JP5646847B2 - 対流燃焼炉 - Google Patents
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Description
本発明は物品に施されたコーティングを硬化させるための発明的な炉（オーブン）に関するものである。特に、本発明は、物品に施されたコーティングを硬化させるための単純な設計を有する対流燃焼炉に関する。
生産環境において物品に塗られた塗料及びシーラーなどコーティングを硬化させるために多様な炉が使用されている。コーティングの一例は、１分に１台を超える速度で車体を処理するための既知の大量生産塗装工場において自動車の車体に塗られる装飾及び保護用の塗料である。
典型的な炉は、車体に塗られた塗料を硬化させるために必要な量の熱を供給するために燃焼燃料を使用する。一般的に言って現在２つのタイプの炉が使用されている。すなわち対流熱炉及び輻射熱炉である。時には。塗料硬化仕様を満たすために単一の炉に対流及び輻射熱の組合せが使用される。対流熱炉は、オーブンハウジングへ加熱空気を送り込む前に加圧空気を加熱する天然ガスの炎などの熱源を使用する。第一のタイプの対流加熱は、オーブンハウジングへ送る前に燃焼熱を直接加圧空気に与えて、燃焼ガスを加圧空気と混合する。第二のタイプの対流加熱は間接的加熱プロセスを使用し、燃焼熱は熱交換器の中へ送られて、熱交換器は燃焼ガスを加圧空気と混合することなく加圧空気を加熱する。
別の熱源は、車体に接近することによって車体に熱を伝達する輻射ヒーターによってオーブンハウジング内部に与えられる。当業者には既知のように、輻射ヒーターは、一般に、ラジエータの背後に位置する空間の中へ熱風を循環させることによって加熱される金属パネルである。
従来の対流及び輻射炉は、建設に過度なコストが掛かり、かつ今日のエネルギーコストの高い市場においては望ましいエネルギー効率を示さないことが判明している。従来の炉の設計は図１の１０として示される通りである。従来のオーブンアセンブリ１０は、一般に２つの主要な構成成分、すなわちヒーターボックス１２及びオーブンハウジング１４を含む。ヒーターボックス１２は一般にオーブンハウジングから間隔を置いて配置され、熱風ダクト１６を介して熱及び加圧空気をオーブンハウジング１４へ供給するための構成成分（図には示されていない）を含む。ヒーターボックス１２はオーブンハウジング１４を再循環させるためにオーブンハウジング内部から空気の大部分を引き寄せるリターンダクトを含む。ヒーターボックス１２を通過する空気の最高９０パーセントがリターンダクト１６を介してオーブンハウジング１４内部から得られる。一般的に言って、熱風ダクト１を介してオーブンハウジング１４へ送られる空気の１０パーセントだけが、オーブンハウジング１４外部から引き込まれたフレッシュエアである。車体に施されたコーティングを硬化させるために均等な伝熱を最適化するために、熱風は熱風ヘッダ２０を介してノズル２２を通って車体へ向けられる。一般に、車体は、施されたコーティングを適切に硬化させるために予め決められた時に約１３５〜１７１°Ｃ（２７５〜３４０°Ｆ）まで加熱される。電着プライマーなど一部のコーティングはもっと高い上限の温度を必要とする。当業者には既知のように、要求される焼付け温度を得るためには車体の重量金属エリアへ向けてより多くの熱が向けられなければならない。
長さ約２４ｍ（８０フィート）の典型的オーブンゾーンを持つ従来の炉は、ヒーターボックスを使用する際約５１，０００ｍ３／ｈ（３０，０００ｃｆｍ）の実空気量を必要とする。施されたコーティングを硬化させるために必要な熱を車体に伝えるためにこのように大量の空気が必要とされる。従来の炉のノズル２２における空気温度は一般に２２９°Ｃ（４４４°Ｆ）であり、要求される熱エネルギー量を伝達するためにノズル２２における空気速度２５．０ｍ／ｓ（４，９３０ｆｐｍ）を必要とする。上述の運転パラメータは一般に６８０ｋＮ・秒（４．９×１０6ｆｔ−ｌｂ／秒）の運動量で４６８ｋＷ（１，５９５，０００ＢＴＵ／時）を生じる。熱風はヒーターボックス１２に配置されるファンによって再循環されるので、また再循環される空気はファンによって加圧される前に多くの場合再加熱されるので、ファンは非常に丈夫な設計を必要とし、これが運転及び設置コストを増大する。
従来の炉において現在使用されている容積及び流量は、要求される熱伝達を得るために必要であるとは思われない頑丈なファン及びヒーターシステムを必要とする。これは部分的には熱風がファンを通って再循環してオーブンハウジング１２の中に戻ることが原因である。さらに、熱風が再循環されるために、熱の損失を減少し作業員が物理的に接触しないよう保護するためにヒーターボックス１２及び熱風ダクト１６の周りには相当量の断熱２４が必要とされる。従って、従来のヒーターボックスに関連する広範囲の断熱及び複雑な装置を必要としない単純化されたオーブンアセンブリを設計することが望ましいだろう。
請求項１の発明によれば、オーブンアセンブリを貫いて運搬される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるためのオーブンアセンブリ（３０）であって、
該オーブンアセンブリを貫いて前記車体（３４）を運搬するためにオーブンハウジングを貫いて伸びるトランスポータ（３６）を有するオーブンハウジング（３２）と、
実質的に前記オーブンハウジング（３２）外部から空気を引き込んで前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を供給するためのファンと、
前記オーブンハウジングの中まで伸びる第一要素（４４）及び前記ファンから前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を運ぶために前記ファンと相互接続される第二要素（４６）を有するダクト（４０）と、
前記オーブンハウジングの中へ運ばれる前記加圧空気を加熱するために前記第一要素（４４）と前記第二要素（４６）との間に配置されるバーナーと、
を備え、
前記第一要素（４４）が車体（３４）に向けて加熱空気を方向付けるためにオーブンハウジング内部全体に間隔を置いた複数の出口を画成しており、
前記ファンが、オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ ３ ／ｈ（フィート当たり２５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るように規定されている、
ことを特徴とするアセンブリが提供される。
また、請求項３の発明によれば、オーブンアセンブリを貫いて運搬される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるためのオーブンアセンブリ（３０）であって、
該オーブンアセンブリを貫いて前記車体（３４）を運搬するためにオーブンハウジングを貫いて伸びるトランスポータ（３６）を有するオーブンハウジング（３２）と、
実質的に前記オーブンハウジング（３２）外部から空気を引き込んで前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を供給するためのファンと、
前記オーブンハウジングの中まで伸びる第一要素（４４）及び前記ファンから前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を運ぶために前記ファンと相互接続される第二要素（４６）を有するダクト（４０）と、
前記オーブンハウジングの中へ運ばれる前記加圧空気を加熱するために一般に前記第一要素（４４）と前記第二要素（４６）との間に配置されるバーナーと、
を備え、
前記第一要素（４４）が車体（３４）に向けて加熱空気を方向付けるためにオーブンハウジング内部全体に間隔を置いた複数の出口を画成しており、
前記加熱された加圧空気が、空気速度対前記複数の出口を通って分配される空気量の比が１，５８４〜６，９５０（ｍ/秒/ｍ ３ /ｈ）対１（１５０〜６５０（ｆｔ/分／ｆｔ ３ /分）対１）で前記複数の出口を通って分配される、
ことを特徴とするアセンブリが提供される。
該オーブンアセンブリを貫いて前記車体（３４）を運搬するためにオーブンハウジングを貫いて伸びるトランスポータ（３６）を有するオーブンハウジング（３２）と、
実質的に前記オーブンハウジング（３２）外部から空気を引き込んで前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を供給するためのファンと、
前記オーブンハウジングの中まで伸びる第一要素（４４）及び前記ファンから前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を運ぶために前記ファンと相互接続される第二要素（４６）を有するダクト（４０）と、
前記オーブンハウジングの中へ運ばれる前記加圧空気を加熱するために前記第一要素（４４）と前記第二要素（４６）との間に配置されるバーナーと、
を備え、
前記第一要素（４４）が車体（３４）に向けて加熱空気を方向付けるためにオーブンハウジング内部全体に間隔を置いた複数の出口を画成しており、
前記ファンが、オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ ３ ／ｈ（フィート当たり２５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るように規定されている、
ことを特徴とするアセンブリが提供される。
また、請求項３の発明によれば、オーブンアセンブリを貫いて運搬される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるためのオーブンアセンブリ（３０）であって、
該オーブンアセンブリを貫いて前記車体（３４）を運搬するためにオーブンハウジングを貫いて伸びるトランスポータ（３６）を有するオーブンハウジング（３２）と、
実質的に前記オーブンハウジング（３２）外部から空気を引き込んで前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を供給するためのファンと、
前記オーブンハウジングの中まで伸びる第一要素（４４）及び前記ファンから前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を運ぶために前記ファンと相互接続される第二要素（４６）を有するダクト（４０）と、
前記オーブンハウジングの中へ運ばれる前記加圧空気を加熱するために一般に前記第一要素（４４）と前記第二要素（４６）との間に配置されるバーナーと、
を備え、
前記第一要素（４４）が車体（３４）に向けて加熱空気を方向付けるためにオーブンハウジング内部全体に間隔を置いた複数の出口を画成しており、
前記加熱された加圧空気が、空気速度対前記複数の出口を通って分配される空気量の比が１，５８４〜６，９５０（ｍ/秒/ｍ ３ /ｈ）対１（１５０〜６５０（ｆｔ/分／ｆｔ ３ /分）対１）で前記複数の出口を通って分配される、
ことを特徴とするアセンブリが提供される。
請求項１３の発明によれば、オーブンハウジング内部に配置される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるための方法であって、
加圧空気を前記オーブンハウジング（３２）へ送るステップと、
前記オーブンハウジングに近接した前記加圧空気を加熱し、それによって加熱された加圧空気を生成し、前記オーブンハウジング内部全体において間隔を置いた出口が画成される場所に前記加熱加圧空気を配分するステップと、を含み、
前記オーブンハウジング（３２）前記内部全体に前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ ３ ／ｈ（フィート当たり２５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るように規定されている、
ことを特徴とする方法が提供される。
また、請求項１５の発明によれば、オーブンハウジング内部に配置される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるための方法であって、
加圧空気を前記オーブンハウジング（３２）へ送るステップと、
前記オーブンハウジングに近接した前記加圧空気を加熱し、それによって加熱された加圧空気を生成し、前記オーブンハウジング内部全体において間隔を置いた出口が画成される場所に前記加熱加圧空気を配分するステップと、を含み、
前記オーブンハウジング（３２）前記内部全体に間隔を置いて画成された出口を通って前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
前記ノズルにおける空気速度対内部全体に間隔を置いて画成された出口を通って配分される空気量の比が１，５８４〜６，９５０（ｍ/秒/ｍ ３ /ｈ）対１（１５０〜６５０（ｆｔ/分／ｆｔ ３ /分）対１）である加圧空気を送ることを含む、
ことを特徴とする方法が提供される。
加圧空気を前記オーブンハウジング（３２）へ送るステップと、
前記オーブンハウジングに近接した前記加圧空気を加熱し、それによって加熱された加圧空気を生成し、前記オーブンハウジング内部全体において間隔を置いた出口が画成される場所に前記加熱加圧空気を配分するステップと、を含み、
前記オーブンハウジング（３２）前記内部全体に前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ ３ ／ｈ（フィート当たり２５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るように規定されている、
ことを特徴とする方法が提供される。
また、請求項１５の発明によれば、オーブンハウジング内部に配置される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるための方法であって、
加圧空気を前記オーブンハウジング（３２）へ送るステップと、
前記オーブンハウジングに近接した前記加圧空気を加熱し、それによって加熱された加圧空気を生成し、前記オーブンハウジング内部全体において間隔を置いた出口が画成される場所に前記加熱加圧空気を配分するステップと、を含み、
前記オーブンハウジング（３２）前記内部全体に間隔を置いて画成された出口を通って前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
前記ノズルにおける空気速度対内部全体に間隔を置いて画成された出口を通って配分される空気量の比が１，５８４〜６，９５０（ｍ/秒/ｍ ３ /ｈ）対１（１５０〜６５０（ｆｔ/分／ｆｔ ３ /分）対１）である加圧空気を送ることを含む、
ことを特徴とする方法が提供される。
図２を参照すると、本発明のオーブンアセンブリは全体として参照番号３０で示されている。オーブンアセンブリはオーブンハウジング３２を含み、この中を貫いて例えば車体３４など物品がトランスポータ３６上で運搬される。当業者には既知のトランスポータ３６は一般にキャリア３８を運搬するコンベアとして設計され、キャリアの上に車体３４が固定される。
生産用塗装工場において、コーティングは車体３４に施され、車体３４を装飾及び保護塗装仕上げする。異なるコーティングは異なる焼付けまたは硬化要件を有し、これらの要件は車体タイプ及び生産量と共に、本発明のオーブンアセンブリ３０の長さ及び熱の要件を決定する。例えば、電着プライマーは一般に約２０分間約１７０°Ｃ(３４０°Ｆ）で硬化し、装飾トップコート及びクリアコートは同じく約２０分間約１４０°Ｃ(２８５°Ｆ）で硬化する。説明を単純化するために、本発明のオーブンアセンブリ３０の発明的コンセプトの説明は、典型的な２４ｍ（８０フィート）の長さのオーブンゾーンを想定しており、約４６８ｋＷ（１，５９５，０００（ＢＴＵ／ｈｒ））の熱伝達を必要とする。
加圧空気はベンチレータ４２によってダクト４０を介してオーブンハウジング３２へ送り込まれる。好ましくは、ベンチレータ４２は約３，４００ｍ３／ｈ（２，０００ｓｃｆｍ）の体積の周囲空気を移送することができる従来のファンである。ダクト４０は、一般にオーブンハウジング３２内部に伸びる第一要素４４及び一般にベンチレータ４２から第一要素４４へ伸びる第二要素４６を含む。ベンチレータ４２によって送り込まれるときダクト４０を通過する加圧空気に熱を供給するために、ヒーター４８は第一要素４４と第二要素４６との間に配置される。好ましくは、ヒーター４８は、車体３４に施されたコーティングを適切に硬化させるためにダクト４０を通過する加圧空気に要求される熱量を供給するためのサイズのガスバーナーである。ただし、上に示されるように加圧空気に熱を供給するために別のヒーターを使用することができることが当業者には分かるはずである。
下でさらに説明するように、ヒーターは加圧空気の温度を約５９３°Ｃ（１，１００°Ｆ）またはそれ以上に上げる。想定される１つの範囲は約３７１〜５９３°Ｃ（７００°〜１，１００°Ｆ）までである。望ましい温度は、下でさらに説明するようにコーティングの硬化温度(華氏）の約２倍から４倍までの間になるように選択される。加熱された加圧空気がオーブンハウジング３２の内部のみを通過するように、ヒーターは、好ましくはオーブンハウジング３２に隣接してまたはほぼ隣接して配置される。これは、ダクト４０を断熱する必要を減少する。またはもっと特定して言うと、ダクト４０の第二要素４６はさらにアセンブリコストを減少する。しかし、望ましい場所を除いて第一要素４４を介してオーブンハウジング３２の中へ熱が漏出することを防止するために、断熱材３２はオーブンハウジング３２内部のダクト４０の第一要素４４を被覆する。
図２に示されるオーブンアセンブリ３０は、オーブンハウジング３２の対向する側に配置される２つのヒーター４８を示している。それぞれのヒーターは対向する第一要素４４に熱を供給する。従って、ダクト４０の第一要素４４はオーブンハウジング３２を通過する車体３４の対向する側に配置される。しかし、対向する第一要素４４のほぼ中間にヒーター４８を配置することによってダクト４０の対向する第一要素４４の各々に熱を供給するために１つのヒーター４８を設置することが考えられることが分かるはずである。
各第一要素４４は、全体的に水平方向に伸びる上部ヘッダ５２及び下部ヘッダ５４を形成する。ノズル５６は上部ヘッダ５２及び下部ヘッダ５４の各々に沿って間隔を置いて配置され、ノズルから加圧された加熱空気が車体３４の予め決められた場所へ向かって放射される。図３は、上部ヘッダ５２及び下部ヘッダ５４に間隔を置いて配置されるノズル５６の位置を良く表している。この形態については下でさらに説明する。図３から最もよく分かるように、フィードヘッダ５８はヒーター４８と第一要素４４の下部ヘッダ５４との間に伸びる。フィードヘッダ５８はミキサとしての役割を果たし、ヒーター４８によって生成された燃焼ガスがベンチレータ４２によって供給される加圧空気と混合するための充分な時間を持つように、最初のノズル５６とヒーター４８との間に距離を与える。この例において、約２．４ｍ（８フィート）の長さのフィードヘッダ５８が２４ｍ（８０フィート）のオーブンゾーンのためにベンチレータ４２によって供給される加圧空気にヒーター４８によって生成された燃焼ガスを混合するのに充分な時間を与えることが立証されている。異なる熱要件を持つ異なるサイズのオーブンアセンブリは異なる長さのフィードヘッダ５８を必要とするだろう。図３に示される第一要素４４において、フィードヘッダ５８は下部ヘッダ５４と直列に接続され、下部ヘッダは接続ヘッダ６０によって上部ヘッダ５２に接続される。この形態において、加圧空気はフィードヘッダ５８を通過して下部ヘッダ５４に達し、接続ヘッダ６０を通過して上部ヘッダ５２の遠位端６２で成端する単一の経路を移動する。オーブンアセンブリ３０の下部に配置されるヒーター４８はまずフィードヘッダ５８を介して上部ヘッダ５２に接続されて、第一要素４４を通過する加圧空気の方向が逆転することが、当業者には分かるはずである。
再び図２及び３を参照すると、垂直温度プローブ６８はオーブンハウジング３２の天井から下向きに伸びて、オーブンハウジング３２の内部温度を測定する。垂直温度プローブ６８はコントローラ（図には示されていない）と通信し、コントローラは、必要な場合にはオーブンハウジング３２の内部温度を調整するためにヒーター４８に信号を発する。水平温度プローブ７０は垂直温度プローブ６８の下方に間隔を置いて配置され、垂直温度プローブ６８と同様にハウジング３２の下部領域においてオーブンの温度を測定する。ヘッダ温度プローブ７２はフィードヘッダの中まで伸びて、垂直温度プローブ６８について上に説明されるのと同様にフィードヘッダ５８内部の加圧空気の温度を測定する。プローブの各々は、オーブンハウジング３２の内部の温度を制御するためにコントローラと相互作用する。必要な場合には、第二要素４６に沿って間隔を置いて追加のヘッダ温度プローブ７２を配置することができる。より迅速な反応のために、垂直プローブまたは水平プローブをノズル５６から０．３〜０．９ｍ（１〜３フィート）間隔を置いてノズル５６のすぐ前に配置することができる。
図４を参照すると、上部ヘッダ５２及び下部ヘッダ５４のうちの一方の断面図が示されている。上述のとおり、断熱材５０はヘッダ壁７４を取り囲んで、ヘッダ壁を介してオーブンハウジング３２の中への熱が損失するのを抑える。ノズル５６はヘッダ壁７４内部に配置され、遠位端７６から一般にヘッダ壁７４に隣接して配置される末端７８へ向かって減少する直径を形成する。従って、第一要素４４からの出て行くとき面積が減少するためにノズル５６を通過する加圧空気が加速するように、ノズル５６は全体的に凹面の円錐台形を形成する。ノズル５６の形状は図５Ａに示される斜視図に最もよく表されている。図５Ｂは、スウィベル８０を持つ別のノズル５７を示している。スウィベルは、別のノズル５７を第一要素４４内部で連接して加圧空気をより正確に予め決められた場所へ向けられるようにする。
エダクタまたはベンチュリノズルの形式の別のノズルが図６に参照番号８２として示されている。エダクタ８２は図６においてヘッダ５２、５４外部のヘッダ壁７４に取り付けられる合わせ面８６を持つ状態で示されている。合わせ面８６は上部ヘッダ及び下部ヘッダ５２、５４の一方から加圧空気を受ける加圧空気取入れ口８８を形成する。加圧空気はベンチュリチェンバー９０を通過して、上述のように車体３４の予め決められた場所に加圧空気を向けるエダクタノズル９２を通ってエダクタ８２から出て行く。熱風はオーブンハウジング３２内部からベンチュリ入り口９４を通って引き寄せられ、既知の通りベンチュリ効果によってベンチュリチェンバー９０を通過する加圧空気によってエダクタノズル９２の中へ送られる。これによって車体３４の予め決められた場所へ向かう空気の体積流量は増大して、さらにベンチレータ４２のエネルギー必要量を減少させる。
さらに別の実施態様のノズルが図７において空気増幅器９６として示されている。この図において、単純化のために図６と同様の参照番号が使用される。空気増幅器９６は空気取り入れ口８８を含み、ここで加圧空気は上部ヘッダ及び下部ヘッダ５２、５４の一方から強制的に送られる。加圧空気はベンチュリチェンバー９０を通過して増幅器ノズル９２の中へ入り、ノズルは加圧空気を車体３４の予め決められた場所へ向ける。加熱空気はオーブンハウジング３２の内部からベンチュリ効果によってベンチュリ入り口９４を介して引き寄せられて、車体３４へ向けられる加熱空気の体積流量を増大するので、さらにベンチレータ４２のエネルギー必要量を減少する。
上述の実施態様は車体３４の重量金属部分を加熱するために望ましい。重量金属部分は車体３４の薄い金属すなわちシートメタル部分より高い熱を必要とする。これらの実施態様において、エダクタ８４及び空気増幅器９６は各々車体の予め決められた場所へ向けられ、オーブンハウジング３２内部から加熱空気を引き寄せて、車体３４の重量金属部分へ向けられる熱エネルギーの量を最大限にする。上に説明されるように、加圧空気は、ノズル９２から出て行く前に、ヘッダ５２、５４を通り、空気取り入れ口８８を通って、ベンチュリチェンバー９０の中へ入る。熱風はベンチュリ効果によってベンチュリ入り口９４の中へ引き寄せられて、車体３４へ向けられる熱風の体積流量を増大する。
表１は上述の利点を持つ本発明のオーブンアセンブリ３０の運転パラメータを示している。
表Ｉに示されるデータは、典型的な車体３４の生産速度のときの典型的な２４ｍ（８０フィート）の長さのオーブンセクション（すなわち、昇温ゾーン）に基づいている。それぞれの例において、要求される熱伝達は約４６７ｋＷ（１，５９５，０００（ＢＴＵ／ｈｒ））である。第一の欄は、従来の炉の設計において要求される熱を生成するための様々な運転要件を示しており、次の欄は本発明の炉の通常の設計を示しており、上限速度及び下限速度は一般的運転範囲を確立する。
最も顕著なことは、標準出し容積が標準立法フィート／分（周囲温度）で大幅に減少されることである。当業者は、従来の炉においては熱風が図１に示されるヒーターボックス１２によって炉を再循環するので、出し容積がほぼ５１，０００ｍ３／ｈ（３０，０００ａｃｆｍ）であることが分かるだろう。従って、ファン容積を大幅に減少させることができる出し容積の減少は、実際には５１，０００ｍ３／ｈ（３０，０００ａｃｆｍ）から３，４００ｍ３／ｈ（２，０００ｓｃｆｍ）への減少である。減少された出し容積で要求される熱伝達を維持するために、ノズル５６における空気伝達温度は、従来のノズル２２における従来の空気伝達温度約２２９°Ｃ（４４４°Ｆ）を上回って、新規の炉の設計においては約５９３°Ｃ（１，１００°Ｆ）まで上げられる。さらに、ノズル直径は従来の直径約０．１１６ｍ（０．３８フィート）から約０．０１８ｍ（０．０６フィート）に減少され、その結果ノズルにおける空気速度は通常オーブンアセンブリ３０において約１９ｍ／ｓ（３，７２７ｆｐｍ）から１６３ｍ／ｓ（３２，０００ｆｐｍ）に増大する。これによって、ノズルの通常ノズル速度／面積は約７００，２００(ｍ/秒)／ｍ２（２１４，０００（ｆｔ/秒）／（ｆｔ２））となり、従来のノズル速度／面積約１，８３０(ｍ/秒)／ｍ２（５５６（ｆｔ/秒）／（ｆｔ２））よりずっと大きい。従って、発明者は、加圧空気がより高い空気速度でかつ大幅に小さい出し容積で車体に施されたコーティングの効果温度の最高３倍で送り出されるとき、熱エネルギーを伝達するために必要な運動量は一定であると判断した。研究に基づいて、車体に施されたコーティングの硬化温度（華氏）の２倍から４倍の温度が望ましい運転範囲であり、しかも、車体に施されたコーティングを硬化または焼付けするために十分な熱エネルギーを供給すると、考えられる。さらに、上に示される比は、ノズル５６における空気速度対空気量の比、１，５８４〜６，９５０(ｍ/秒／ｍ３/ｈ)対１(１５０〜６５０(ｆｔ/分／ｆｔ３/分) 対１）（通常比率約４，１４０(ｍ/秒／ｍ３/ｈ)対１（３８４(ｆｔ/分／ｆｔ３/分) 対１））を使用する。さらに、空気速度対ノズル面積の比は約１６５，７００〜１，４２２，０００（ｍ/秒／ｍ２）(通常速度７０２，０００（ｍ/秒／ｍ２）対１）（５０，５００〜４３３，５００(ｆｔ/秒／ｆｔ２）対１（通常速度２１４，０００(ｆｔ/秒／ｆｔ２）対１）であると判断される。
望ましい熱及び運動量必要量を得ることが判明しているさらなる運転パラメータは、オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ３／ｈ（フィート当たり約２５ｓｃｆｍ））以下の空気量をオーブンハウジングへ供給することである。別の実施態様は、オーブンハウジングの長さのメートル当たり２７８ｍ３／ｈ（フィート当たり約５０ｓｃｆｍ）以下の空気量をオーブンハウジングへ供給する。さらに別の実施態様は、オーブンハウジングの長さのメートル当たり４１７ｍ３／ｈ（フィート当たり７５ｓｃｆｍ）の率の空気量をオーブンハウジングへ供給する。これはオーブン長さメートル当たり１，２２７ｍ３／ｈ（フィート当たり２２０ｓｃｆｍ）を必要し、本発明のオーブンアセンブリ３０よりエネルギー使用量が大きい従来のオーブン設計より大幅に小さい数値である。
加圧空気を約５９３°Ｃ（１，１００°Ｆ）まで加熱することのもう１つの利点は、炉壁をコーティングするための既知のコーティング副産物の燃焼によって炉３０をきれいにすることができることである。これによって手で炉壁を洗浄する必要（労働集約的作業である）を排除する。
本発明は例として説明されており、使用される用語は限定の言葉ではなく説明の言葉の性質を持つことを意図している。
以上の教示から本発明の多くの修正及び変形が可能であることは明らかである。従って、特許請求（参照番号は単に便宜上であり、決して限定的なものではない）の範囲内で本発明は明示される以外の形態で実施できるものと解釈されるべきである。
Claims (24)
- オーブンアセンブリを貫いて運搬される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるためのオーブンアセンブリ（３０）であって、
該オーブンアセンブリを貫いて前記車体（３４）を運搬するためにオーブンハウジングを貫いて伸びるトランスポータ（３６）を有するオーブンハウジング（３２）と、
実質的に前記オーブンハウジング（３２）外部から空気を引き込んで前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を供給するためのファンと、
前記オーブンハウジングの中まで伸びる第一要素（４４）及び前記ファンから前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を運ぶために前記ファンと相互接続される第二要素（４６）を有するダクト（４０）と、
前記オーブンハウジングの中へ運ばれる前記加圧空気を加熱するために前記第一要素（４４）と前記第二要素（４６）との間に配置されるバーナーと、
を備え、
前記第一要素（４４）が車体（３４）に向けて加熱空気を方向付けるためにオーブンハウジング内部全体に間隔を置いた複数の出口を画成しており、
前記ファンが、オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ３／ｈ（フィート当たり２５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るように規定され、
前記加熱空気は、前記オーブンハウジングの中に再循環することがない、
ことを特徴とするアセンブリ。 - 前記加熱された加圧空気が、空気速度対前記複数の出口を通って分配される空気量の比が１，５８４〜６，９５０（ｍ/秒/ｍ３/ｈ）対１（１５０〜６５０（ｆｔ/分／ｆｔ３/分）対１）で前記複数の出口を通って配分される、ことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
- オーブンアセンブリを貫いて運搬される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるためのオーブンアセンブリ（３０）であって、
該オーブンアセンブリを貫いて前記車体（３４）を運搬するためにオーブンハウジングを貫いて伸びるトランスポータ（３６）を有するオーブンハウジング（３２）と、
実質的に前記オーブンハウジング（３２）外部から空気を引き込んで前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を供給するためのファンと、
前記オーブンハウジングの中まで伸びる第一要素（４４）及び前記ファンから前記オーブンハウジングの中へ加圧空気を運ぶために前記ファンと相互接続される第二要素（４６）を有するダクト（４０）と、
前記オーブンハウジングの中へ運ばれる前記加圧空気を加熱するために前記第一要素（４４）と前記第二要素（４６）との間に配置されるバーナーと、
を備え、
前記第一要素（４４）が車体（３４）に向けて加熱空気を方向付けるためにオーブンハウジング内部全体に間隔を置いた複数の出口を画成しており、
前記加熱された加圧空気が、空気速度対前記複数の出口を通って分配される空気量の比が１，５８４〜６，９５０（ｍ/秒/ｍ３/ｈ）対１（１５０〜６５０（ｆｔ/分／ｆｔ３/分）対１）で前記複数の出口を通って分配され、
前記加熱空気は、前記オーブンハウジングの中に再循環することがない、
ことを特徴とするアセンブリ。 - 前記ファンが、オーブンハウジング（３２）へ、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり４１７ｍ３／ｈ（フィート当たり７５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るようにされている、
ことを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。 - 前記ファンが、オーブンハウジング（３２）へ、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり２７８ｍ３／ｈ（フィート当たり５０ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るようにされている、
ことを特徴とする請求項４に記載のアセンブリ。 - 前記ファンが、オーブンハウジング（３２）へ、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ３／ｈ（フィート当たり２５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るようにされている、
ことを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。 - 前記出口が前記オーブンハウジング（３２）内部に配置される前記車体（３４）の予め決められた場所に前記加圧空気を向けるためにノズル（５６）を備える、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記ノズル（５６）が前記ダクト内部に配置され、かつ各ノズル（５６）の遠位端（７６）から各ノズル（５６）の終端（７８）へ向かって減少する直径を形成する、ことを特徴とする請求項７に記載のアセンブリ。
- 前記出口が各々前記オーブンハウジング（３２）内部から空気を引き寄せそれによって前記オーブン内部における空気の体積流量を増大するエダクタ（ｅｄｕｃｔｅｒ）（８２）を備える、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記バーナーが前記ダクトの前記第二要素（４６）から前記第一要素（４４）まで通過する前記加圧空気に直接炎を当てる、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記バーナーが前記ファンから受け取った前記加圧空気へ熱を供給し、それによって前記車体（３４）へ施された前記コーティングの硬化温度（華氏）の２〜４倍まで前記加圧空気の温度を上げる、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記出口の各出口面積と、前記ファンのサイズが、空気速度対各出口面積の比が１６５，７００〜１，４２２，０００(ｍ/秒／ｍ２)対１（５０，５００〜４３３，５００（ｆｔ/分／ｆｔ２）対１）となるように定められる、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- オーブンハウジング内部に配置される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるための方法であって、
加圧空気を前記オーブンハウジング（３２）へ送るステップと、
前記オーブンハウジングに近接した前記加圧空気を加熱し、それによって加熱された加圧空気を生成し、前記オーブンハウジング内部全体において間隔を置いた出口が画成される場所に前記加熱加圧空気を配分するステップと、を含み、
前記オーブンハウジング（３２）前記内部全体に前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ３／ｈ（フィート当たり２５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送るように規定されており、
前記加熱加圧空気は、前記オーブンハウジングの中に再循環することがない、
ことを特徴とする方法。 - 前記オーブンハウジング（３２）内部全体に間隔を置いて画成された出口を通って前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
前記ノズルにおける空気速度対前記間隔を置いて画成された出口を通って配分される空気量の比が１，５８４〜６，９５０（ｍ/秒/ｍ３/ｈ）対１（１５０〜６５０（ｆｔ/分／ｆｔ３/分）対１）である加圧空気を送ることを含む、
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。 - オーブンハウジング内部に配置される車体（３４）に施されたコーティングを硬化させるための方法であって、
加圧空気を前記オーブンハウジング（３２）へ送るステップと、
前記オーブンハウジングに近接した前記加圧空気を加熱し、それによって加熱された加圧空気を生成し、前記オーブンハウジング内部全体において間隔を置いた出口が画成される場所に前記加熱加圧空気を配分するステップと、を含み、
前記オーブンハウジング（３２）前記内部全体に間隔を置いて画成された出口を通って前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
前記ノズルにおける空気速度対内部全体に間隔を置いて画成された出口を通って配分される空気量の比が１，５８４〜６，９５０（ｍ/秒/ｍ３/ｈ）対１（１５０〜６５０（ｆｔ/分／ｆｔ３/分）対１）である加圧空気を送ることを含み、
前記加熱加圧空気は、前記オーブンハウジングの中に再循環することがない、
ことを特徴とする方法。 - 前記オーブンハウジング（３２）へ加圧空気を送る前記ステップが、さらに、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり４１７ｍ３／ｈ（フィート当たり７５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送ることを含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 前記オーブンハウジング（３２）へ加圧空気を送る前記ステップが、さらに、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり２７８ｍ３／ｈ（フィート当たり５０ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送ることを含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 前記オーブンハウジング（３２）へ加圧空気を送る前記ステップが、さらに、
オーブンハウジングの長さのメートル当たり１３９ｍ３／ｈ（フィート当たり２５ｓｃｆｍ）以下の空気量の加圧空気を送ることを含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 前記オーブンハウジング（３２）の前記内部全体に前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
前記加熱加圧空気を前記オーブンハウジング（３２）内部に配置される前記車体（３４）の予め決められた場所へ向けることを含む、
ことを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。 - 前記加圧空気を加熱する前記ステップが、さらに
前記オーブンハウジング（３２）内部に配置される前記車体（３４）に施された前記コーティングの硬化温度（華氏）の２〜４倍の温度まで前記加圧空気を加熱することを含む、
ことを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。 - 前記オーブンハウジング（３２）の内部全体において間隔を置いた場所で前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
４，１４０（ｍ/秒／ｍ３/ｈ）対１（３８４（ｆｔ/分／ｆｔ３/分）対１）の空気速度対各位置を通って配分される空気量の比で前記間隔を置いた場所を介して加圧空気を配分することを含む、
ことを特徴とする請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の方法。 - 前記加圧空気を加熱する前記ステップが、さらに、
前記加圧空気へ直接燃焼ガスを当てることを含む、
ことを特徴とする請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の方法。 - 前記オーブンハウジングに近接して加圧空気を加熱する前記ステップが、さらに、
前記オーブンハウジングへ前記加圧空気を送り込む直前に前記加圧空気を加熱することを含む、
ことを特徴とする請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の方法。 - 前記オーブンハウジング（３２）内部全体に前記加熱加圧空気を配分する前記ステップが、さらに、
空気速度対各位置の出口面積の比が１６５，７００〜１，４２２，０００（ｍ/秒／ｍ２）対１（５０，５００〜４３３，５００（ｆｔ/秒／ｆｔ２）対１）となるように定められる、ことを特徴とする請求項１３〜２３のいずれか一項に記載の方法。
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