JP5184980B2

JP5184980B2 - 塗装装置

Info

Publication number: JP5184980B2
Application number: JP2008150474A
Authority: JP
Inventors: 且資上原; 均永田; 武博林; 勝美飯田; 桂中村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2028-06-09
Also published as: JP2009291762A

Description

本発明は塗装装置に関し、特にその塗装室と乾燥炉における熱源供給方式を改良して省エネルギーを図った塗装装置に関するものである。

従来、塗装室と乾燥炉を備えた塗装装置においては、外気を空気調和ユニット（以下、ＡＨＵ（ Air Handling Unit）と記す）に通して温度と湿度を所定範囲（例えば、２０〜２８℃、６０±３％程度）に調整した空気を塗装室に供給することで、塗装環境の雰囲気を略一定に保持して塗装工程の安定化を図り、また塗装後のワークを所定の高温（９０℃）の乾燥用空気が供給されている乾燥炉内に通すことで所要の速度で安定して乾燥させて高品質の塗膜を得るように構成されている。

図２を参照して詳しく説明すると、ワークは搬送ラック５１に保持されて塗装室５２に供給される。塗装室５２内には塗装ロボット５３を配設した塗装ブース５４が設けられている。また、塗装室５２内には温度と湿度を所定範囲に調整した空気がフィルタボックス５５を介して供給されるとともに、塗装ブース５４内の雰囲気がその上部で吸引され、排気ファン５６にて大気中に排出されている。塗装室５２内に供給する空気は、外気を、フィルタ５７とファン５８と冷却用熱交換器５９と加熱用熱交換器６０と加湿器６１とを備えたＡＨＵ６２に通すことで、外気を一旦冷却して湿度を除去した後所定温度に加熱し、その後所定湿度に加湿することで得ている。冷却用熱交換器５９には、チラーユニット６３に付設された冷水タンク６４から冷水が循環供給され、加熱用熱交換器６０及び加湿器６１には工場の蒸気源６５から水蒸気が供給されている。

また、塗装室５２で塗装されたワークは搬送ラック５１に保持されてセッティング炉６６を経て乾燥炉６７に供給される。乾燥炉６７内には所定の高温（９０℃）の乾燥用空気が循環供給されている。乾燥用空気は、循環ファン６８にて乾燥炉６７内から吸引した空気を、工場の蒸気源６５から供給される水蒸気を熱源とする加熱用熱交換器６９に通して所定温度に加熱してフィルタボックス７０を介して乾燥炉６７内に供給するように構成されている。

なお、加熱用熱交換器６０、６９を通った後の水蒸気はドレンとして系外に排出される。また、セッティング炉６６には乾燥炉６７内の空気が供給され、かつ内部の空気がフィルタユニット７１を介して循環ファン７２にて循環されている。

なお、鋼板の連続塗装装置において、省エネルギーを図るために、乾燥炉において塗膜から発生するヒュームを焼却炉へ回収して焼却し、焼却炉の高温排ガスを乾燥炉へのフィードバック熱源として利用するようにしたものは知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６１−８２８７０号公報

ところが、図２に示した塗装装置の構成では、乾燥炉６７の乾燥用空気の熱源としてボイラー装置などの蒸気源６５で発生させた水蒸気の熱を利用し、水蒸気の熱と乾燥炉６７から吸引した乾燥用空気とを加熱用熱交換器６９で熱交換して乾燥用空気を所定の高温にして乾燥炉６７内に供給するようにしているので、ボイラー装置で水蒸気を発生する際の熱効率が低く、さらに加熱用熱交換器６９での熱交換効率も低いので、熱損失が大きいという問題があった。

また、塗装室５２内に供給する空気を所定の温度に加熱する加熱用熱交換器６０においても、その熱源として蒸気源で発生させた水蒸気の熱を利用しているので、同様に熱損失が大きく、したがって塗装装置全体の熱効率が低く、多大な熱エネルギーを消費するという問題があった。

また、特許文献１には、鋼板の連続塗装装置において、乾燥炉におけるヒュームの燃焼エネルギーを乾燥用空気の加熱に利用することは開示されているが、上記問題点を解消する手段を示唆するものでない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、塗装室に供給する空気の加熱及び乾燥炉に供給する乾燥用空気の加熱に対する熱源供給方式を改良することで省エネルギーを図った塗装装置を提供することを目的とする。

本発明の塗装装置は、塗装室と、乾燥炉と、塗装室に温度と湿度を調整した空気を供給する給気装置と、乾燥炉に高温の乾燥用空気を供給する乾燥用空気循環供給装置とを備えた塗装装置において、乾燥用空気循環供給装置は、乾燥炉から吸引した乾燥用空気をバーナーユニットの燃焼ガスにて加熱し、加熱された乾燥用空気を熱交換器に通して温度調整した後乾燥炉内に供給し、給気装置は、外気を冷水と熱交換する冷却用熱交換器に通して冷却した後、乾燥用空気循環供給装置の前記熱交換器に通して加熱し、その後蒸気源から水蒸気が供給される加湿器にて加湿して塗装室内に供給するものである。

この構成によると、乾燥炉に供給する乾燥用空気の加熱に際して、バーナーユニットの燃焼ガスにて直接加熱するので高い熱効率を確保できるとともに、その場合に発生し易い温度のばらつきを冷風が通る熱交換器にて温度調整することで、所要の温度に制御された乾燥用空気を乾燥炉に供給することができ、また塗装室に供給する空気は、その湿度を調整するため一旦冷却した後再度加熱するが、その空気の加熱に際して、上記乾燥用空気と熱交換する熱交換器にて加熱するようにしたことで、乾燥用空気の温度調整時に発生する熱を有効利用して別途に熱源を必要とせず、乾燥用空気及び塗装室に供給する空気を加熱するのに大幅に省エネルギーを図ることができる。なお、塗装室に供給する空気の湿度の調整だけは、蒸気源から供給される水蒸気を利用することになる。

また、塗装室に供給する空気の温度を検出する第１の温度センサを設け、給気装置における供給空気流路に前記熱交換器をバイパスする熱交換バイパス路を設けるとともに、冷水が冷却用熱交換器をバイパスする冷水バイパス路を設け、第１の温度センサによる検出温度に応じて熱交換バイパス路及び／又は冷水バイパス路の流量を制御すると、塗装室に供給する空気の温度に応じて、乾燥用空気と熱交換する熱量及び／又は外気の冷却の程度を微調整することによって精度良く温度調整することができ、また夏季と冬季における外気温度の大幅な変化に対しても確実に対処することができる。

また、乾燥用空気循環供給装置において、乾燥炉から吸引した乾燥用空気の温度を検出する第２の温度センサを設け、第２の温度センサによる検出温度に応じてバーナーユニットへの燃料供給量を制御すると、乾燥炉から吸引した乾燥用空気の温度に応じてバーナーユニットにおける発生熱量を制御することにより乾燥用空気の温度の大幅な調整を応答性良く行うことができる。

また、乾燥用空気循環供給装置において、乾燥炉内に供給する乾燥用空気の温度を検出する第３の温度センサを設けるとともに、乾燥用空気が前記熱交換器をバイパスする熱交換器バイパス路を設け、第３の温度センサによる検出温度に応じて熱交換器バイパス路の流量を制御すると、乾燥用空気の温度調整をより精度良くかつ応答性良く調整することができる。

また、塗装室内の圧力を検出する差圧センサを設け、差圧センサによる検出圧力に応じて塗装室内に空気を供給する送風ファンと塗装室から空気を排気する排気ファンを制御して塗装室内を大気圧より高圧状態に維持すると、塗装室内に外気（工場内の空気）が侵入せず、塗装室内の雰囲気を所要状態に安定して維持でき、品質の高い塗膜形成を担保する環境を安定して確保することができる。

本発明の塗装装置によれば、乾燥炉に供給する乾燥用空気をバーナーユニットの燃焼ガスにて直接加熱するので高い熱効率を確保できかつ冷風が通る熱交換器にて温度調整するので所要の温度に制御された乾燥用空気を乾燥炉に供給することができ、また塗装室に供給する空気を前記熱交換器にて加熱するので、乾燥用空気及び塗装室に供給する空気の加熱するのに大幅に省エネルギーを図ることができる。

以下、本発明の塗装装置の一実施形態について、図１を参照して説明する。

図１において、１は塗装装置で、ワークを保持した搬送ラック２を搬送ラインに沿って移動させることで、塗装室３、セッティング炉４、乾燥炉５に順次送り込むように構成されている。塗装室３内には塗装ロボット６を配設した塗装ブース７が配設されている。また、塗装室３内に温度と湿度を所定範囲に調整した空気を供給する給気装置８と、塗装ブース７の上部で内部の雰囲気を吸引して大気中に排出する排気ファン９が設けられている。

セッティング炉４は、塗装されたワークが乾燥炉５で急加熱されないように予熱するもので、乾燥炉５内の乾燥用空気を導入するとともに、フィルタボックス４ａを介して循環ファン４ｂにて内部の空気を循環させるように構成されている。乾燥炉５は、ワークを保持した搬送ラック２が内部の搬送ラインに沿って所定の速度で移動する間に乾燥用空気に接触することで塗膜が乾燥されるように構成されている。乾燥炉５は、搬送ラック２の入口側で乾燥炉５内から乾燥用空気を吸引し、９０℃に加熱して搬送ラック２の出口側から再度乾燥炉５内に供給する乾燥用空気循環供給装置１０が設けられている。

乾燥用空気循環供給装置１０は、乾燥炉５から吸引された乾燥用空気と新たに取り込む外気を通すフィルタボックス１１と、循環ファン１２と、ＬＰＧ源１４から供給されるＬＰＧを燃焼してその燃焼ガスにて乾燥用空気を加熱するバーナーユニット１３と、加熱された乾燥用空気と後述の冷風とを熱交換して乾燥用空気を温度調整する熱交換器１５とを備えており、乾燥用空気を循環させつつバーナーユニット１３の燃焼ガスにて加熱し、加熱された乾燥用空気を熱交換器１５にて９０℃に温度調整した後乾燥炉５内に供給するように構成されている。

給気装置８は、取り入れた外気を冷却する冷却ユニット１６と、冷却された供給空気を上記加熱された乾燥用空気と熱交換して所定温度に加熱する上記熱交換器１５と、供給空気に所定の湿度を付与する加湿ユニット１７とを備え、所定の温度と湿度に調整された供給空気をフィルタボックス１８を介して塗装室３内に送り込むように構成されている。

冷却ユニット１６は、取り入れた外気をフィルタ１９を介して冷却用熱交換器２０に通すように構成されている。冷却用熱交換器２０は、チラーユニット２１に付設された冷水タンク２２から冷水が循環供給されるように構成され、かつその冷水循環路２３に冷却用熱交換器２０をバイパスする冷水バイパス路２４とその流量を制御する流量制御弁２５が設けられている。

冷却ユニット１６から出た空気は、供給空気流路２６を通り、上記熱交換器１５を経て加湿ユニット１７に送給されるように構成され、かつこの供給空気流路２６に熱交換器１５をバイパスする熱交換バイパス路２７が設けられている。また、供給空気流路２６と熱交換バイパス路２７には、それぞれに流れる空気流量を制御する流量制御弁２８ａ、２８ｂが配設されている。

加湿ユニット１７には、供給空気中に水蒸気を噴出して加湿する加湿器２９と送風ファン３０が配設され、加湿器２９に、工場に設備されたボイラーなどの蒸気源３１から蒸気管３２を通して水蒸気を供給するように構成され、蒸気管３２に供給する水蒸気量を制御する流量制御弁３３が設けられている。

供給空気流路２６における塗装室３の手前位置に、供給空気の温度を検出する第１の温度センサ３４と湿度を検出する湿度センサ３５が配設され、第１の温度センサ３４による検出温度に応じて流量制御弁２５及び／又は２８ａ、２８ｂの開度を制御して、冷水バイパス路２４を通る冷水及び／又は熱交換バイパス路２７を通る空気の流量を制御するように構成されている。また、塗装室３内の圧力を検出する差圧センサ３６が設けられ、この差圧センサ３６による検出圧力に応じて送風ファン３０と排気ファン９を作動制御することで、塗装室３内を大気圧より高圧状態に維持するように構成されている。

また、乾燥用空気循環供給装置１０において、乾燥炉５から吸引した乾燥用空気の温度を検出する第２の温度センサ３７を設け、この第２の温度センサ３７による検出温度に応じて流量制御弁３８を制御してバーナーユニット１３への燃料供給量を制御するように構成されている。また、乾燥炉５内に供給する乾燥用空気の温度を検出する第３の温度センサ３９が設けられるとともに、乾燥用空気が熱交換器１５をバイパスする熱交換器バイパス路４０が設けられ、かつ熱交換器１５を通る乾燥用空気の流量と熱交換器バイパス路４０を通る乾燥用空気の流量を制御する流量制御弁４１ａ、４１ｂが設けられ、第３の温度センサ３９による検出温度に応じて熱交換器１５と熱交換器バイパス路４０を通る乾燥用空気の流量を制御するように構成されている。

以上の本実施形態の構成によれば、乾燥用空気循環供給装置１０において、乾燥炉５に供給する乾燥用空気をバーナーユニット１３の燃焼ガスにて直接加熱するようにしているので、高い熱効率を確保できるとともに、その場合に発生し易い温度のばらつきを、塗装室３への給気装置１０における冷却用熱交換器２０を通った冷風が通る熱交換器１５にて温度調整することで、所要の温度（９０℃）に制御された乾燥用空気を乾燥炉５に供給することができる。

また、塗装室３に供給する空気は、その湿度を調整するため一旦冷却した後再度加熱するが、その空気の加熱に際して、上記乾燥用空気と熱交換する熱交換器１５にて加熱するようにしているので、乾燥用空気の温度調整時に発生する廃熱を有効利用することで別途に熱源を設ける必要がない。かくして、乾燥炉５に循環供給する乾燥用空気及び塗装室３に供給する空気を加熱するのに大幅に省エネルギーを図ることができる。

具体数値例を示すと、塗装室３に供給する空気の加熱及び乾燥炉５に循環供給する乾燥用空気の加熱を、蒸気源から供給される水蒸気と熱交換して行っていた従来の装置では、最大の加熱エネルギーを要する冬季において、２６９，３００ｋｃａｌ／ｈも必要としていたのに対して、本実施形態では、熱交換器１５での排熱利用による加熱負荷が７７，０００ｋｃａｌ／ｈ、加湿負荷が７９，０００ｋｃａｌ／ｈ（蒸気量１２７ｋｇ／ｈ）、乾燥炉５における乾燥用空気に対する加熱負荷が３４，８００ｋｃａｌ／ｈ、定常損失が１６，３００ｋｃａｌ／ｈで、トータルで２０７１００ｋｃａｌ／ｈとなり、約３０％も省エネルギーを達成することができた。

また、塗装室３に供給する空気の温度を検出する第１の温度センサ３４を設け、この第１の温度センサ３４による検出温度に応じて流量制御弁２８ａ、２８ｂ及び／又は流量制御弁２５を制御して熱交換バイパス路２７及び／又は冷水バイパス路２４の流量を制御するようにしているので、塗装室３に供給する空気の温度に応じて、乾燥用空気と熱交換する熱量及び外気の冷却の程度を微調整することによって、塗装室３に供給する空気の温度を精度良く温度調整することができるとともに、夏季と冬季における外気温度の大幅な変化に対しても確実に対処することができる。

また、乾燥用空気循環供給装置１０において、乾燥炉５から吸引した乾燥用空気の温度を検出する第２の温度センサ３７による検出温度に応じてバーナーユニット１３への燃料供給量を制御するようにしているので、乾燥炉５から吸引した乾燥用空気の温度に応じてバーナーユニット１３における発生熱量を制御することにより乾燥用空気の温度の大幅な調整を応答性良く行うことができる。また、乾燥炉５内に供給する乾燥用空気の温度を検出する第３の温度センサ３９による検出温度に応じて熱交換器バイパス路４０の流量を制御するようにしているので、乾燥用空気の温度調整をより精度良くかつ応答性良く調整することができる。

また、塗装室３内の圧力を検出する差圧センサ３６による検出圧力に応じて塗装室３内に空気を供給する送風ファン３０と塗装室３から空気を排気する排気ファン９を制御して塗装室３内を大気圧より高圧状態に維持するようにしているので、塗装室３内に外気（工場内の空気）が侵入する恐れがなく、塗装室３内の雰囲気を所要状態に安定して維持でき、品質の高い塗膜形成を担保する環境を安定して確保することができる。

本発明の塗装装置は、乾燥炉に供給する乾燥用空気をバーナーユニットの燃焼ガスにて直接加熱するので高い熱効率を確保できかつ冷風が通る熱交換器にて温度調整するので所要の温度に制御された乾燥用空気を乾燥炉に供給することができ、また塗装室に供給する空気を前記熱交換器にて加熱するので、乾燥用空気及び塗装室に供給する空気を加熱するのに大幅に省エネルギーを図ることができ、塗装装置の省エネルギー化に好適に利用できる。

本発明の塗装装置の一実施形態の全体概略構成図。従来例の塗装装置の全体概略構成図。

符号の説明

１塗装装置
３塗装室
５乾燥炉
８給気装置
９排気ファン
１０乾燥用空気循環供給装置
１３バーナーユニット
１５熱交換器
２０冷却用熱交換器
２４冷水バイパス路
２５流量制御弁
２６供給空気流路
２７熱交換バイパス路
２８ａ、２８ｂ流量制御弁
２９加湿器
３０送風ファン
３１蒸気源
３４第１の温度センサ
３６差圧センサ
３７第２の温度センサ
３８流量制御弁
３９第２の温度センサ
４０熱交換器バイパス路
４１ａ、４１ｂ流量制御弁

Claims

塗装室と、乾燥炉と、塗装室に温度と湿度を調整した空気を供給する給気装置と、乾燥炉に高温の乾燥用空気を供給する乾燥用空気循環供給装置とを備えた塗装装置において、乾燥用空気循環供給装置は、乾燥炉から吸引した乾燥用空気をバーナーユニットの燃焼ガスにて加熱し、加熱された乾燥用空気を熱交換器に通して温度調整した後乾燥炉内に供給し、給気装置は、外気を冷水と熱交換する冷却用熱交換器に通して冷却した後、乾燥用空気循環供給装置の前記熱交換器に通して加熱し、その後蒸気源から水蒸気が供給される加湿器にて加湿して塗装室内に供給することを特徴とする塗装装置。
塗装室に供給する空気の温度を検出する第１の温度センサを設け、給気装置における供給空気流路に前記熱交換器をバイパスする熱交換バイパス路を設けるとともに、冷水が冷却用熱交換器をバイパスする冷水バイパス路を設け、第１の温度センサによる検出温度に応じて熱交換バイパス路及び／又は冷却用熱交換器バイパス路の流量を制御することを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
乾燥用空気循環供給装置において、乾燥炉から吸引した乾燥用空気の温度を検出する第２の温度センサを設け、第２の温度センサによる検出温度に応じてバーナーユニットへの燃料供給量を制御することを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
乾燥用空気循環供給装置において、乾燥炉内に供給する乾燥用空気の温度を検出する第３の温度センサを設けるとともに、乾燥用空気が前記熱交換器をバイパスする熱交換器バイパス路を設け、第３の温度センサによる検出温度に応じて熱交換器バイパス路の流量を制御することを特徴とする請求項１又は３記載の塗装装置。
塗装室内の圧力を検出する差圧センサを設け、差圧センサによる検出圧力に応じて塗装室内に空気を供給する送風ファンと塗装室から空気を排気する排気ファンを制御して塗装室内を大気圧より高圧状態に維持することを特徴とする請求項１記載の塗装装置。