JP3657111B2 - 熱風式乾燥炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車ボディの塗装工程において、水洗後の水切り乾燥や、被塗装物の表面に形成された塗膜の焼付け乾燥に用いられる熱風式乾燥炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記したような自動車の塗装ラインにおいて使用される熱風式乾燥炉としては、従来、例えば図５に示すような構造のものがあった。
【０００３】
すなわち、図に示す熱風式乾燥炉１００は、薄鋼板の間にグラスウールやロックウールなどの断熱保温材を挟んだ構造の保温パネル１０２により形成された炉体１０１の内部下段側の左右位置に送気ダクト１０３，１０３を備えると共に、炉体１０１内部の下段側左右位置、すなわち送気ダクト１０３，１０３の上部に吸気ダクト１０４，１０４を備えた構造を有しており、バーナー１０５によって加熱した空気をファン１０６により熱風として送気ダクト１０３，１０３中に送給し、送気ダクト１０３，１０３に設けた送出口１０３ａ，１０３ａから炉内に吹出させると共に、吸気ダクト１０４，１０４に設けた吸込口１０４ａ，１０４ａから吸気ダクト１０４，１０４を経て戻った空気を再度バーナー１０５およびファン１０６により熱風として送気ダクト１０３，１０３に送給し、炉内を循環させることによって、炉内に設けた搬送路に沿って移動する被乾燥物、すなわち自動車ボディＢを加熱するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような熱風式乾燥炉１００においては、自動車ボディＢの上部側が加熱され易いのに対して、下部側が加熱され難い傾向が認められ、自動車ボディＢの下部回りの昇温が遅くなることから、炉内に供給する熱風の温度を上げたり、炉長を長くしたりする対策が必要となって、操業コストや設備コストがかさむ要因となっており、このような問題点を解決することが従来の熱風式乾燥炉における課題となっていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、従来の熱風式乾燥炉における上記課題に着目してなされたものであって、被乾燥物の昇温速度を全体的に均等なものとすることができ、昇温途中における局部的な温度のアンバランスを解消して、被乾燥物全体を速やかに所定温度に加熱することができ、熱風の温度を上げたり、炉長を長くしたりすることなく、被乾燥物を乾燥させることができる熱風式乾燥炉を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係わる熱風式乾燥炉は、炉内に開口して熱風を吹出す送出口を有する送気ダクトと、同じく炉内に開口して熱風を吸引する吸込口を有する吸気ダクトを備えた熱風式乾燥炉において、送気ダクトが炉内に位置する被乾燥物の上部側を加熱する低速送出口と、この低速送出口より下方に配置され、前記低速送出口からの熱風の吹出速度よりも速い速度で熱風を吹出して前記被乾燥物の下部側を加熱する高速送出口とを一体的に備えている構成としたことを特徴としており、熱風式乾燥炉におけるこのような構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
本発明に係わる熱風式乾燥炉の実施態様として請求項２に記載された乾燥炉においては、前記高速送出口がノズル構造を備えている構成としたことを特徴としており、同じく実施態様として請求項３に係わる乾燥炉においては、被乾燥物が自動車ボディであって、前記高速送出口が自動車ボディのメンバー近傍に指向させてある構成としたことを特徴としており、請求項４に係わる熱風式乾燥炉においては、前記高速送出口における熱風の吹出速度が毎秒２．０〜３．５ｍである構成としたことを特徴としており、さらに請求項５に係わる熱風式乾燥炉においては、前記低速送出口における熱風の吹出速度が毎秒０．５〜１．０ｍである構成としたことを特徴としており、このような熱風式乾燥炉の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる熱風式乾燥炉においては、送気ダクトに形成され、送気ダクトを経て供給される熱風を炉内に吹出させるための送出口を低速送出口と高速送出口とに分け、低速送出口から吹出す低速の熱風によって被乾燥物の上部側を加熱すると共に、低速送出口よりも下方に配置された高速送出口から吹出すより高速の熱風によって被乾燥物の下部側を重点的に加熱するようにしたものであるが、この種乾燥炉においては全般に、被乾燥物の上方側が上昇気流によって加熱され易いのに対し、下方側が加熱されにくい傾向が認められるので、従来技術の欄で説明したような自動車ボディの乾燥のみならず、他の物品の熱風乾燥にも広く適用することができる。また、連続炉のみならず、バッチ式の乾燥炉にも適用することができる。
【０００９】
連続炉においては、炉本体がいくつか区分された構造、例えば被乾燥物を比較的緩やかな昇温速度で加熱するプレヒートゾーン、目的の温度まで速やかに昇温するためのヒートアップゾーン、ヒートアップゾーンにおける加熱によって目的の温度に到達した被乾燥物をその温度に保持する保温ゾーンなどに区分された構造のものがあるが、低速送出口と高速送出口を備えた本発明に係わる熱風式乾燥炉の構造は、このような連続炉のヒートアップゾーンに適用することが望ましい。
【００１０】
また、本発明に係わる熱風式乾燥炉における熱風の吹出速度については、当該熱風式乾燥炉を自動車ボディの乾燥に適用した場合、請求項４および請求項５に記載しているように、高速送出口における吹出速度を毎秒２．０〜３．５ｍ、低速送出口における吹出速度を毎秒０．５〜１．０ｍの範囲とすることがボディ上部側と下部側との加熱バランスの上から望ましい。
【００１１】
すなわち、客室を形成する空間部分が多い自動車ボディの上部側と、ボディシル，サイドメンバー，クロスメンバーなどの部材が集中し、パネルの合わせ部分が多くて複雑な形状となっているボディ下部回り部分との熱容量のバランスからして、ボディの下部側に向けた高速送出口からの熱風の吹出速度をボディの上部側を加熱する低速送出口からの吹出速度よりも速くする必要があるが、とくに高速送出口おける吹出速度が２．０ｍ／秒より低い場合にはボディ下部側の昇温速度が遅くなって上部側との温度差が大きくなり、温度差を縮小するためには低速送出口からの吹出速度も遅くすることが必要となって自動車ボディの全体的な昇温速度が大幅に遅くなる傾向がある。また、吹出速度が３．５ｍ／秒を超えた場合にはむしろボディ上部側よりも下部側の昇温速度が速くなる傾向があり、温度差を縮小するために低速送出口からの吹出速度をも速くした場合には、熱風送給用ファンの容量を増す必要が生じ、コスト面での不都合が生じることになる。一方、低速送出口における吹出速度が０．５ｍ／秒を下回った場合にはかえってボディ上部側の昇温速度が下部側よりも遅くなり、１．０ｍ／秒を超えた場合にはボディ上部側の一部の部位の昇温速度が下部側よりも速くなって、均一な温度上昇となりにくくなることから上記範囲とすることがそれぞれ望ましい。なお、ボディの位置による温度上昇を均一なものとするために、高速送出口からの吹出速度を低速送出口の吹出速度に合せて減少、あるいは増加させた場合には、上記同様にボディの全体的な昇温速度の大幅な低下や、熱風送給用ファンの性能的な問題が生じることになる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる熱風式乾燥炉は、上記構成、すなわち炉内に熱風を循環させる送気ダクトと吸気ダクトを有すると共に、送気ダクトに低速送出口と高速送出口とが一体的に配設されており、低速送出口から吹出される比較的低速の熱風によって被乾燥物の上部側を加熱すると共に、低速送出口よりも下方に配置された高速送出口から吹出されるより高速の熱風によって被乾燥物の下部側を重点的に加熱するようにしたものであるから、炉内において一般的に加熱され易い被乾燥物の上部側部分と、加熱されにくい被乾燥物の下部側部分との昇温速度の差を解消することができ、被乾燥物全体を所定温度に速やかに温度むらなく加熱して速やかに乾燥させることができることから、熱風の温度を上げたり、炉長を長くしたりする必要がなく、省エネルギー化および省スペース化が可能になるという極めて優れた効果をもたらすものである。
【００１３】
本発明に係わる熱風式乾燥炉の実施態様として請求項２に記載の乾燥炉においては、高速送出口がノズル構造のものとなっていることから、単純な構造によって安価に熱風の吹出速度を高めることができるというさらに優れた効果がもたらされる。
【００１４】
同じく実施態様として請求項３に記載の熱風式乾燥炉においては、被乾燥物が自動車ボディであると共に、送気ダクトに設けた高速送出口が自動車ボディのメンバー近傍に指向させてあるので、自動車ボディのうちで、パネルの合せ部分が多くて複雑な形状を有し、熱容量的に最も昇温しにくい部分が重点的に加熱されることとなり、当該部分の昇温速度の遅れがなくなり、ボディ全体を速やかに加熱してボディに付着した水分や塗料を速やかに乾燥させることができ、請求項４に記載の熱風式乾燥炉においては、高速送出口からの熱風の吹出速度が２．０〜３．５ｍ／秒である構成としたものであるから、加熱されにくいボディ下部の昇温速度が過不足のない適切なものとすることができ、さらに請求項５に記載の熱風式乾燥炉においては、低速送出口からの熱風の吹出速度が０．５〜１．０ｍ／秒である構成としたものであるから、とくに自動車ボディの上部の昇温速度がより適切なものとなって、ボディ昇温速度の位置によるばらつきをより有効に防止することができ、ボディ全体を速やかに所定温度に加熱することができるというさらに優れた効果がもたらされる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
図１ないし図４は、本発明の実施例として、本発明に係わる熱風式乾燥炉を自動車の塗装ラインにおいて水切り乾燥や塗料の加熱硬化を行うための連続炉に適用した例を示すものであって、図１は当該熱風式乾燥炉のとくにヒートアップゾーンの構造を示す横断面図である。
【００１７】
図に示す熱風式乾燥炉１は、薄鋼板の間にグラスウールなどの断熱材を挟んだ構造の保温パネル３により形成された炉体２と、炉体２の内部両側にその長手方向に沿って上下２段に配設された送気ダクト４，４および吸気ダクト５，５から主に構成されており、炉体２の内部中央には、被乾燥物である自動車ボディＢの搬送路が当該炉体２の長手方向に沿って形成されている。
【００１８】
炉体２の内部下段側に配置された送気ダクト４，４には、その上端寄りの位置に低速送出口６，６が形成されて炉内に開口していると共に、この低速送出口６，６の下方位置には、図３（ａ）に示すような形状を有し、その先端部をボディＢの下部、メンバー付近に向けたノズル７ａ，７ａを備えた高速送出口７，７が設けてある。なお、ノズル７ａは、後述するように送気ダクト４に供給される熱風を加速すると共に、その吹出方向を調整する機能を備えたものであればよく、図３（ａ）に示した形状のみならず、例えば図３（ｂ）あるいは（ｃ）に示すような形状のものを使用することができる。
【００１９】
一方、炉体２の内部上段側に配置された吸気ダクト５，５の上端寄りの位置には、吸込口８，８が開口している。
【００２０】
そして、上記吸気ダクト５，５と送気ダクト４，４の間には、図外のバーナーおよび送給用ファンが配設され、図５と同様に熱風路を介して連結されており、バーナーによって加熱された空気がファンにより熱風となって送気ダクト４，４に供給され、送気ダクト４，４に設けた低速送出口６，６および高速送出口７，７のノズル７ａ，７ａからそれぞれの速度で炉内に吹出されるようになっている。
【００２１】
両送出口６，６および７，７から吹出された熱風は、搬送路上を移動するボディＢ（被乾燥物）を加熱したのち、吸込口８，８から吸気ダクト５，５を経てバーナーおよびファンに戻り、バーナーにより再加熱されて送気ダクト４，４に送給され、炉内を循環する。
【００２２】
このようにして、自動車ボディＢは、炉内を移動する間に、炉内を循環する熱風によって加熱され、所定の温度に加熱されることによって表面に付着した水分の蒸発、あるいは表面に形成された塗料皮膜の焼付け乾燥が行われるようになっている。
【００２３】
このとき、ボディＢは、送気ダクト４，４の上部側に位置する低速送出口６，６から吹出す比較的低速の熱風によってボディＢの上部側が加熱される一方、送気ダクト４，４の下方側に位置する高速送出口７，７から吹出し、ノズル７ａ，７ａによって加速されると共に、ボディＢのメンバー近傍位置に向けられた高速の熱風によってボディＢの下部側が加熱されることから、昇温しにくいボディＢの下方部位が重点的に加熱される結果、当該部位の昇温遅れが解消され、ボディＢの全体を温度むらなく速やかに所定温度に昇温させることができ、乾燥時間を短縮することができる。
【００２４】
図４は、上記構造を備えた熱風式乾燥炉１を用いて、熱風温度：１８０℃、循環風量：２０ｍ³ ／分、低速送出口６における吹出速度：１．０ｍ／秒、高速送出口７における吹出速度：２．０ｍ／秒の条件のもとに、自動車ボディＢを乾燥したときのボディＢの各部位の昇温カーブを調査し、図５に示した従来タイプの熱風式乾燥炉１００を用いて同一熱風温度、同一風量のもとで乾燥した場合と比較した結果を示すグラフである。
【００２５】
このグラフから判るように、従来タイプの乾燥炉１００においては、ボディＢの部位による温度差が最大１９℃であるのに対し、本発明に係わる乾燥炉１によれば１２℃に縮小されると共に、最も昇温速度の遅いボディＢの下部位置が目標温度の１７０℃に到達するのに、従来乾燥炉１００では約３０分の時間を要するのに対して本発明の乾燥炉１では約２５分に短縮されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる熱風式乾燥炉の構造を示す横断面図である。
【図２】図１に示した熱風式乾燥炉の内部壁面の形状を示す切断線II−IIにおける縦断面図である。
【図３】（ａ） 図１に示した熱風式乾燥炉の高速送出口に取付けたノズルの形状を示す斜視図である。
（ｂ） 本発明に係わる熱風式乾燥炉の高速送出口に取付けるノズルの他の形状例を示す斜視図である。
（ｃ） 本発明に係わる熱風式乾燥炉の高速送出口に取付けるノズルのさらに他の形状例を示す斜視図である。
【図４】図１に示した熱風式乾燥炉による被乾燥物の昇温速度を従来の熱風式乾燥炉の場合と比較して示すグラフである。
【図５】従来の熱風式乾燥炉の構造を示す横断面図である。
【符号の説明】
１ 熱風式乾燥炉
４ 送気ダクト
５ 吸気ダクト
６ 低速送出口
７ 高速送出口
７ａ ノズル
８ 吸込口
Ｂ ボディ（被塗装物）

Claims (5)

1. 炉内に開口して熱風を吹出す送出口を有する送気ダクトと、同じく炉内に開口して熱風を吸引する吸込口を有する吸気ダクトを備えた熱風式乾燥炉において、
   送気ダクトが炉内に位置する被乾燥物の上部側を加熱する低速送出口と、この低速送出口より下方に配置され、前記低速送出口からの熱風の吹出速度よりも速い速度で熱風を吹出して前記被乾燥物の下部側を加熱する高速送出口とを一体的に備えていることを特徴とする熱風式乾燥炉。
2. 高速送出口がノズル構造を備えていることを特徴とする請求項１記載の熱風式乾燥炉。
3. 被乾燥物が自動車ボディであって、前記高速送出口が自動車ボディのメンバー近傍に指向させてあることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱風式乾燥炉。
4. 高速送出口における熱風の吹出速度が毎秒２．０〜３．５ｍであることを特徴とする請求項３に記載の熱風式乾燥炉。
5. 低速送出口における熱風の吹出速度が毎秒０．５〜１．０ｍであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の熱風式乾燥炉。

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