JP4257397B2 - 乾燥装置 - Google Patents

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Description

本発明は、乾燥装置に関し、より詳細には、被乾燥面への送風によって乾燥を促進させる送風機を備えた乾燥装置に関する。
この種の乾燥装置として、例えば、下記特許文献に示す乾燥装置が知られている。
この乾燥装置は、移動式のスタンドに支持された赤外線加熱部と、赤外線加熱部の上方或いは下方に付設された送風装置とを備えている。また、塗装面に赤外線を照射すると共に塗装面に低速で風を送り出して塗装面上方の換気を促し、溶剤の揮発を促進させている。
特開平8−278080号公報
ところで、従来の乾燥装置は、上述の如く被乾燥面(塗装面)の上方の空気の換気を促して溶剤の揮発を促進させるため、赤外線の照射によって暖められた空気もこの換気によって被乾燥面の上方から排気されてしまう。このため空気の昇温を利用した乾燥効率の向上を期待することができなかった。
また、この換気によって被乾燥面の熱も奪われるため、被乾燥面に対して高出力の赤外線を照射する、あるいは長時間に亘り赤外線を照射し続ける必要があった。
本発明は、このような技術的背景を考慮してなされたものであり、被乾燥面上方の空気の昇温と換気を効率良く行える乾燥装置の提供を課題とする。
上記した技術的課題を解決するため本発明では、以下の構成とした。
すなわち、本発明は、被乾燥面に熱線を照射する照射装置と、被乾燥面の外周部に対応して配置された噴射ノズルと、この噴射ノズルに空気を送り込む送風機と、前記送風機から前記噴射ノズルの開口端を含む経路中に配置された開閉弁と、前記開閉弁を操作して前記被乾燥面外周部への空気の噴射を一時制限する制御装置とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、噴射ノズルによる空気の噴射によって、被乾燥面の外周部に空気の帯幕(エアカーテン)が形成される。このため、このエアカーテンの形成によって被乾燥面の上方に空気が滞留し、滞留した空気は照射装置から発せられる熱線と被乾燥面からの輻射熱を受けて短時間に昇温し、被乾燥面の乾燥を促すことになる。また、噴射ノズルから噴射される空気は被乾燥面の外周部に沿って噴射されるため、被乾燥面を不必要に冷却することもなく、これらの相乗効果によって被乾燥面の短時間の乾燥を実現している。また、開閉弁の操作によって空気の噴射が一時制限されると、被乾燥面の外周部に形成されたエアカーテンが開放されるため、このエアカーテンの開放によって被乾燥面上方の空気の換気が促される。
つまり、本構成では、エアカーテンの形成によって被乾燥面上方の空気の昇温を可能にして空気の飽和蒸気量を高めると共に空気の噴射に起因した被乾燥面の冷却を避け、また、溶剤の揮発によって飽和した空気(ガス)を適宜のタイミングで換気することで、被乾燥面の短時間の乾燥を実現している。
なお、上記で被乾燥面とは、塗装面やパテの充填面など種々例示できる。また、噴射ノズルを対応して配置するとは、その噴口が所望の方向に開口した状態で足りる。また、上記で空気の噴射を一時制限するとは、噴射の有無のみならず、単に噴射量を増減させるような状態をも含んでよい。
また、前記噴射ノズルは、被乾燥面の外周部と被乾燥面の中央部の双方に対応して配置され、前記制御装置は、被乾燥面の外周部に対応して配置された噴射ノズルによる空気の噴射を制限するとき、前記被乾燥面の中央部に対応して配置された噴射ノズルによる空気の噴射を実行するように前記開閉弁を制御する構成を備えていてもよい。
この構成によれば、噴射ノズルは被乾燥面の外周部と被乾燥面の中央部に配置され、たとえば、被乾燥面上方の空気を換気する際には、被乾燥面外周部における空気の噴射を停止すると共に被乾燥面中央部において空気の噴射を実行する。よって、被乾燥面中央部の空気は、被乾燥面中央部に配置された噴射ノズルによる空気の噴射によって短時間に換気されることになる。
また、前記制御装置は、前記被乾燥面の中央部への空気の噴射時において、その噴射が間欠した噴射となるように前記開閉弁を制御する構成を備えていてもよい。
この構成によれば、被乾燥面に対して空気の噴射を間欠して行うことで被乾燥面上方の気圧を瞬時に変化させることができる。よって、この気圧の急激な変化に起因して換気の速度が上昇し、また、空気を間欠的に噴射することで、その衝撃波により被乾燥面のゴミや付着物を容易に吹き飛ばすことができる。
また、前記送風機は、吸引した空気を外周部に吐出する回転翼と、この回転翼の外周部を囲むハウジングと、前記吸引した空気を前記回転翼とハウジングの間に確保された幅狭の空隙を通路として前記噴射ノズルに導く通気路とを備える構成であってもよい。
この構成によれば、外気は回転翼の回転によって送風機内に吸引される。また、送風機内に吸引された外気は、回転翼の内部を通り回転翼の外周部に吐出される。また、回転翼の外周部を囲むようにハウジングが設けられており、送風機内に取り込まれた外気は、回転翼とハウジングの間に確保された幅狭の空隙を通り噴射ノズルに導かれる。
また、送風機内に吸引された外気は回転翼の内部で遠心力を受け、ハウジング内壁面との衝突によってハウジング内壁面近傍において高密度の空気層を形成する。この高密度の空気は回転翼の回転によって幅狭の通路内で攪拌される。このため送風機内に吸引された外気は、送風機内への吸引(吸気)に伴う圧縮作用と、遠心力に起因したハウジングとの衝突による圧縮作用と、ハウジングと回転翼の間を通る際の攪拌による摩擦の発生によって昇温し、この高温高圧の空気が噴射ノズルを通じて被乾燥面の外周部に噴射されることになる。よって空気の噴射時において被乾燥面の冷却をさらに抑制でき、また、空気の換気時に高温の空気を即座に供給することができるため、被乾燥面上方の空気を、より効率よく昇温させることが可能になる。
また、前記回転翼は、この回転翼の各翼端に連設された外周壁と、この外周壁の周方向に向かって複数設けられた吐出口と、この外周壁からハウジング側に突出して設けられた加圧翼とを備え、前記加圧翼の端面は、前記外周壁とハウジングとの間に充たされる空気を前記回転翼の回転時に前記ハウジング側に更に押圧する方向に傾斜している構成であってもよい。
この構成によれば、回転翼と共に回転する加圧翼を備え、外周壁とハウジングとの間に
充たされる高密度の空気は、この加圧翼によって更にハウジング側に押圧されながら攪拌される。したがって、送風機内に取り込まれた空気は、これらの相乗効果によって更に昇温する。
また、前記照射装置は、熱線を発する発熱体と、この発熱体から発せられる熱線を前記被乾燥面に向かって反射する反射板と、前記反射板を支持すると共にこの反射板の背後に外部と隔離された空間を形成する背面板とを有する照射装置をさらに備え、前記通気路は、前記反射板の背後に設けられた空間を通り、前記噴射ノズルは、前記反射板を貫通して、この反射板背後の通気路に連通している構成であってもよい。
この構成の乾燥装置によれば、照射装置に設けられる発熱体の背後に反射板が設けられ、さらにこの反射板の背後を覆うように背面板が設けられている。また、送風機から送り出された空気は、反射板と背面板によって外部から隔離された空間を通り、噴射ノズルを通じて被乾燥面に噴射される。このため、送風機から送り出される空気は、反射板の背後を通る過程で反射板の輻射熱を受けてさらに加熱される。
本課題を解決するための手段に記載した事項は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しないに限りにおいて可能な限り組み合わせることができる。
以上のように本発明によれば、被乾燥面上方の空気の昇温と換気の双方を効率良く行える乾燥装置を提供することができる。
以下、車両の塗装作業を例に本発明の好適な実施の形態を説明する。
本実施の形態に示す乾燥装置1は、図1に示すように塗装面に熱線を照射する複数体の照射装置10と、高温高圧の空気を各照射装置10を通じて塗装面に噴射する送風機20と、噴射のタイミング並びに噴射パターン等を制御するための制御装置30と、被乾燥面に対して照射装置10を角度自在に支持する移動式スタンド50とを備えている。
<照射装置の説明>
照射装置10は、図4に示すように熱線を発する発熱体11と、発熱体11の背後に設けられ且つ発熱体11の周囲を覆うように湾曲した反射板12と、反射板12との間に外部と隔離された空間13を形成するように設けられた背面板14と、送風機20から延びる分配ホース25に連通した温風供給パイプ15と、反射板12を貫通して反射板12背後の温風供給パイプ15に連通した複数の噴射ノズル16とを備えている。
発熱体11は、カーボン発熱板を収容した石英ガラス管で構成されている。また、カーボン発熱板から発せられる熱線は、その背後に設けられた反射板12で反射されて塗装面に照射される。反射板12の背後に設けられる背面板14は、上述の如く反射板12との間に外部と隔離された空間13を形成しており、温風供給パイプ15は、この空間13の内部であって且つ発熱体11の長手方向に沿って設けられている。
また、温風供給パイプ15に連通した噴射ノズル16は、図2に示すように温風供給パイプ15の長手方向に等間隔且つ複数設けられ、且つ温風供給パイプ15に対する噴射ノズル16の取り付け角度は、隣接した噴射ノズル16に於いて相違している。より詳しく説明すると、一方の噴射ノズル16は、その開口端が発熱体11の背後から発熱体11の一側方(図4中下方)を向くように固定され、他方の噴射ノズル16は発熱体11の背後から発熱体11の他側方(図4中上方)に開口端が向くように固定されている。
また、各噴射ノズル16には、図5に示すように電磁駆動式の開閉弁16aが組み込まれており、各噴射ノズル16における噴射の有無は、後述の制御装置30から出力される開弁信号(開弁電圧)によって管理されている。
<送風機の説明>
送風機20は、送風機20の外殻を形成しているハウジング21と、ハウジング21内に収容された高回転型の電動モータ22と、この電動モータ22の回転軸に固定された回転翼23と、ハウジング21に形成された排気口24と、排気口24から別途設けられる分岐弁5に空気を供給する供給パイプ26(図2参照)とを備えている。
ハウジング21は、図7及び図8に示すように両端が開口した円筒形状をなし、電動モータ22は、その一端からハウジング21内に収容されている。また、電動モータ22は、その軸心がハウジング21の中心線(軸心)と一致した状態でハウジング21内に固定されている。そして、この電動モータ22の回転軸に回転翼23が固定されている。
回転翼23は、図9に示すように、その中心から回転翼23の接線方向に延びる複数枚の翼(ブレード)23aと、各翼端に連なって設けられた外周壁23bと、この外周壁23bの周方向に並んで開口した複数の吐出口23cと、各吐出口23cの回転方向上流側に設けられた加圧翼23dとを備え、ハウジング21の他端に設けられた吸気口を通じて回転翼23内に吸引された外気は、回転翼23の内部を通じて吐出口23cから排出されることになる。
より詳しく説明すると、ハウジング21に設けられた吸込口27を通じて回転翼23内部に吸い込まれた外気は、回転翼23の高速回転に起因した遠心力の作用と各翼23aとの接触によって回転翼23前端の中央部から回転翼23後端の外周部へと押し出され、回転翼23の外周部に設けられた外周壁23bの吐出口23cから勢い良く外部に吐出されることになる。
また、回転翼23とハウジング21の間には、加圧翼23dの回転を許容し得る程度の幅狭の通路28が確保されており、回転翼23から勢いよく吹き出す空気は、このハウジング21と回転翼23との間に確保された幅狭の通路28に流れ込む。そして、ハウジング21内壁面との衝突によって、ハウジング21の内壁面近傍において高密度の空気層を形成する。
また、ハウジング21と回転翼23の間に充たされる高密度の空気は、図9に示すように回転翼23の回転方向に対して鈍角の斜面(端面)を有する加圧翼23dとの接触によってハウジング21内壁面側へと更に加圧され、また、幅狭の通路28内において、加圧翼23dの回転に伴い攪拌及び加圧を繰り返しながら排気口24側へと送り出されることになる。
つまり、送風機20内に吸引された外気は回転翼23の内部を通る過程で遠心力を受けてハウジング21の壁面近傍において密になり、また、密になった空気は回転翼23の回転によって幅狭の通路28内で攪拌及び再度圧縮される。このため吸気口から取り込まれた外気は、送風機20内への吸引(吸気)に伴う圧縮作用と、遠心力とハウジング21内壁面との衝突による圧縮作用と、ハウジング21と回転翼23の間を通る際の攪拌に起因した摩擦熱の発生によって高温高圧となり、排気口24からは、高温高圧の空気が排気されることになる。
分岐弁5は、図10及び図11に示すように各照射装置10に至る分配ホース25に連通した主供給通路5aと、分岐弁5の外部に通じる補助供給通路5bと、これら主供給通
路5a及び補助供給通路5bを選択的に遮断する弁体5cを備えている。そして、排気口24を経て分岐弁5内に供給される高温高圧の空気を各照射装置10に対して供給する際には補助供給通路5bを遮断し、補助供給通路5bに空気を供給する際には、逆に主供給通路5a側を弁体5cで遮断して空気の供給方向を切り換える仕組みになっている。
<制御装置の説明>
制御装置30は、図5に示すように塗装面の形状や塗装面の寸法を入力するための感圧式の操作パネル31と、入力された塗装面の情報やタイマ32の値に基づき各噴射ノズル16に設けられる開閉弁16aの開閉動作を制御するCPU33と、所望の開閉弁16aに開弁電圧を印可する出力ポート34等を備えて構成されている。
操作パネル31上には、図6に示すように平面マトリクス状に区画された領域Sが表示されており、この操作パネル31上に描かれる塗装面の形状等が、CPU33の各種処理に反映されることになる。
CPU33は、入力された塗装面の形状並びにそのときの画面倍率等から換算して塗装面の外縁(外周部)と中央部を推定し、この推定結果に基づき空気を噴射すべきポイントを設定する。そして、当該設定されたポイント並びにタイマ32の値に基づき、所望の噴射ノズル16に対して出力ポート34から適宜のタイミングで開弁電圧を出力する。
なお、空気を噴射すべきポイントの設定については、例えば、図12のフローチャートに示す処理によって決定されている。
まず、制御装置30は、操作パネル31に対する塗装面の形状の入力を受けて、当該入力時の画面倍率を取得し、塗装面の寸法を推定する(S101)。続いて、操作パネル31上に描かれたラインの有無並びに塗装面の寸法から当該操作パネル31の各領域S1,S2、Snにおいて塗装面の外周部を推定する(S102)。また、推定した塗装面の外周部から換算して塗装面の中央部を推定する(S103)。
続いて、制御装置30は、開弁信号を印可すべき噴射ノズル16として、塗装面の外周部に位置した噴射ノズル16を第1噴射位置として設定する(S104)。続いて、塗装面の中央部に位置した噴射ノズル16を第2の噴射位置として設定する(S105)。
このように制御装置30では、塗装面の形状や寸法から塗装面の外周部と塗装面の中央部を推定して、開弁信号を印可すべき噴射ノズル16を決定している。
<移動式スタンドの説明>
移動式スタンド50は、塗装面に対して照射装置10を角度自在に支持するアーム51と、このアーム51を上下動可能に支持する支柱52と、支柱52の下端に設けられたキャスタを有する脚部53とを備えている。
また、本実施の形態では、このアーム51に対して4体の照射装置10が設けられており、各照射装置10には、支柱52に固定された送風機20から各照射装置10に延びる分配ホース25を通じて高温高圧の空気が供給されている。
続いて、上記の構成を有する乾燥装置1の使用方法について、タイマ32と連動して作動する制御装置30の説明を踏まえながら詳述する。
まず、作業者は、塗装面に対して4体の照射装置10を平行且つ等間隔に設置する。続いて、この照射装置10の配置を基準として、図6に示すように制御装置30に設けられた操作パネル31に塗装面の形状を入力する。また、塗装に用いた塗料の種別や塗膜の厚
さ等を考慮してタイマ32を設定する。
続いて、制御装置30は、図13に示すように、タイマ32の作動開始後、照射装置10に電力を供給して塗装面の予熱を開始する(S201)。また、塗装面の予熱完了後、照射装置10による熱線の照射と共に第1噴射位置において空気の噴射を開始する(S202)。
ここで塗装面の外周部には、上述の如く空気の噴射によってエアカーテンAiが形成される(図14参照)。また、エアカーテンAiに囲まれた領域内の空気は、照射装置10から放たれた熱線と、塗装面の輻射熱によって急速に昇温して塗装面を包み込み、塗装面の乾燥を促進させることになる。
また、このとき噴射ノズル16から噴射された高温高圧の空気も一部エアカーテンAi内に流れ込み、空気の昇温を促進させている。
続いて、制御装置30は、第1噴射位置での噴射開始後、所定時間経過後に(S203)、第1噴射位置での噴射から第2噴射位置での噴射に切り換える(S204)。なお、第2噴射位置で実行する噴射は、第1噴射位置において実施する噴射に較べて極短い時間で行われる噴射であり、具体的には、塗装面の中央部に対して1秒程度の単噴射を間欠的に数回実行している。
なお、ここで塗装面に着目すると、塗装面の中央部には、エアカーテンAiの形成によって奏される温室効果によって溶剤の蒸気を多量に含むガスが滞留している。このため制御装置30は、噴射位置を第1噴射位置から第2噴射位置に切り換えて塗装面中央部に間欠的に単噴射を実行することで、この塗装面上方に滞留しているガスと新気の入れ替えを行っている。
また、本構成では、単噴射を間欠的に行うことで塗装面上方の気圧を瞬時に低下させることができるため、この気圧の急激な減少を利用して、新気とガスの入れ替えを短時間に終えている。また、高圧の空気を間欠的に噴射するため、塗装面表面のゴミや付着物を容易に吹き飛ばすことができる。
そして、制御装置30はタイマ32が停止するまで(S205)、この第1噴射位置に於いての噴射と第2噴射位置に於いての噴射とを数セットに亘り実行して塗装面を乾燥させる。
このように本乾燥装置1では、エアカーテンAiの形成によって被乾燥面上方の空気の昇温を可能にして空気の飽和蒸気量を高めると共に空気の噴射に起因した被乾燥面の冷却を避けている。また、溶剤の揮発によって飽和した空気の換気を促し、これらによって被乾燥面を短時間に乾燥させている。
なお、上記の実施の形態は、あくまでも本発明の一実施例であり、その詳細は各種仕様に応じて変更することができる。
上記の実施の形態では、エアカーテンAiを形成する第1噴射位置での噴射と、換気を促す第2噴射位置での噴射とを切り換えるように各開閉弁16aを制御しているが、例えば、図16に示すように第1噴射位置において噴射すべき噴射ノズル16において、その少なくとも一つの噴射を停止することでも塗装面中央部の換気を促すこともできる。つまり、エアカーテンAiの少なくとも一部を開放することで、塗装面中央部のガスの換気経路を確保して換気を図る。
また、上記した実施の形態では、被乾燥面に対して4体の照射装置10を平行且つ等間隔に配置したが、例えば、図15に示すようにL字型の開口部を有する照射装置10aを
被乾燥面の外周部に配置して、また、この照射装置10aの周囲に沿って噴射ノズル16を設けて噴射を行うように構成することもできる。この場合には、被乾燥面の直上に照射装置10が無いものの、被乾燥面の外周部に配置された噴射ノズル16からの噴射によって被乾燥面の周囲にエアカーテンAiが形成されるため、被乾燥面の直上に高温の空気を滞留させることが可能になる。
また、本実施の形態では、送風機20から照射装置10に至る経路中に分岐弁5を設けて高温高圧の空気を乾燥装置1外部へと供給可能に構成しているため、例えば、この分岐弁5に設けられる補助供給通路5bに低圧塗装ガン等を接続することで、塗装作業に要する機材一式を本乾燥装置1で賄うことが可能になる。
また、本実施の形態では、車両の塗装作業を例に説明を行ったが、本発明の用途は、塗装面の乾燥に限定されず、例えば、車両のパネル面に充填したパテ等の乾燥にも好適に使用することができる。
以上のように本乾燥装置によれば、被乾燥面上方の空気の昇温と換気の双方を効率良く行える乾燥装置を提供することができる。
本実施の形態に示す乾燥装置の正面図。 本実施の形態に示す乾燥装置の側面図。 本実施の形態に示す乾燥装置の背面図。 本実施の形態に係る照射装置の内部構造を示す断面図。 本実施の形態に係る乾燥装置の制御系を示すブロック図。 制御装置に設けられた操作パネルへの入力例を説明するための図。 本実施の形態に係る送風機の側断面図。 本実施の形態に係る送風機の縦断面図。 本実施の形態に係る送風機の加圧翼を示す要部拡大断面図。 本実施の形態に係る分岐弁の平面図。 本実施の形態に係る分岐弁を分配ホース側から見た図。 制御装置における空気を噴射すべきポイントの設定方法を説明するためのフローチャート。 乾燥装置使用時の制御装置の処理内容を説明するためのフローチャート図。 被乾燥面の乾燥の原理を説明するための原理図。 本実施に形態に示す乾燥装置の変形例を示す図。 本実施の形態に示す乾燥装置による換気の変更例を示す図。
符号の説明
1 乾燥装置
5 分岐弁
5a 主供給通路
5b 補助供給通路
5c 弁体
10 照射装置
10a 照射装置
11 発熱体
12 反射板
13 空間
14 背面板
15 温風供給パイプ
16 噴射ノズル
16a 開閉弁
20 送風機
21 ハウジング
22 電動モータ
23 回転翼
23a 翼
23b 外周壁
23c 吐出口
23d 加圧翼
24 排気口
25 分配ホース
26 供給パイプ
27 吸込口
28 幅狭の通路
30 制御装置
31 操作パネル
32 タイマ
34 出力ポート
50 移動式スタンド
51 アーム
52 支柱
53 脚部
Ai エアカーテン
S 領域

Claims (6)

  1. 被乾燥面に熱線を照射する照射装置と、被乾燥面の外周部に対応して配置され、被乾燥面の外周部に空気の帯幕を形成する噴射ノズルと、この噴射ノズルに空気を送り込む送風機と、前記送風機から前記噴射ノズルの開口端を含む経路中に配置された開閉弁と、前記開閉弁を操作して前記被乾燥面外周部への空気の噴射を一時制限し、被乾燥面の外周部に形成された空気の帯幕を開放する制御装置とを備えることを特徴とする乾燥装置。
  2. 前記噴射ノズルは、被乾燥面の外周部と被乾燥面の中央部の双方に対応して配置され、
    前記制御装置は、被乾燥面の外周部に対応して配置された噴射ノズルによる空気の噴射を制限するとき、前記被乾燥面の中央部に対応して配置された噴射ノズルによる空気の噴射を実行するように前記開閉弁を制御することを特徴とする請求項1に記載の乾燥装置。
  3. 前記制御装置は、前記被乾燥面の中央部への空気の噴射時において、その噴射が間欠した噴射となるように前記開閉弁を制御することを特徴とする請求項2に記載の乾燥装置。
  4. 前記送風機は、吸引した空気を外周部に吐出する回転翼と、この回転翼の外周部を囲むハウジングと、前記吸引した空気を前記回転翼とハウジングの間に確保された幅狭の空隙を通路として前記噴射ノズルに導く通気路とを備えることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の乾燥装置。
  5. 前記回転翼は、この回転翼の各翼端に連設された外周壁と、この外周壁の周方向に向かって複数設けられた吐出口と、この外周壁からハウジング側に突出して設けられた加圧翼とを備え、
    前記加圧翼の端面は、前記外周壁とハウジングとの間に充たされる空気を前記回転翼の回転時に前記ハウジング側に更に押圧する方向に傾斜していることを特徴とする請求項4に記載の乾燥装置。
  6. 前記照射装置は、熱線を発する発熱体と、この発熱体から発せられる熱線を前記被乾燥面に向かって反射する反射板と、前記反射板を支持すると共にこの反射板の背後に外部と隔離された空間を形成する背面板とを有する照射装置をさらに備え、
    前記通気路は、前記反射板の背後に設けられた空間を通り、前記噴射ノズルは、前記反
    射板を貫通して、この反射板背後の通気路に連通していることを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の乾燥装置。
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