JPH07328511A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗膜の加熱および乾燥に寄与する波長帯のス
ペクトルを含む赤外線を有効に照射することができ、加
熱効率の大幅な向上が可能な赤外線式の乾燥装置を提供
する。 【構成】 赤外線を放射する赤外線ランプ３と、赤外線
を被乾燥物Ａに向けて反射する反射板４を備えた乾燥装
置内部に、赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収体５を
配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車の車体
に塗装を施した後、当該車体に赤外線を照射することに
よって加熱し、塗装面に形成された塗膜を乾燥，硬化さ
せるのに利用される乾燥装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車の塗装工程において、塗装
面に形成された塗膜を乾燥させるための乾燥装置として
は、熱風循環式オーブンや、赤外線加熱オーブンなどが
使用されているが、この赤外線加熱オーブンのうち、比
較的短時間の加熱や、部分加熱を目的とする場合には、
電気式の赤外線ランプが使用されており、このような赤
外線ランプ式のオーブンにあっては、加熱効率を高める
ために赤外線反射板を併用することが多い。 なお、こ
こで言う赤外線ランプとは、電球型のもののみを意味す
るのではなく、発熱体を内蔵した金属やセラミックスか
らなる、いわゆる遠赤外線ランプや、カンタル線ヒータ
ーを石英ガラスなどのチューブに収納したもの、さらに
はタングステン線を封入したハロゲンヒーターなどが用
いられ、２００〜２６００℃程度の様々な温度に加熱さ
れて、その温度によって生じる赤外線の輻射エネルギー
が塗料の乾燥に利用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の赤外線乾燥装置においては、塗膜の乾燥には、赤外
線ランプから放射された赤外線のうちのごく一部の波長
のものしか使用されず、残部は炉壁に吸収されたりオー
ブン外部に漏れたりするので、エネルギ的に見た加熱効
率は必ずしも高くはないという問題点がある。

【０００４】すなわち、図５は、５００℃に加熱された
赤外線ランプから放射される赤外線と、当該赤外線が塗
膜に当たって反射したのちの赤外線のスペクトル分布を
それぞれ示すものであり、赤外線ランプからの放射スペ
クトルは波長約３μｍをピークとするなだらかな分布を
示すのに対し、塗膜からの反射スペクトルには、３μｍ
付近の波長帯、および６〜７．５μｍの波長帯の一部が
欠けており、これらの波長帯の赤外線が塗膜に吸収さ
れ、塗料の加熱および乾燥に消費されたものと考えられ
る。

【０００５】つまり、塗膜からの反射スペクトルには、
もはや塗料の乾燥に寄与する上記波長帯の赤外線は含ま
れていないので、赤外線ランプから放射され、塗膜に一
旦反射されたのちの赤外線は、赤外線反射板と被塗装物
との間でいたずらに反射を繰り返すだけであって、塗料
の乾燥には何らの働きもなさないことになり、従来の赤
外線乾燥装置におけるこのような問題点の解決が乾燥装
置の加熱効率を増し、塗装工程の生産性を向上させるた
めの課題となっていた。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、上記した従来の課題に着目
してなされたものであって、消費電力量を増すことな
く、塗膜の加熱および乾燥に寄与する波長帯を含む赤外
線の照射量を増加させることができ、もって加熱効率の
大幅な向上が可能な赤外線式の乾燥装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる乾燥装
置は、赤外線を放射する赤外線放射源と、被乾燥物に向
かわない赤外線を被乾燥物に向けて反射する赤外線反射
体を備えた乾燥装置において、赤外線放射源および赤外
線反射体より到達した赤外線および被乾燥物を反射して
到達した赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収体を配設
してなる構成としたことを特徴としており、このような
乾燥装置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】この発明に係わる乾燥装置においては、赤
外線吸収体の温度低下を防止する観点から、例えば、赤
外線吸収体を熱伝導度の低いセラミックスロッドや赤外
線吸収体に対して十分に小さな断面積の金属棒などを介
して支持するようにして、赤外線吸収体を赤外線反射体
に対して熱的に絶縁することが望ましい。

【０００９】また、このような赤外線吸収体としては、
被乾燥物に向く面に赤外線吸収処理を施すと共に、反対
の面に鏡面仕上げ処理を施した金属板を用いることがで
き、具体的には、被乾燥物に対する裏面側を鏡面仕上げ
し、表面側に酸化処理を施したアルミニウムパネルや、
表面側を赤外線吸収塗料で塗装した鉄パネルなどを使用
することが望ましい。

【００１０】

【発明の作用】この発明に係わる乾燥装置においては、
赤外線放射源および赤外線反射体と共に、赤外線吸収体
が設けてあり、赤外線吸収体は、赤外線放射源から直
接、あるいは赤外線反射体を反射して赤外線吸収体に到
達した赤外線と共に、被乾燥物で反射されたのちに到達
した赤外線をも吸収して加熱されるので、被乾燥物は、
赤外線放射源から直接被乾燥物に放射される赤外線およ
び赤外線放射源から放射され赤外線反射体によって反射
されたのち被乾燥物に放射される赤外線に加えて、赤外
線吸収体から再放射される赤外線によっても有効に加
熱，乾燥されるようになり、乾燥装置の加熱効率および
乾燥効率が向上することになる。

【００１１】すなわち、赤外線吸収体は、例えば、塗膜
の乾燥に有効な３μｍおよび６〜７．５μｍ付近の波長
帯の赤外線が含まれない塗膜からの反射赤外線によって
も容易に加熱され、加熱されることによって上記波長帯
の赤外線を含む塗膜の乾燥に有効な赤外線を再放射する
ので、言い換えると、この赤外線吸収体が本来なら塗料
の乾燥に効果のない赤外線を有効な赤外線に変換するの
で、当該乾燥装置の効率が大幅に向上することになる。

【００１２】また、この発明に係わる乾燥装置の実施態
様としての請求項２記載の乾燥装置においては、赤外線
吸収体が赤外線反射体に対して熱的に絶縁されているの
で、赤外線吸収体の熱が赤外線反射体を介して外部に漏
れにくく、熱効率が良好なものとなる。

【００１３】同じく実施態様としての請求項３ないし請
求項５に係わる乾燥装置においては、被乾燥物に向く面
に赤外線吸収処理を施し、反対面に鏡面仕上げ処理を施
した金属板からなる赤外線吸収体を用い、とくに請求項
４に係わる乾燥装置においては赤外線吸収処理としての
酸化処理を施したアルミニウム系材料からなる赤外線吸
収体を用い、請求項５に係わる乾燥装置においては赤外
線吸収処理として赤外線吸収塗料を塗布した鉄系材料か
らなる赤外線吸収体を用いているので、赤外線吸収体と
しての強度や赤外線吸収性能、取扱い性，コストなどの
点で所期の性能を満足するものとなる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて具体的に説
明する。

【００１５】図１ないし図２は、この発明に係わる乾燥
装置の一実施例を示すものであって、図に示す乾燥装置
１は、未乾燥状態の塗膜を表面に形成した塗装終了後の
車体Ａ（被乾燥物）を収容可能なアーチ形に組立てられ
たオーブン壁２の内側に、赤外線放射源としての赤外線
ランプ３と、該赤外線ランプ３から放射された赤外線の
うち、車体Ａに向かわない赤外線を車体Ａに向けて反射
させる赤外線反射板４（赤外線反射体）を備えると共
に、互いに隣接する赤外線ランプ３の間には、天井部を
除いて赤外線吸収体５が配設されている。

【００１６】赤外線ランプ３は、この実施例では棒状の
赤外線ヒータを用いているが、この他に、通常の電球型
やセラミックスパネルのような矩形型のものも使用する
ことができ、上記のように、赤外線ランプ３から車体Ａ
に直接放射される赤外線や、赤外線ランプ３から放射さ
れ、反射板４で反射したのち車体Ａに放射される赤外線
の障害となりにくい位置に配設される。

【００１７】赤外線反射板４は、ここでは鏡面仕上げし
たステンレススチールパネルが使用されており、この他
にアルミニウムパネルや金メッキした鋼板なども使用で
きるが、鏡面部の掃除などのメンテナンスの観点から
は、ステンレススチールパネルが望ましい。

【００１８】赤外線吸収体５は、この実施例において
は、図２に拡大して示すように、片面側５ａに赤外線吸
収処理としての酸化処理を施し、裏面側５ｂに鏡面仕上
げを施したアルミニウム合金製パネルが使用されてお
り、酸化処理面５ａを車体Ａの側に、鏡面仕上げ面５ｂ
を反射板４の側に向けて配設されている。

【００１９】赤外線吸収体としては、この他に裏面側を
同様に鏡面仕上げし、表面側に赤外線吸収塗料を塗付し
た鉄板等を使用することができる。 なお、赤外線吸収
体として、このような金属板の使用が望ましいのは、熱
容量が小さくて温度上昇が早いことと共に、鏡面仕上げ
が比較的容易であって、背面側（反射板４の側）への赤
外線の放射率を低減することができることによる。

【００２０】当該赤外線吸収体５は、自身の温度低下を
防止するために、オーブン壁２に植え込まれた、熱伝導
度の低いセラミックスロッドからなる支持体（図示せ
ず）によって反射板４の前方の所定位置にそれぞれ取付
けられている。 なお、高価なセラミックスロッドの使
用を避け、コストの低減を図るにはビスなどの金属棒の
使用もやむを得ないところであるが、この場合には赤外
線吸収体５に対して十分に小さな断面積の金属棒を使用
すれば、実質的に問題はない。

【００２１】このような構造を備えた乾燥装置１内に、
塗装を終了した車体Ａを収納したのち、電源を投入して
赤外線ランプ３に通電を開始すると、赤外線ランプ３か
ら、図５に実線で示したようなスペクトル分布を有する
赤外線が放射され、直接、あるいは赤外線反射板４によ
って反射されたのち、車体Ａの表面に形成された塗膜に
照射される。

【００２２】塗膜の表面においては、照射された赤外線
スペクトルのうち３μｍおよび６〜７．５μｍ付近の波
長帯の赤外線が吸収されることにより塗膜が加熱され、
塗料の乾燥が進む一方、図５に破線で示したように、上
記波長帯の赤外線の含まれない赤外線が反射される。

【００２３】車体Ａの塗膜からの反射赤外線は、赤外線
吸収体５の酸化処理面５ａに吸収され、これによって当
該赤外線吸収体５が加熱され、赤外線を再放射する。

【００２４】図３は、赤外線ランプ３から放射され、塗
膜から反射されたのちの赤外線のスペクトル分布と、こ
の反射赤外線を吸収することによって加熱された赤外線
吸収体５から再放射される赤外線のスペクトル分布を示
すものであって、塗膜からの反射スペクトルには、前述
のように、塗膜によって吸収され、塗料の乾燥に消費さ
れた３μｍ付近の波長帯、および６〜７．５μｍの波長
帯の赤外線が含まれていないのに対し、赤外線吸収体５
からの再放射スペクトルは、波長約４μｍをピークとす
るなだらかな分布を示し、再放射赤外線には塗膜の乾燥
に有効に作用する上記波長帯の赤外線が含まれているこ
とから、車体Ａの塗膜は、直接、あるいは赤外線反射板
４を介して赤外線ランプ３から照射される赤外線に加え
て、赤外線吸収体５から再放射される赤外線によっても
加熱されるので、効率よく乾燥されることになる。

【００２５】このとき、赤外線吸収体５は、酸化処理面
５ａが車体Ａの側に、鏡面仕上げ面５ｂが反射板４の側
に向けてあるので、塗膜からの反射赤外線を酸化処理面
５ａによって効率よく吸収することができ、車体Ａへの
再放射赤外線量を増加させることが可能であると共に、
塗料乾燥に有効な波長帯を含む裏面側からの赤外線を鏡
面仕上げ面５ｂにより反射させることによって赤外線の
吸収量を減少させ、背面側への再放射赤外線量を減らす
ことができるので、当該乾燥装置の熱効率がより高いも
のとなる。

【００２６】図４は、上記乾燥装置１の加熱効率を、同
一形状，同一容量の乾燥装置であって赤外線吸収体を具
備しない従来の乾燥装置の場合と比較した一例を示すも
のであって、従来の乾燥装置では、１５０℃までの昇温
時間が約４分であるのに対し、この発明に係わる乾燥装
置１においては、赤外線吸収体５を配設することによっ
て上記昇温時間を約半分に短縮できることが確認され、
塗装工程における生産性の大幅な向上が期待できる。

【００２７】なお、この実施例においては、赤外線放射
源として電気をエネルギー源とする赤外線ランプについ
て説明したが、高温のガスによって加熱された金属板を
赤外線放射源とする、いわゆる暗赤パネル式赤外線オー
ブンにもこの発明を適用することができる。 また、例
えば熱風循環式オーブンと併設することにより、この発
明に係わる乾燥装置を予備加熱装置として使用すること
もできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
乾燥装置は、赤外線放射源および赤外線反射体と共に赤
外線吸収体を備えた構成としたものであるから、加熱お
よび乾燥に対する効果を失い、被乾燥物と反射体との間
で反射を繰り返すに過ぎなかった被乾燥物からの反射赤
外線を赤外線吸収体の加熱に有効活用することができ、
被乾燥物が赤外線ランプから直接放射される赤外線や赤
外線ランプから放射され反射体によって反射された赤外
線に加えて、加熱された赤外線吸収体から再放射される
赤外線によっても加熱，乾燥されるようになるので、乾
燥装置としての加熱効率を大幅に改善することができる
という優れた効果をもたらすものである。また、この発
明の請求項２に係わる乾燥装置においては、赤外線吸収
体が赤外線反射体に対して熱的に絶縁されているので、
赤外線吸収体の熱が外部に漏れにくく、熱効率がさらに
高いものとなる。

【００２９】さらに、この発明の請求項３ないし請求項
５に係わる乾燥装置においては、赤外線吸収体として、
被乾燥物に向く面に赤外線吸収処理を施し、反対面に鏡
面仕上げ処理を施した金属板を用い、とくに請求項４に
係わる乾燥装置においては赤外線吸収処理としての酸化
処理を施したアルミニウム系材料を用い、請求項５に係
わる乾燥装置においては赤外線吸収処理として赤外線吸
収塗料を塗布した鉄系材料を用いているので、赤外線吸
収体としての強度や赤外線吸収性能、取扱い性に優れ、
性能およびコスト面で優れた乾燥装置とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる乾燥装置の構造を示す断面説
明図である。

【図２】図１に示した乾燥装置における赤外線ランプ，
赤外線反射板および赤外線吸収体の配置を示す拡大断面
図である。

【図３】図１に示した乾燥装置における被乾燥物からの
反射赤外線とこの反射赤外線によって加熱された赤外線
吸収体から再放射される赤外線のスペクトル分布を比較
して示すグラフである。

【図４】図１に示した乾燥装置の加熱効率を赤外線吸収
体を具備しない従来の乾燥装置とを比較して示すグラフ
である。

【図５】赤外線ランプから放射された赤外線と被乾燥物
により反射された赤外線のスペクトル分布を比較して示
すグラフである。

【符号の説明】

１ 乾燥装置 ３ 赤外線ランプ（赤外線放射源） ４ 赤外線反射板（赤外線反射体） ５ 赤外線吸収体 Ａ 車体（被乾燥物）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線を放射する赤外線放射源と、被乾
   燥物に向かわない赤外線を被乾燥物に向けて反射する赤
   外線反射体を備えた乾燥装置において、赤外線放射源お
   よび赤外線反射体より到達した赤外線および被乾燥物を
   反射して到達した赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収
   体を配設してなることを特徴とする乾燥装置。
2. 【請求項２】 赤外線吸収体を赤外線反射体に対して熱
   的に絶縁してなることを特徴とする請求項１記載の乾燥
   装置。
3. 【請求項３】 赤外線吸収体は、被乾燥物に向く面に赤
   外線吸収処理を施すと共に、反対の面に鏡面仕上げ処理
   を施した金属板からなることを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の乾燥装置。
4. 【請求項４】 赤外線吸収体は、被乾燥物に向く面に酸
   化処理を施したアルミニウム系材料からなるパネルであ
   ることを特徴とする請求項３記載の乾燥装置。
5. 【請求項５】 赤外線吸収体は、被乾燥物に向く面に赤
   外線吸収塗料を塗布した鉄系材料からなるパネルである
   ことを特徴とする請求項３記載の乾燥装置。