JP2020020536A - 熱回収装置及び電着塗装システム - Google Patents

Abstract

【課題】廃熱利用による加熱対象への加熱量の細かい調整を可能にする。【解決手段】本発明の熱回収装置７０は、乾燥室２５の排気ダクト２９の２位置間を連絡する排気バイパスダクト３０を通過する空気の熱が、温水巡回パイプ４４を巡回する温水槽４０の温水に熱交換器４８を介して付与される。その排気バイパスダクト３０に流れる空気の配分がバルブ２９Ｓ，３０Ｓにて変更可能になっている。また、温水巡回パイプ４４のうち熱交換器４８より下流側には、ヒートシンク４６を有する温水バイパスパイプ４９が備えられ、その温水バイパスパイプ４９に流れる温水の配分もバルブ４４Ｓ，４９Ｓにて変更可能になっている。これにより、廃熱利用によって加熱される温水に対する加熱量と放熱量との両方を調整することができ、細い調整が可能になる。【選択図】図１

Description

本開示は、工場の設備内で発生する廃熱を利用する熱回収装置及びそのような熱回収システムを備える電着塗装システムに関する。

従来、この種の熱回収装置として、乾燥室から排出される空気の熱を利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５８３０５６３号公報(段落［００７６］）

ところで、上述した従来の熱回収装置では、廃熱利用による加熱対象への加熱量の細かい調整が困難であるという問題があり、その解決が求められている。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、第１ヒータにて加熱される温水を貯留する温水槽と、第２ヒータにて内部を加熱される乾燥室とを有する設備に適合するように設けられ、前記乾燥室から大気へと排出される空気の熱で前記温水槽の温水を加熱する熱回収装置において、前記乾燥室から大気へと排出される空気が通過する排気ダクトと、前記排気ダクトの２位置間を連絡する排気バイパスダクトと、前記温水槽の温水が巡回する温水巡回パイプと、前記温水巡回パイプの途中部分に設けられ、前記排気バイパスダクトの空気の熱を前記温水巡回パイプの温水に吸熱させる熱交換器と、前記温水巡回パイプのうち前記熱交換器より下流側の２位置間を連絡するか、又は、前記温水巡回パイプのうち前記熱交換器より下流側の１位置と前記温水槽との間を連絡する温水バイパスパイプと、前記温水バイパスパイプに設けられたヒートシンクと、前記排気ダクトから前記排気バイパスダクトに流れる空気の配分を変更するための第１の配分変更用バルブと、前記温水巡回パイプから前記温水バイパスパイプに流れる水の配分を変更するための第２の配分変更用バルブと、を備える熱回収装置である。

請求項２の発明は、前記ヒートシンクに向けて送風する冷却ファンを備える請求項１に記載の熱回収装置である。

請求項３の発明は、前記温水槽の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出結果が、予め設定された設定温度になるように前記第１ヒータによる加熱量を制御する制御部と、を備える請求項１又は２に記載の熱回収装置である。

請求項４の発明は、請求項３に記載の熱回収装置と、電着塗装用の液体を貯留した電着槽と、電着塗装の前処理用の液体を貯留する複数の液体槽と、前記複数の液体槽の液体が巡回する複数の液体巡回パイプと、前記温水槽の温水が巡回する複数の加熱用温水巡回パイプと、前記複数の液体巡回パイプと前記複数の加熱用温水巡回パイプとの間で熱交換を行うための複数の熱交換器と、前記ワークを前記液体槽、前記電着槽、前記乾燥室へと搬送するワーク搬送装置と、を備える電着塗装システムである。

請求項５の発明は、前記制御部は、前記ワーク搬送装置及び前記第２ヒータが停止状態から始動される前に、前記第１ヒータを始動して前記温水槽の温水を予め設定された基準温度になるまで加熱する請求項４に記載の電着塗装システムである。

［請求項１の発明］
請求項１の熱回収装置では、乾燥室の空気が排出される排気ダクトの２位置間を連絡する排気バイパスダクトが設けられている。そして、排気バイパスダクトを通過する空気の熱が、温水巡回パイプを巡回する温水槽の温水に熱交換器を介して付与され、廃熱利用が図られる。ここで、排気ダクトから排気バイパスダクトに流れる空気の配分が第１の配分変更用バルブにて変更可能になっている。また、温水巡回パイプのうち熱交換器より下流側には、ヒートシンクを有する温水バイパスパイプが備えられ、温水巡回パイプから温水バイパスパイプに流れる温水の配分も第２の配分変更用バルブにて変更可能になっている。これらにより、廃熱利用によって加熱される温水に対する加熱量と放熱量との両方を調整することができ、廃熱利用による熱量を従来より細かく調整することができる。

［請求項２の発明］
請求項２の熱回収装置では、ヒートシンクに向けて送風する冷却ファンが備えられているので、その冷却ファンのオンオフによっても温水の放熱量を調整することができる。

［請求項３の発明］
請求項３の熱回収装置では、制御部による第１ヒータの制御により、温水槽の温水が設定温度に維持される。

［請求項４の発明］
請求項４の電着塗装システムによれば、省エネが図られ、電着塗装に費用が抑えられる。

［請求項５の発明］
請求項５の電着塗装システムでは、ワーク搬送装置及び第２ヒータが停止状態から始動される前に、第１ヒータを始動して温水槽の温水を予め設定された基準温度になるまで加熱するので、ワーク搬送装置及び第２ヒータを始動してからワークへの電着塗装を開始するまので時間を短くすることができる。

第１実施形態に係る電着塗装システムの概念図 起動制御プログラムのフローチャート 切替制御プログラムのフローチャート 冷却装置の斜視図

［第１実施形態］
以下、図１〜図４に示された電着塗装システム１０の第１実施形態について説明する。この電着塗装システム１０が有するワーク搬送装置１１は、レール１２に沿って複数のリフト１３が一定間隔を空けて移動する構造になっている。また、レール１２は環状をなし、その一部に沿って電着塗装ライン１５が設けられている。そして、自動車のボディやドア等の部品がワーク９０としてリフト１３に吊されて搬送される。

電着塗装ライン１５は、電着塗装技術において公知な脱脂処理、洗浄処理、化成処理、電着処理、焼付処理を順次行うために、脱脂槽２１、洗浄槽２２、化成処理槽２３、電着槽２４及び乾燥室２５を有する。なお、脱脂槽２１、洗浄槽２２及び化成処理槽２３が、請求項４の「複数の液体槽」に相当する。また、脱脂槽２１、洗浄槽２２、化成処理槽２３、電着槽２４を区別しない場合には、「各槽２１，２２，２３，２４」等のように簡略して記載する。

ワーク９０は、ワーク搬送装置１１による搬送中に各槽２１，２２，２３，２４の各液内を浸漬された状態で通過し、前述した脱脂処理、洗浄処理、化成処理、電着処理がワーク９０に施されると共に、乾燥室２５を通過して塗装膜の焼き付け処理が行われる。そのために、各槽２１，２２，２３，２４には、例えば、４０〜８０［キロリットル］の液体が収容されている。また、電着槽２４には、その内部と上方とに図示しない電極が備えられ、それら１対の電極の間に電圧が印加されている。そして、ワーク９０が電着槽２４に浸漬されているときに、電着槽２４の上方の電極にリフト１３が接触するようになっている。なお、各槽間には、各槽の液体を洗い流すためのシャワー２６が設けられている。

また、電着槽２４内の液体の温度は、例えば、約３０℃に設定され、脱脂槽２１、洗浄槽２２、化成処理槽２３内の液体の温度は、例えば約４０℃に設定されている。また、乾燥室２５内の空気の温度は２００℃に設定されている。電着塗装システム１０には、各槽２１，２２，２３，２４内の液体及び乾燥室２５内の空気を上記設定温度に維持するために、以下の構成が備えられている。

乾燥室２５には、加熱用巡回ダクト２７が接続されている。加熱用巡回ダクト２７は、乾燥室２５の２位置の間を連絡し、途中にフィルタ２７Ｂとヒータ２７Ｃ（請求項１の「第２ヒータ」に相当する）とブロアー２７Ａとを有する。そして、ブロアー２７Ａにより乾燥室２５内の空気がフィルタ２７Ｂを通してヒータ２７Ｃに取り込まれ、加熱されて乾燥室２５に戻される。また、電着塗装システム１０の制御部３１は、乾燥室２５に備えた温度センサ２５Ｔの検出結果と設定温度（２００℃）との偏差に基づいてヒータ２７Ｃの出力を変更し、乾燥室２５内の空気が設定温度になるようにフィードバック制御を行っている。

加熱用巡回ダクト２７のうち乾燥室２５への温風排出口の近傍には、吸気ダクト２８が接続されると共に、乾燥室２５のうち加熱用巡回ダクト２７の温風排出口から離れた位置には、排気ダクト２９が接続されている。また、吸気ダクト２８には、ブロアー２８Ａとフィルタ２８Ｂとが備えられ、排気ダクト２９には、ファン２９ＡとＶＯＣ除去装置２９Ｄとが備えられている。そして、吸気ダクト２８にて外気を取り込み、排気ダクト２９にて乾燥室２５内の空気の一部を、ＶＯＣ成分を除去して大気に排出する。このようにして、乾燥室２５内の空気の一部がフレッシュな空気に入れ替えられ、乾燥室２５内のＶＯＣ濃度の上昇が抑えられている。

電着槽２４には、例えばヒートポンプ６２が備えられ、内部の液体を加熱及び冷却することができる。そして、制御部３１が、電着槽２４に備えた温度センサ２４Ｔの検出結果と設定温度（３０℃）との偏差に基づいてヒートポンプ６２の出力を変更し、電着槽２４内の液体が設定温度になるようにフィードバック制御している。

脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３の液体は、それら共通して設けられた温水槽４０内の温水によって加熱される。具体的には、温水槽４０には、例えば、１０〜５０［キロリットル］）が温水が貯留されている。その温水の温度は、脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３の各液体の温度より高い、例えば、７０℃に設定されている。

温水槽４０には、脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３の加熱用に３つの温水巡回パイプ４１が接続されている。それら温水巡回パイプ４１は、途中にポンプ４１Ａを備え、温水槽４０内の温水を取り込んで温水槽４０に帰還させる構造（即ち、温水槽４０の温水が巡回する構造）をなしている。

これに対し、脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３には、温水巡回パイプ４１と同様に、ポンプ５１Ａを途中に備える吸熱用の液体巡回パイプ５１がそれぞれ設けられている。そして、脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３の各液体巡回パイプ５１の途中部分と各温水巡回パイプ４１の途中部分とが共通の熱交換器４５に接続されている。

熱交換器４５には、温水巡回パイプ４１の温水が通過する流路４５Ａと液体巡回パイプ５１の液体が通過する流路４５Ｂとが隔絶された状態で隣接配置されている。これにより、液体巡回パイプ５１内の液体と温水巡回パイプ４１内の温水との間で熱交換が行われ、脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３内の液体が温水槽４０の温水によって加熱される。

また、脱脂槽２１，洗浄槽２２、化成処理槽２３には、それぞれ温度センサ２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔが備えられている。そして、制御部３１は、それら温度センサ２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔの検出結果に基づいて、脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３内の液体が４０℃になるようにポンプ４１Ａ，５１Ａをオンオフ制御する。具体的には、制御部３１は、脱脂槽２１内の液体が４０℃未満である場合には、脱脂槽２１に係るポンプ４１Ａ，５１Ａをオンし、４０℃以上になったらそれらポンプ４１Ａ，５１Ａをオフするオンオフ制御を行う。制御部３１は、洗浄槽２２、化成処理槽２３に関しても同様にポンプ４１Ａ，５１Ａをオンオフ制御する。

温水槽４０にも温度センサ４０Ｔが備えられている。また、温水槽４０内の温水は、ヒートポンプ６１（請求項１の「第１ヒータ」に相当する）と、乾燥室２５から排出される空気の熱を利用する熱回収装置７０とによって加熱される。熱回収装置７０には、温水槽４０内の温水が巡回する吸熱用の温水巡回パイプ４４と、乾燥室２５からの空気が通過する排気バイパスダクト３０とが備えられている。その吸熱用の温水巡回パイプ４４は、前述の加熱用の温水巡回パイプ４１と同様に、途中にポンプ４４Ａを有している。一方、排気バイパスダクト３０は、前述の排気ダクト２９の２位置間を連絡してなる。そして、排気バイパスダクト３０と温水巡回パイプ４４の途中部分が共通の熱交換器４８に接続されている。熱交換器４８は、温水巡回パイプ４４の温水が通過する流路４８Ａと排気バイパスダクト３０の空気が通過する流路４８Ｂとが隔絶された状態で隣接配置されている。これにより、温水巡回パイプ４４内の温水と排気バイパスダクト３０内を空気との間で熱交換が行われ、乾燥室２５からの廃熱によって温水槽４０の温水が加熱される。

熱回収装置７０には、温水巡回パイプ４４のうち熱交換器４８より下流側の２位置の間を連絡する温水バイパスパイプ４５が設けられている。また、温水バイパスパイプ４５の途中にはヒートシンク４６が設けられ、そのヒートシンク４６に冷却ファン４７が対向配置されている。

詳細には、温水バイパスパイプ４５の一部は、図４に示した空冷装置８０の中継パイプ８３等を含んで構成されている。その空冷装置８０は、前面全体が開口した箱形ケース８５を備える。また、箱形ケース８５の後面には円形窓８５Ａが形成され、冷却ファン４７が円形窓８５Ａ内で回転するように取り付けられている。そして、冷却ファン４７が回転することで、箱形ケース８５の前面全体から空気が取り込まれて円形窓８５Ａから排出される。なお、箱形ケース８５の前面全体は、フィルタ８６で覆われている。

箱形ケース８５の一側部には、中継タンク８１が備えられている。中継タンク８１は、箱形ケース８５の一側面全体に重なる縦長の直方体状をなし、内部を仕切壁８１Ｃによって前側中継室８１Ａと後側中継室８１Ｂとに２分割されている。そして、例えば、水平面内でＵ字状に屈曲した複数の中継パイプ８３が、それらの一端と他端とを前側中継室８１Ａと後側中継室８１Ｂとに接続された状態で箱形ケース８５内に上下に並べて収容されている。また、前側中継室８１Ａ及び後側中継室８１Ｂからそれぞれ接続パイプ８２Ａ，８２Ｂが延び、それらが温水巡回パイプ４４の２位置に接続されている。そして、これら接続パイプ８２Ａ，８２Ｂと中継タンク８１と複数の中継パイプ８３とから前述の温水バイパスパイプ４５が構成されている。また、箱形ケース８５内には、複数のアルミ板８４が間隔を空けて並べられかつ複数の中継パイプ８３に当接した状態に取り付けられて前記ヒートシンク４６が構成されている。

排気ダクト２９、排気バイパスダクト３０、温水巡回パイプ４４、温水バイパスパイプ４５にはバルブ２９Ｓ，３０Ｓ，４４Ｓ，４５Ｓが設けられている。排気ダクト２９のバルブ２９Ｓは、排気バイパスダクト３０が接続された２位置の間に配置されている。同様に、温水巡回パイプ４４のバルブ４４Ｓは、温水バイパスパイプ４５が接続された２位置の間に配置されている。また、排気バイパスダクト３０のバルブ３０Ｓは、熱交換器４８より上流側に配置され、温水バイパスパイプ４５のバルブ４５Ｓは、ヒートシンク４６より上流側に配置されている。これらバルブ２９Ｓ，３０Ｓ，４４Ｓ，４５Ｓは、例えば、手動により弁解度を変更して流量を調整することができるようになっている。

電着塗装システム１０の制御部３１は、熱回収装置７０の「制御部」を兼ねている。そして、電着塗装システム１０が起動されると、制御部３１に備えたＣＰＵ３２が図２に示した起動制御プログラムＰＧ１と図３に示した切替制御プログラムＰＧ２とを所定周期で繰り返して実行する。また、ＣＰＵ３２は、起動時に後述するフラグＦＬＧ１〜３を「０」にリセットする。（なお、フラグＦＬＧ１〜３は、単に「ＦＬＧ１〜３」等と記載する。

図２に示すように、起動制御プログラムＰＧ１が実行されると、ＦＬＧ１が「１」か否かが判別され（Ｓ１１）、ＦＬＧ１が「１」でない場合には（Ｓ１１でＮＯ）、温度センサ４０Ｔにて検出される温水槽４０の温水の温度Ｔ１（以下、単に「温水温度Ｔ１」という）が、設定温度の７０℃より低い基準温度としての例えば６０℃以下であるか否かが判別される（Ｓ１２）。ここで、温水温度Ｔ１が６０℃以下である場合には（Ｓ１２でＹＥＳ）、温水槽４０のヒートポンプ６１が最大出力で駆動を開始されると共に（Ｓ１３）、電着槽２４内の液体が設定温度（３０℃）になるようにヒートポンプ６２によるフィードバック制御が開始され（Ｓ１４）、起動制御プログラムＰＧ１を抜ける。

一方、温水温度Ｔ１が６０℃を超えた場合には（Ｓ１２でＮＯ）、脱脂槽２１、洗浄槽２２，化成処理槽２３の各液体が設定温度である４０℃になるように、前述したポンプ４１Ａ，５１Ａのオンオフ制御が開始される（Ｓ１５）。

次いで、温水槽４０のヒートポンプ６１が、前述の最大出力の駆動から、温水温度Ｔ１と設定温度（７０℃）との偏差に基づいたフィードバック制御に切り替えられ（Ｓ１６）。次いで、乾燥室２５内の空気の温度と設定温度（２００℃）との偏差に基づいて乾燥室２５のヒータ２７Ｃ及びブロアー２７Ａの出力が変更されるフォードバック制御が開始される（Ｓ１７）。そして、ＦＬＧ１に「１」がセットされる（Ｓ１８）。

次いで、ＦＬＧ２が「１」であるか否かが判別される（Ｓ１９）。また、前述のＦＬＧ１の判別処理（Ｓ１１）で、ＦＬＧ１が「１」であった場合には（Ｓ１１でＹＥＳ）、直ちにこのＦＬＧ２の判別処理（Ｓ１９）が行われる。

ＦＬＧ２が「１」であった場合には（Ｓ１９でＹＥＳ）、直ちにこの起動制御プログラムＰＧ１を抜ける。一方、ＦＬＧ２が「１」でない場合には（Ｓ１９でＮＯ）、温度センサ２５Ｔにて検出される乾燥室２５の空気の温度Ｔ２（以下、単に「空気温度Ｔ２」という）が２００℃以上であるか否かが判別される（Ｓ２０）。ここで、空気温度Ｔ２が２００℃未満である場合には（Ｓ２０でＮＯ）、起動制御プログラムＰＧ１から抜ける。

一方、空気温度Ｔ２が２００℃以上である場合には（Ｓ２０でＹＥＳ）、吸気ダクト２８及び排気ダクト２９のブロアー２８Ａ，２９Ａ及び冷却ファン４７が起動される（Ｓ２１）。次いで、吸熱用の温水巡回パイプ４４のポンプ４４Ａのオンオフ制御が開始される（Ｓ２２）。具体的には、温水槽４０の温水が７０℃未満である場合にはポンプ４４Ａがオンし、７０℃以上になったらポンプ４４Ａをオフするオンオフ制御が開始される。

そして、ワーク搬送装置１１が起動されて（Ｓ２３）、電着塗装システム１０全体が稼働し、ＦＬＧ２に「１」がセットされ（Ｓ２４）、この起動制御プログラムＰＧ１を抜ける。なお、電着槽２４における１対の電極への電圧の印加は、ワーク９０が電着槽２４に到達してから開始される。

この起動制御プログラムＰＧ１により、電着塗装システム１０の各部位の立ち上りに要する時間が長い部位ほど先に起動され、電着塗装システム１０の全ての部位を同時に起動した場合の無駄な待ち時間を削減することができる。

図３に示すように、切替制御プログラムＰＧ２では、最初にＦＬＧ１，ＦＬＧ２が共に「１」であるか否かが判別され（Ｓ３０）、ＦＬＧ１とＦＬＧ２とが共に「１」でない場合には、直ちにこの切替制御プログラムＰＧ２から抜ける（Ｓ３０でＮＯ）。ＦＬＧ１とＦＬＧ２とが共に「１」である場合には（Ｓ３０でＹＥＳ）、ＦＬＧ３が「１」であるか否かが判別され（Ｓ３１）、ＦＬＧ３が「１」でない場合は（Ｓ３１でＮＯ）、前述した温水槽４０のヒートポンプ６１によるフィードバック制御が停止される（Ｓ３２）。そして、温水温度Ｔ１が８０℃以上であるか否かが判別され（Ｓ３３）、温水温度Ｔ１が８０℃以上である場合は（Ｓ３３でＹＥＳ）、第１警告処理が行わ（Ｓ３４）、切替制御プログラムＰＧ２から抜ける。

温水温度Ｔ１が８０℃以上でない場合には（Ｓ３３でＮＯ）、警告処理を行わずに、温水温度Ｔ１が６０℃以上であるか否かが判別され（Ｓ３５）、温水温度Ｔ１が６０℃以上である場合は（Ｓ３５でＹＥＳ）、直ちにこの切替制御プログラムＰＧ２を抜ける。

一方、温水温度Ｔ１が６０℃未満である場合には（Ｓ３５でＮＯ）、前述の第１警告処理と異なる第２警告処理が行われる（Ｓ３６）。そして、前述した温水槽４０のヒートポンプ６１によるフィードバック制御が再開され（Ｓ３７）、ＦＬＧ３に「１」がセットされてから（Ｓ３８）、この切替制御プログラムＰＧ２を抜ける。

なお、第１警告処理は、例えば、排気バイパスダクト３０に備えた第１警告灯の点灯によって行われ、第２警告処理は、例えば、排気バイパスダクト３０に備えた第１警告灯とは別の第２警告灯の点灯によって行われる。また、第１及び第２の警告灯の点灯は、例えば、排気バイパスダクト３０に備えたリセットボタンの操作によって解除（消灯）される。

前述のＦＬＧ３の判別処理で、ＦＬＧ３が「１」である場合は、温水温度Ｔ１が７０℃以上であるか否かが判別される（Ｓ３９）。そして、温水温度Ｔ１が７０℃以上でない場合には（Ｓ３９でＮＯ）、直ちにこの切替制御プログラムＰＧ２を抜け、７０℃以上である場合には（Ｓ３９でＹＥＳ）、ＦＬＧ３を「０」にリセットしてから（Ｓ４０）、この切替制御プログラムＰＧ２を抜ける。

この切替制御プログラムＰＧ２により、温水温度Ｔ１の温度変動が６０℃以上に維持されている間は、ヒートポンプ６１によるフィードバック制御とポンプ４４Ａのオンオフ制御とのうちポンプ４４Ａのオンオフ制御のみが行われる。そして、温水温度Ｔ１が、一度６０℃未満になると７０℃以上になるまで、ヒートポンプ６１によるフィードバック制御とポンプ４４Ａのオンオフ制御との両方が行われる。

本実施形態の電着塗装システム１０の構成に関する説明は以上である。次に、この電着塗装システム１０の作用効果について説明する。本実施形態の電着塗装システム１０では、乾燥室２５内のＶＯＣ濃度を抑えるために乾燥室２５内から排出される空気の熱、即ち、廃熱を利用して温水槽４０の温水を加熱することができ、省エネが図られる。ここで、廃熱利用による温水の加熱量が過剰であると、温水温度Ｔ１の変化の振幅が大きくなる。即ち、温水温度Ｔ１が不安定になる。一方、廃熱利用による加熱量が過小であると、ヒートポンプ６１を頻繁に駆動することにあり、省エネ効果が低下する。これらに対し、本実施形態の電着塗装システム１０では、廃熱利用による加熱量が過剰及び過小な場合に警告が出力されるので、その警告が減るように、廃熱利用による加熱量を調整することができる。

具体的には、乾燥室２５からの廃熱を付与するための排気バイパスダクト３０を流れる空気の流量は、バルブ２９Ｓ，３０Ｓ（請求項１の「第１の配分変更用バルブ」に相当する）にて変更可能になっている。これにより、廃熱利用による加熱量を調整することができる。また、廃熱を受ける吸熱用の温水巡回パイプ４４には、熱交換器４８より下流側にヒートシンク４６を有する温水バイパスパイプ４５が備えられている。そして、温水バイパスパイプ４５を流れる温水の流量がバルブ４４Ｓ，４５Ｓ（請求項１の「第２の配分変更用バルブ」に相当する）にて変更可能になっている。これにより温水の放熱量を調整することができる。また、ヒートシンク４６に向けて送風する冷却ファン４７が備えられているので、その冷却ファン４７のオンオフによっても温水の放熱量を調整することができる。

このように、本実施形態の電着塗装システム１０に備えた熱回収装置７０によれば、廃熱利用によって加熱される温水に対する加熱量と放熱量との両方を調整することができ、廃熱により温水槽４０の温水に付与される熱量を従来より細かく調整することができる。これにより、廃熱の利用率が高い温水の温度維持が可能になり、省エネ効果を高くすることができる。従って、本実施形態の電着塗装システム１０によれば、電着塗装に費用が抑えられる。また、廃熱の熱量が不足している場合には、ヒートポンプ６１を利用するので温水槽４０の温水の温度が安定し、電着塗装の前処理の品質も安定する。さらに、この電着塗装システム１０では、ワーク搬送装置１１及び乾燥室２５のヒータ２７Ｃが停止状態から始動される前に、温水槽４０のヒートポンプ６１を始動して温水槽４０の温水を予め設定された基準温度（６０℃）になるまで加熱してから、ワーク搬送装置１１等を始動するので、電着塗装システム１０の全ての部位を同時に起動した場合の無駄な待ち時間を削減することができ、この点においても省エネを図ることができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、第１実施形態の電着塗装システム１０とは制御方法のみが異なる。即ち、前記第１実施形態の電着塗装システム１０では、通常は、乾燥室２５からの廃熱を利用した温水巡回パイプ４４のポンプ４４Ａのオンオフ制御のみで温水槽４０の温水の温度が設定温度（７０℃）に維持されるように制御し、廃熱による熱量が不足している場合にのみヒートポンプ６１によるフィードバック制御を行っていたが、本実施形態では、敢えて廃熱による熱量が僅かに不足するように設定し、バルブ２９Ｓ，３０Ｓ，４４Ｓ，４５Ｓの開度が調子され、その不足分がヒートポンプ６１による加熱で補われ、温水槽４０内の温度が設定温度に維持されるように制御している。このような構成であっても、熱回収装置７０を備えていれば、廃熱により温水槽４０の温水に付与される熱量を従来より細かく調整することができるので、廃熱の利用率が高い温水の温度維持が可能になり、省エネ効果を高くすることができる。

［他の実施形態］
（１）前記実施形態の熱回収装置７０は、電着塗装システム１０に含まれる乾燥室２５と温水槽４０との間で廃熱利用を行っていたが、電着塗装システム以外のシステムに含まれる２つの設備の間で廃熱利用を行うものや、別々のシステム又は別々の製造ラインを構成する２つの設備の間の廃熱利用を行うために利用してもよい。

（２）前記実施形態のバルブ２９Ｓ，３０Ｓ，４４Ｓ，４５Ｓは、流量を変更可能なバルブであったが、それらバルブは、流量調整が不可能で単に開状態と閉状態とに切り替わるものであってもよい。また、排気ダクト２９及び温水巡回パイプ４４のバルブ２９Ｓ，４４Ｓを廃止して、排気バイパスダクト３０のバルブ３０Ｓと温水バイパスパイプ４５のバルブ４５Ｓのみを備えた構成としてもよい。さらには、排気バイパスダクト３０と排気ダクト２９との共通接続部分と、温水巡回パイプ４４と温水バイパスパイプ４５との共通接続部分とに３方弁構造のバルブを備えた構成としてもよい。

（３）前記第１実施形態では、温水バイパスパイプ４５が温水巡回パイプ４４の２点間を連絡していたが、温水バイパスパイプ４５の一端が温水巡回パイプ４４に連絡され、温水バイパスパイプ４５の他端が温水槽４０に連絡されていてもよい。

１０ 電着塗装システム
１１ ワーク搬送装置
２１ 脱脂槽（液体槽）
２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔ，２４Ｔ，２５Ｔ，４０Ｔ 温度センサ
２２ 洗浄槽（液体槽）
２３ 化成処理槽（液体槽）
２４ 電着槽
２５ 乾燥室
２７Ｃ ヒータ（第２ヒータ）
２９ 排気ダクト
２９Ｓ，３０Ｓ バルブ（第１の配分変更用バルブ）
２９Ｓ，４４Ｓ バルブ（第２の配分変更用バルブ）
３０ 排気バイパスダクト
３１ 制御部
４０ 温水槽
４１，４４ 温水巡回パイプ
４６ ヒートシンク
４７ 冷却ファン
４５，４８ 熱交換器
６１ ヒートポンプ（第１ヒータ）
７０ 熱回収装置
９０ ワーク
ＰＧ１ 起動制御プログラム
ＰＧ２ 切替制御プログラム

本開示は、工場の設備内で発生する廃熱を利用する熱回収装置及びそのような熱回収装置を備える電着塗装システムに関する。

加熱用巡回ダクト２７のうち乾燥室２５への温風排出口の近傍には、吸気ダクト２８が接続されると共に、乾燥室２５のうち加熱用巡回ダクト２７の温風排出口から離れた位置には、排気ダクト２９が接続されている。また、吸気ダクト２８には、ブロアー２８Ａとフィルタ２８Ｂとが備えられ、排気ダクト２９には、ファン２９ＡとＶＯＣ除去装置２９Ｂとが備えられている。そして、吸気ダクト２８にて大気を取り込み、排気ダクト２９にて乾燥室２５内の空気の一部を、ＶＯＣ成分を除去して大気に排出する。このようにして、乾燥室２５内の空気の一部がフレッシュな空気に入れ替えられ、乾燥室２５内のＶＯＣ濃度の上昇が抑えられている。

脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３の液体は、それら共通して設けられた温水槽４０内の温水によって加熱される。具体的には、温水槽４０には、例えば、１０〜５０［キロリットル］の温水が貯留されている。その温水の温度は、脱脂槽２１，洗浄槽２２及び化成処理槽２３の各液体の温度より高い、例えば、７０℃に設定されている。

温水槽４０にも温度センサ４０Ｔが備えられている。また、温水槽４０内の温水は、ヒートポンプ６１（請求項１の「第１ヒータ」に相当する）と、乾燥室２５から排出される空気の熱を利用する熱回収装置７０とによって加熱される。熱回収装置７０には、温水槽４０内の温水が巡回する吸熱用の温水巡回パイプ４４と、乾燥室２５からの空気が通過する排気バイパスダクト３０とが備えられている。その吸熱用の温水巡回パイプ４４は、前述の加熱用の温水巡回パイプ４１と同様に、途中にポンプ４４Ａを有している。一方、排気バイパスダクト３０は、前述の排気ダクト２９の２位置間を連絡してなる。そして、排気バイパスダクト３０と温水巡回パイプ４４の途中部分が共通の熱交換器４８に接続されている。熱交換器４８は、温水巡回パイプ４４の温水が通過する流路４８Ａと排気バイパスダクト３０の空気が通過する流路４８Ｂとが隔絶された状態で隣接配置されている。これにより、温水巡回パイプ４４内の温水と排気バイパスダクト３０内の空気との間で熱交換が行われ、乾燥室２５からの廃熱によって温水槽４０の温水が加熱される。

熱回収装置７０には、温水巡回パイプ４４のうち熱交換器４８より下流側の２位置の間を連絡する温水バイパスパイプ４９が設けられている。また、温水バイパスパイプ４９の途中にはヒートシンク４６が設けられ、そのヒートシンク４６に冷却ファン４７が対向配置されている。

詳細には、温水バイパスパイプ４９の一部は、図４に示した空冷装置８０の中継パイプ８３等を含んで構成されている。その空冷装置８０は、前面全体が開口した箱形ケース８５を備える。また、箱形ケース８５の後面には円形窓８５Ａが形成され、冷却ファン４７が円形窓８５Ａ内で回転するように取り付けられている。そして、冷却ファン４７が回転することで、箱形ケース８５の前面全体から空気が取り込まれて円形窓８５Ａから排出される。なお、箱形ケース８５の前面全体は、フィルタ８６で覆われている。

箱形ケース８５の一側部には、中継タンク８１が備えられている。中継タンク８１は、箱形ケース８５の一側面全体に重なる縦長の直方体状をなし、内部を仕切壁８１Ｃによって前側中継室８１Ａと後側中継室８１Ｂとに２分割されている。そして、例えば、水平面内でＵ字状に屈曲した複数の中継パイプ８３が、それらの一端と他端とを前側中継室８１Ａと後側中継室８１Ｂとに接続された状態で箱形ケース８５内に上下に並べて収容されている。また、前側中継室８１Ａ及び後側中継室８１Ｂからそれぞれ接続パイプ８２Ａ，８２Ｂが延び、それらが温水巡回パイプ４４の２位置に接続されている。そして、これら接続パイプ８２Ａ，８２Ｂと中継タンク８１と複数の中継パイプ８３とから前述の温水バイパスパイプ４９が構成されている。また、箱形ケース８５内には、複数のアルミ板８４が間隔を空けて並べられかつ複数の中継パイプ８３に当接した状態に取り付けられて前記ヒートシンク４６が構成されている。

排気ダクト２９、排気バイパスダクト３０、温水巡回パイプ４４、温水バイパスパイプ４９には、バルブ２９Ｓ，３０Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓが設けられている。排気ダクト２９のバルブ２９Ｓは、排気バイパスダクト３０が接続された２位置の間に配置されている。同様に、温水巡回パイプ４４のバルブ４４Ｓは、温水バイパスパイプ４９が接続された２位置の間に配置されている。また、排気バイパスダクト３０のバルブ３０Ｓは、熱交換器４８より上流側に配置され、温水バイパスパイプ４９のバルブ４９Ｓは、ヒートシンク４６より上流側に配置されている。これらバルブ２９Ｓ，３０Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓは、例えば、手動により弁解度を変更して流量を調整することができるようになっている。

次いで、温水槽４０のヒートポンプ６１が、前述の最大出力の駆動から、温水温度Ｔ１と設定温度（７０℃）との偏差に基づいたフィードバック制御に切り替えられる（Ｓ１６）。次いで、乾燥室２５内の空気の温度と設定温度（２００℃）との偏差に基づいて乾燥室２５のヒータ２７Ｃ及びブロアー２７Ａの出力が変更されるフォードバック制御が開始される（Ｓ１７）。そして、ＦＬＧ１に「１」がセットされる（Ｓ１８）。

図３に示すように、切替制御プログラムＰＧ２では、最初にＦＬＧ１，ＦＬＧ２が共に「１」であるか否かが判別され（Ｓ３０）、ＦＬＧ１とＦＬＧ２とが共に「１」でない場合には、直ちにこの切替制御プログラムＰＧ２から抜ける（Ｓ３０でＮＯ）。ＦＬＧ１とＦＬＧ２とが共に「１」である場合には（Ｓ３０でＹＥＳ）、ＦＬＧ３が「１」であるか否かが判別され（Ｓ３１）、ＦＬＧ３が「１」でない場合は（Ｓ３１でＮＯ）、前述した温水槽４０のヒートポンプ６１によるフィードバック制御が停止される（Ｓ３２）。そして、温水温度Ｔ１が８０℃以上であるか否かが判別され（Ｓ３３）、温水温度Ｔ１が８０℃以上である場合は（Ｓ３３でＹＥＳ）、第１警告処理が行われ（Ｓ３４）、切替制御プログラムＰＧ２から抜ける。

具体的には、乾燥室２５からの廃熱を付与するための排気バイパスダクト３０を流れる空気の流量は、バルブ２９Ｓ，３０Ｓ（請求項１の「第１の配分変更用バルブ」に相当する）にて変更可能になっている。これにより、廃熱利用による加熱量を調整することができる。また、廃熱を受ける吸熱用の温水巡回パイプ４４には、熱交換器４８より下流側にヒートシンク４６を有する温水バイパスパイプ４９が備えられている。そして、温水バイパスパイプ４９を流れる温水の流量がバルブ４４Ｓ，４９Ｓ（請求項１の「第２の配分変更用バルブ」に相当する）にて変更可能になっている。これにより温水の放熱量を調整することができる。また、ヒートシンク４６に向けて送風する冷却ファン４７が備えられているので、その冷却ファン４７のオンオフによっても温水の放熱量を調整することができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、第１実施形態の電着塗装システム１０とは制御方法のみが異なる。即ち、前記第１実施形態の電着塗装システム１０では、通常は、乾燥室２５からの廃熱を利用した温水巡回パイプ４４のポンプ４４Ａのオンオフ制御のみで温水槽４０の温水の温度が設定温度（７０℃）に維持されるように制御し、廃熱による熱量が不足している場合にのみヒートポンプ６１によるフィードバック制御を行っていたが、本実施形態では、敢えて廃熱による熱量が僅かに不足するように設定し、バルブ２９Ｓ，３０Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓの開度が調子され、その不足分がヒートポンプ６１による加熱で補われ、温水槽４０内の温度が設定温度に維持されるように制御している。このような構成であっても、熱回収装置７０を備えていれば、廃熱により温水槽４０の温水に付与される熱量を従来より細かく調整することができるので、廃熱の利用率が高い温水の温度維持が可能になり、省エネ効果を高くすることができる。

（２）前記実施形態のバルブ２９Ｓ，３０Ｓ，４４Ｓ，４９Ｓは、流量を変更可能なバルブであったが、それらバルブは、流量調整が不可能で単に開状態と閉状態とに切り替わるものであってもよい。また、排気ダクト２９及び温水巡回パイプ４４のバルブ２９Ｓ，４４Ｓを廃止して、排気バイパスダクト３０のバルブ３０Ｓと温水バイパスパイプ４９のバルブ４９Ｓのみを備えた構成としてもよい。さらには、排気バイパスダクト３０と排気ダクト２９との共通接続部分と、温水巡回パイプ４４と温水バイパスパイプ４９との共通接続部分とに３方弁構造のバルブを備えた構成としてもよい。

（３）前記第１実施形態では、温水バイパスパイプ４９が温水巡回パイプ４４の２点間を連絡していたが、温水バイパスパイプ４９の一端が温水巡回パイプ４４に連絡され、温水バイパスパイプ４９の他端が温水槽４０に連絡されていてもよい。

１０ 電着塗装システム
１１ ワーク搬送装置
２１ 脱脂槽（液体槽）
２１Ｔ，２２Ｔ，２３Ｔ，２４Ｔ，２５Ｔ，４０Ｔ 温度センサ
２２ 洗浄槽（液体槽）
２３ 化成処理槽（液体槽）
２４ 電着槽
２５ 乾燥室
２７Ｃ ヒータ（第２ヒータ）
２９ 排気ダクト
２９Ｓ，３０Ｓ バルブ（第１の配分変更用バルブ）
２９Ｓ，４４Ｓ バルブ（第２の配分変更用バルブ）
３０ 排気バイパスダクト
３１ 制御部
４０ 温水槽
４１，４４ 温水巡回パイプ
４６ ヒートシンク
４７ 冷却ファン
４５，４８ 熱交換器
４９ 温水バイパスパイプ
６１ ヒートポンプ（第１ヒータ）
７０ 熱回収装置
９０ ワーク
ＰＧ１ 起動制御プログラム
ＰＧ２ 切替制御プログラム

Claims (5)

1. 第１ヒータにて加熱される温水を貯留する温水槽と、第２ヒータにて内部を加熱される乾燥室とを有する設備に適合するように設けられ、前記乾燥室から大気へと排出される空気の熱で前記温水槽の温水を加熱する熱回収装置において、
   前記乾燥室から大気へと排出される空気が通過する排気ダクトと、
   前記排気ダクトの２位置間を連絡する排気バイパスダクトと、
   前記温水槽の温水が巡回する温水巡回パイプと、
   前記温水巡回パイプの途中部分に設けられ、前記排気バイパスダクトの空気の熱を前記温水巡回パイプの温水に吸熱させる熱交換器と、
   前記温水巡回パイプのうち前記熱交換器より下流側の２位置間を連絡するか、又は、前記温水巡回パイプのうち前記熱交換器より下流側の１位置と前記温水槽との間を連絡する温水バイパスパイプと、
   前記温水バイパスパイプに設けられたヒートシンクと、
   前記排気ダクトから前記排気バイパスダクトに流れる空気の配分を変更するための第１の配分変更用バルブと、
   前記温水巡回パイプから前記温水バイパスパイプに流れる水の配分を変更するための第２の配分変更用バルブと、を備える熱回収装置。
2. 前記ヒートシンクに向けて送風する冷却ファンを備える請求項１に記載の熱回収装置。
3. 前記温水槽の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの検出結果が、予め設定された設定温度になるように前記第１ヒータによる加熱量を制御する制御部と、を備える請求項１又は２に記載の熱回収装置。
4. 請求項３に記載の熱回収装置と、
   電着塗装用の液体を貯留した電着槽と、
   電着塗装の前処理用の液体を貯留する複数の液体槽と、
   前記複数の液体槽の液体が巡回する複数の液体巡回パイプと、
   前記温水槽の温水が巡回する複数の加熱用温水巡回パイプと、
   前記複数の液体巡回パイプと前記複数の加熱用温水巡回パイプとの間で熱交換を行うための複数の熱交換器と、
   前記ワークを前記液体槽、前記電着槽、前記乾燥室へと搬送するワーク搬送装置と、
   を備える電着塗装システム。
5. 前記制御部は、前記ワーク搬送装置及び前記第２ヒータが停止状態から始動される前に、前記第１ヒータを始動して前記温水槽の温水を予め設定された基準温度になるまで加熱する請求項４に記載の電着塗装システム。

Images