した熱風をブース本体の上部で電気ヒーター２７で再び加熱することで、ブース内に供給される熱風の温度を均一にさせて、給気チャンバ内にダンパ２５，２６及び循環ファン１５を設置して流速を遅く調節することによって、ブース本体を通じて循環されて来る熱風だけではなく、加熱室２３の熱風を再び循環させながらこれを電気ヒーターで２次加熱して供給するようにすることで、熱損失を最大限減らしてブース本体内に供給される熱風の熱量を短時間に高めて均一に供給でき、熱風の安定的な流れを誘導して燃料節減によるエネルギー效率を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱風循環方式を改善した燃料節減型塗装ブースに関するものであり、さらに詳細には、ブース本体の一側に給気チャンバを具備して效果的な熱風循環経路を確保して、乾燥工程時に給気チャンバ内で熱風を１次加熱した後ブースの上部空間で熱風を２次電気加熱する方式を採用してブース本体と給気チャンバを循環するようになる熱風を給気チャンバ内のダンパを開いて流速を遅く調節することで給気チャンバ内で再び循環して加熱されてブース本体内に供給される熱風の熱量を短時間に高めて均一に供給して熱損失を最大限減らして熱風の安定的な流れを誘導して燃料節減によるエネルギー效率を向上させることができる熱風循環方式を改善した燃料節減塗装ブースに関するものである。

一般的に塗装ブースは、スプレー方式を利用して塗装対象製品に塗料を噴射して、適切な温度の熱風をブース内部に供給して塗装処理された製品を乾燥させるシステムでなされている。
このような塗装ブースの運転方式を説明すると次のようである。

ブース内に製品が投入されれば、自動ガンまたは作業者によってスプレー方式で塗装作業が遂行される。

この時、塗装作業の效率向上と自然乾燥を促進させるためにブース内部は外部の空気が流入されて、内部の空気が排出される過程が隋伴される。

塗装作業が完了すると、製品に対する乾燥処理(熱処理過程)が進行される。

乾燥作業は熱風供給手段の稼動によって遂行されるが、すなわち循環ファンとバーナー(軽油または電気バーナー)を稼動すると、空気はバーナー燃焼熱によって加熱されながらダクトを通じてブース上部に供給されて、続いて上部から下部に下って内部を循環しながら製品に対する乾燥を遂行した後、排気ダクトを通じて外部に排出される過程で遂行される。

しかし、上のようなブース構造と乾燥システムを有する既存大部分の塗装ブースは別途の加熱室を具備しなければならないなどブース設備の規模が全般的に大きくて、バーナー側で提供される熱風がブース内部まで供給される経路が長いためにダクト管路などを通じた熱損失が多い短所があって、乾燥作業時に熱風をずっと排出させながら乾燥作業がなされるためにエネルギー消耗が大きくて效率が落ちる短所がある。

上のような短所を改善するために熱風の循環経路を確保した後熱風を循環させる方式を採用した塗装ブースが一部提示されている。
すなわち、熱風を軽油または電気ヒーターで加熱してブース内に供給して再びブースから抜けて来た熱風を排気係または別途の加熱手段と連結して再び加熱してブース内に再供給してくれる装置も提供されているが、このような塗装ブースの場合塗装ブースと排気係(フィルター装置などを含む排気ダクト区間)または加熱手段間の経路を利用して熱風を循環させる関係で熱風の流速を速くしなければならないし、これによる熱風の流動による熱損失を減らすのに限界を有しているし、また既存軽油または電気バーナーの１次加熱に依存していて塗装ブース内の温度を熱処理に適正な温度であげてこれを均一に維持するためには最初時間が長くかかって(図３参照)、継続的にバーナーを作動しなければならないことによって相当な燃料費が消耗(図４参照)されてエネルギー節減の非效率的な問題を抱いている。

したがって、本発明はこのような点を勘案して案出したものであり、ブース本体の一側に給気チャンバを配置して、乾燥工程時に給気チャンバ内で１次加熱した熱風をブース本体の上部で電気ヒーターで再び加熱してくれることでブース内に供給される熱風の温度を均一にさせて供給することができることは勿論、給気チャンバ内にダンパ及び循環ファンを設置して流速を遅く調節することによってブース本体を通じて循環されて来る熱風だけではなく、加熱室の熱風を再び循環させながらこれを電気ヒーターで２次加熱して供給するようにすることで熱損失を最大限減らしてブース本体内に供給される熱風の熱量を短時間に高めて均一に供給することができるし、熱風の安定的な流れを誘導して燃料節減によるエネルギー效率を向上させることができる熱風循環方式を改善した燃料節減塗装ブースを提供することにその目的があるものである。

前記目的を達成するための本発明は、外部空気及び熱風の流入及び排出が可能な塗装/乾燥室及び天井空間部を有するブース本体と、内部空気の強制排出ができるようにしてフィルター装置、排気ファン、排気ダクトなどを有する排気チャンバと、外部空気の強制給気ができるようにして、フィルター装置、循環ファン、給気ダクトなどを有する給気チャンバを含む塗装ブースにおいて、前記給気チャンバはブース本体と排気チャンバとの間に配置されながらブース本体の天井側と上部ダクトによって連結されると同時に底側と排出通路及び流入口によって連結されて、ブース本体の内部と循環経路を造成することができる構造になって、内部で高さ中間を水平で横切る区画板によってバーナーが配置される上部の加熱室と循環ファンが配置される下部の給気室で区画されることを特徴とする。

また、前記給気チャンバは加熱室と給気室との間を開閉する第１ダンパ及び給気室と排出通路との間を開閉する第２ダンパをさらに含むことを特徴とする。

また、前記給気チャンバの上部ダクトにはブース本体側連結部品に電気ヒーターが設置されてバーナーによって加熱された熱風をもう一度加熱するようになされていることを特徴とする。

また、前記給気チャンバの流入口には給気室内に流入される熱風内の異物除去のためのフィルターが具備されることを特徴とする。

また、前記天井空間部の上側には長さ方向に沿って対角線方向に横切って傾斜板を設置するが、前記傾斜板は天井空間部を長さ方向に熱風が供給される前方より裏側の空間が広いように傾くように配置したことを特徴とする。

また、前記天井空間部の長さ方向に熱風が供給される後側のブース本体上には熱風吸入用の駆動ファンを具備したことを特徴とする。

本発明は、ブース本体の一側で給気チャンバを配置して、ブース本体と給気チャンバとの間に熱風が循環することができる最短距離で確保して給気チャンバ内で流速を調節して熱風を再び回転させれば暖めてくれる熱風循環経路、バーナーで１次加熱された熱風を電気ヒーターで效率的に２次加熱する熱風加熱方式などを含む燃料節減塗装ブースを提供することで、乾燥工程時熱損失を最大限減らして熱風の安定的な流れを誘導することができるし、運転費用的な側面、エネルギー節減側面などで效率化をはかることができる長所がある。

以下、添付した図面を参照して本発明を詳しく説明すると次のようである。

図１は、本発明による塗装ブースの内部構造を見せてくれる正断面図である。

図１に示すところのように、ブース本体１１の内部は作業者の出入りが可能であり、内部で直接塗装作業を遂行することができる一定な容積の塗装/乾燥室１０で造成されているし、天井部と底部にはそれぞれのフィルター２８b、２８cで仕上げされていて、天井空間部１０aを通じて入って来た空気または熱風は塗装/乾燥室１０を経由した後底を通じて抜けることができるようになる。

また、ブース本体１１の外部には給気のための給気チャンバ１７と排気のための排気チャンバ２９が設置されるが、前記給気チャンバ１７はブース本体１１の一側に位置される状態で設置されて、塗装作業時または乾燥作業時に必要な空気及び熱風を提供する役割をするようになって、前記排気チャンバ２９はブース本体１１の底部と連結される状態で設置されて塗装作業時に発生する揮発性有機化合物などを浄化させた後外部に放出する役割をするようになる。

この時の排気チャンバ２９はブース内の空気を強制排出するための排気ファン１３及び排気ダクト１４、空気中に含まれている汚染物質の浄化のためのフィルター装置１２aなどを有しているし、底部の通路を通じてブース本体１１の塗装/乾燥室１０と通じていて塗装作業時に発生するブース内の空気を吸いこんだ後外部に放出することができるようになる。

前記給気チャンバ１７と排気チャンバ２９とは、ブース本体１１の一側にそれぞれ配置されて、給気チャンバ、排気チャンバ順序で並んで配置させることもできる。

前記ブース本体１１の内部は上方天井部のフィルター２８bによって仕上げされる所定の空間部が造成されているし、この時の空間部に流入される外部の空気または熱風塗装/乾燥室１０に無難に提供されることができるし、塗装/乾燥室１０の内部に流入された熱風または空気は下側底部のフィルター２８cを通じて底部の排出通路１９に沿って進行された後給気チャンバ１７または排気チャンバ２９側に送られることができるようになる。

前記給気チャンバ１７は外部の空気を吸いこんだ後加熱してブース本体１１側に送ってくれる部分であり、ブース本体１１の一側に配置されて、ブース本体１１の天井側とは上部ダクト１８を通じて連結されて、ブース本体１１の底側とは排出通路１９及び流入口２０を通じて連結される。

前記のように、給気チャンバ１７がブース本体１１に隣接されていながら、ブース本体１１を抜けて来た空気または熱風が排出される一側区間に位置することによってブース本体１１と給気チャンバ１７との間に最短経路でなされた熱風循環経路を造成することができるようになる。

このような給気チャンバ１７とブース本体１１との間の熱風循環経路は既存排気係及び加熱手段等と連結されて熱風を加熱して供給する長いラインのダクト類などを削除することができるし、また排出される熱風の自然な流れをそのまま利用して循環させることができるので、熱損失を最大限減らすことができるし、また流れ抵抗などを最小化できるなど乾燥作業時の乾燥效率を高めることができるし、窮極的にエネルギー節減をはかることができる。

本発明の最大の特徴は、給気チャンバ１７内で熱風を１次循環加熱して、これをブース本体上部で流動時に消耗した熱量を電気ヒーターで２次加熱充電してブース内に均一に供給、持続的な温度を維持するようにしてくれることであり、これのために給気チャンバ内の熱風の流速が遅くできるように加熱室と給気室との間にダンパを具備して、この時流速の低下による１次加熱された加熱室の熱風が塗装ブースにすぐ移動されないで給気室に具備された循環ファンによって給気チャンバ、すなわち加熱室と給気室内に留まりながら再び循環加熱して上部に移動するので、２次加熱される電気ヒーター側の熱風はほとんど熱量の消耗のない状態になるので、これによるエネルギー損失を最大限に阻むことができるものである。

ここに前記給気チャンバ１７の構造は四角ボックス型でなされて、その内部は高さ中間を水平で横切る区画板２１によって上部の加熱室２３と下部の給気室２４で区画される。

また、前記給気室２４の上部一側はフィルター装置１２bを有する給気ダクト１６と連結されていて、外部の空気が給気ダクト１６を通じて給気室２４内に流入されることができるようになる。この時、給気ダクト１６内には乾燥工程時に外部空気を遮断するダンパが具備されることが望ましいであろう。

前記給気室２４と加熱室２３とは、区画板２１の一部面積が除去された形態のホールを通じてお互いに通じるようになって、特にこの時のホールには開閉可能な第１ダンパ２５が設置されていて、給気室２４から加熱室２３に流れる空気量または熱風量が調節されることができる。これに乾燥工程時ブース本体から循環されて来る熱風の流速を遅く調節することができるようになるし、また加熱室２３で加熱された空気もすぐ上部である電気ヒーター側に抜け出ないで下側給気室２４の循環ファン１５によって足踏むように留まりながら循環するようになって、下部ブース本体側から循環して来る熱風の圧に押されて徐徐に一定に上部に供給されるので、熱風の移動による熱損失を最大限減らすことができるようになる。

前記加熱室２３の上部はブース本体１１の天井部側面に延長されながらも設置される上部ダクト１８によってブース本体１１の内部で通じるようになって、前記給気室２４の下部には流入口２０が形成されていて、その底部を通り過ぎる排出通路１９側と通じるようになる。

この時、前記流入口２０には汚染物質除去のためのフィルター２８aが設置されている同時にフィルター２８a上部に開閉可能な第２ダンパ２６が設置されていて、乾燥作業時に循環される空気の清浄度を高めることができるし、また流入口２０を通じて給気室２４内に流入される熱風量が調節されることができる。

前記第１ダンパ２５と第２ダンパ２６は循環する熱風の流速を調節してくれる機能、すなわち流速を遅く調節するようになるが、熱風の流速が従来のように速くなれば加熱された熱風のエネルギーが移動時に消尽するようになって、これを満たすための方法として既存バーナーの火力を高めなければならない手段しかないところ、これによる燃料消耗によるエネルギー消費量が多くなってブース本体内の供給される熱風温度も不均一になって、乾燥不良などの問題が発生する恐れがあるために各ダンパらの開閉量を制御して熱風の流速を最適の状態で遅く維持してくれることが望ましい。

このようなダンパらは塗装設備の制御盤から信号を受けて動作されながらその開閉量が制御されることができるし、このようなダンパの動作制御などは当該技術分野で通常的に知られている方法なら特別に制限されないで採択されることができる。

また、前記加熱室２３と給気室２４には、バーナー２２と循環ファン１５が設置されているし、これによって乾燥工程時に前記第１、２ダンパ２５、２６が開かれて循環ファン１５が稼動すると排出通路１９及び流入口２０を通じて循環する熱風が給気室２４と加熱室２３を経って上部ダクト１８を通じてブース本体１１の天井部に再び送られることができるようになる。この時、前記給気室２４と加熱室２３との間の第１ダンパの調節によって循環される熱風の流速を遅く調節するようになるので、加熱室２３の１次加熱された熱風はすぐ上部に抜け出ることができずに、下側循環ファン１５によって給気チャンバ１７内に留まって循環して下のブース本体側から戻る熱風圧によって徐徐に上方へ移動するようになるので、バーナー２２の燃料消耗量及び熱損失を最大抑制することができるようになるし、上側に移動される熱風は前記電気ヒーター２７で再び消耗した熱量を補いながら暖めてくれるようになるので、塗装ブース内に進行される熱風のエネルギー損失を最大限阻むことができるようになる。

この時の電気ヒーター２７はバーナー２２によって熱風の温度が適正水準まで上がればこの時から稼動され始めながら、適正水準の熱風の温度を一定に維持させてくれる役割をするようになるので、継続的なバーナーの使用によるエネルギーの無駄使いを阻んでより效率的にブースを運転することができるようになる。また、前記電気ヒーター２７は熱風の高い温度をあげることはできないが、熱風の一定温度をあげるには価格対比エネルギー消耗量が少ないので、本発明に適用するのに相当な利点がある。

一方、本発明は天井部に供給される熱風が天井空間部１０aの前、裏側で均一に塗装/乾燥室内に流入されることができるようにする傾斜板３０と駆動ファン３１を具備している。

前記傾斜板３０は天井空間部１０aの上側には長さ方向に沿って対角線方向に横切って設置されて、天井空間部１０aを長さ方向に熱風が供給される前方より裏側の空間が広いように傾くように配置する。

これによって熱風が流入される前方より裏側空間に熱風がさらに存在しているから塗装/乾燥室内に流入される熱風の温度はほとんど類似になる。すなわち、天井空間部１０aの後方へ熱風が流れながら消耗する熱量を広い空間部の熱風が取り返しするようになるので、塗装/乾燥室内の長さ方向の前、後側に流入される熱風の温度を均一になすことができるようになる。

この時、前記天井空間部１０aの長さ方向に熱風が供給される後側のブース本体１１上には熱風吸入用の駆動ファン３１を具備していて、天井空間部１０aの長さ方向裏側まで熱風がなだらかに供給される。ここで駆動ファン３１の作動によって天井空間部１０a内の熱風は停滞されることがなしに徐徐に塗装/乾燥室内に流入されるので、空間部内の熱風は渦流を起こしながら相互混合して前、裏側がほとんど等しい温度を維持することができるようになる。

図２は、本発明による塗装ブースの乾燥作業時の状態を見せてくれる正断面図である。

図２に示すところのように、塗装作業時の空気の流れを説明すると、排気ファン１３の稼動によって給気チャンバ１７内に流入される空気は給気ダクト１６→給気室２４→加熱室２３→上部ダクト１８→ブース本体１１→排出通路１９を経由して排気チャンバ２９にすぐ送られた後外部に放出される。

この時の給気ダクト１６内のダンパは開かれた状態であり、バーナー２２及びヒーター２７は作動していないし、第１ダンパ２５は開かれた状態を、第２ダンパ２６は閉まった状態を維持するようになる。

一方、乾燥作業時の状態を説明すると、給気ダクト１６内のダンパを閉めた状態で給気チャンバ１７内の第１ダンパ２５、第２ダンパ２６らが開かれた状態を維持することによって給気室２４→加熱室２３→上部ダクト１８→ブース本体１１→排出通路１９→流入口２０→給気室２４で通じる熱風循環経路が作られる。

したがって、加熱室２３のバーナー２２が稼動されながら熱風は塗装/乾燥室１０の上部に供給される。

続いて、循環ファン１５の稼動とともにブース本体１１内の熱風は給気室２４→加熱室２３→上部ダクト１８→ース本体１１→排出通路１９→流入口２０→給気室２４につながる循環経路に沿って循環されながら製品を乾燥させることができるようになる。

この時、第１ダンパ２５を作動して循環される熱風の流速を遅く調節すると加熱室２３の熱風は上部にすぐ移動しないで下側循環ファン１５によって下方へ留まりながら循環されながら、再び上方へ移動することによってバーナー２２の火力を高める必要なしに熱損失を最大限減らした状態で上部に熱風を移動させて、これに少なく消耗された熱量を燃料消費が少ない電気ヒーター２７で補って塗装ブース内に熱風を適正温度で均一に供給することができるようになるので、熱效率の活用及び燃料節減によるエネルギー效率を極大化させることができるようになる。

このようにバーナー２２と電気ヒーター２７を適切に稼動すると、図３の実験図表のように既存軽油(Ａ)及び電気(Ｂ)を利用する塗装ブースより本発明の軽油と電気(Ｃ)を混用する塗装ブース内の適正な乾燥温度を早い時間以内に確保することができるし、均一に維持(１３分以後)することができて、またブース本体１１と給気チャンバ１７との間に続いて熱風を循環させながら乾燥を遂行することで、熱損失を最小化しながら效果的な乾燥作業を遂行することができるようになる。

このような本発明は、図４のように現在実施されている既存他の一般ブースと燃料(軽油及び電気)算出を比べて見てもほとんど年間７０〜８０％のエネルギー節減效率を得ることができることを分かる。

以上、ここでは本発明を特定実施例に関して図示して説明したが、本発明がそれに限定されるものではなくて、以下の特許請求範囲は本発明の精神と分野を離脱しない限度内で本発明が多様に改造及び変形されることができるということを、当業界で通常の知識を有した者が容易に分かる。

本発明による塗装ブースの内部構造を見せてくれる正断面図である。 本発明による塗装ブースの乾燥作業時の状態を見せてくれる正断面図である。 本発明による塗装ブースの実験図表である。 本発明による塗装ブースと一般ブースとのエネルギー節減算出比較表である。

符号の説明

１０ 塗装/乾燥室
１１ ブース本体
１２a、１２b フィルター装置
１３ 排気ファン
１４ 排気ダクト
１５ 循環ファン
１６ 給気ダクト
１７ 給気チャンバ
１８ 上部ダクト
１９ 排出通路
２０ 流入口
２１ 区画板
２２ バーナー
２３ 加熱室
２４ 給気室
２５ 第１ダンパ
２６ 第２ダンパ
２７ ヒーター
２８a、２８b、２８c フィルター
２９ 排気チャンバ
３０ 傾斜板
３１ 駆動ファン

Claims (6)

1. 外部空気及び熱風の流入及び排出が可能な塗装/乾燥室１０及び天井空間部１０aを有するブース本体１１と、内部空気の強制排出ができるようにしてフィルター装置１２a、排気ファン１３、排気ダクト１４などを有する排気チャンバ２９と、外部空気の強制給気ができるようにしてフィルター装置１２b、循環ファン１５、給気ダクト１６などを有する給気チャンバ１７を含む塗装ブースにおいて、
   前記給気チャンバ１７はブース本体１１と排気チャンバ１４との間に配置されながらブース本体１１の天井側と上部ダクト１８によって連結される同時に底側と排出通路１９及び流入口２０によって連結されてブース本体１１の内部と循環経路を造成することができる構造になって、内部で高さ中間を水平で横切る区画板２１によってバーナー２２が配置される上部の加熱室２３と循環ファン１５が配置される下部の給気室２４に区画されることを特徴とする熱風循環方式を改善した燃料節減型塗装ブース。
2. 前記給気チャンバ１７は加熱室２３と給気室２４との間を開閉する第１ダンパ２５及び給気室２４と排出通路１９との間を開閉する第２ダンパ２６をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の熱風循環方式を改善した燃料節減型塗装ブース。
3. 前記給気チャンバ１７の上部ダクト１８にはブース本体１１側の連結部品に電気ヒーター２７が設置されてバーナーによって加熱された熱風をもう一度加熱するようになされたことを特徴とする請求項１に記載の熱風循環方式を改善した燃料節減型塗装ブース。
4. 前記給気チャンバ１７の流入口２０には給気室２４内に流入される熱風内の異物除去のためのフィルター２８aが具備されることを特徴とする請求項１に記載の熱風循環方式を改善した燃料節減型塗装ブース。
5. 前記天井空間部１０aの上側には長さ方向に沿って対角線方向に横切って傾斜板３０を設置するが、前記傾斜板３０は天井空間部１０aを長さ方向に熱風が供給される前方より裏側の空間が広いように傾くように配置したことを特徴とする請求項１に記載の熱風循環方式を改善した燃料節減型塗装ブース。
6. 前記天井空間部１０aの長さ方向に熱風が供給される後側のブース本体１１上には熱風吸入用の駆動ファン３１を具備したことを特徴とする請求項１に記載の熱風循環方式を改善した燃料節減型塗装ブース。

Images