JPH0751610A - 塗装工程用の炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】断熱材を複数の層に分け、各層間に熱を反射す
る反射板を介在させることにより、省エネルギーを実現
する。 【構成】グラスウールまたは、ロックウール等から成る
断熱層を熱の反射板として機能する金属板の間に充填
し、好ましくはこれをパネル体として使用する塗装工程
用の炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば、自動車のボディ
ーの塗装を乾燥／焼付けする乾燥炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】塗装の工程では被塗装物を加熱処理する
ことがしばしば起り、例えば、金属塗装では前処理後の
水分乾燥を水切乾燥炉で行い、塗装焼付けを塗装焼付炉
で行なう。この炉での被塗装物の処理条件は水切乾燥炉
では処理温度；１００〜１４０℃、処理時間；５〜１０
分、塗装焼付炉では処理温度；８０〜２００℃、処理時
間；１５〜６０分である。炉の熱源は電気、油（灯油、
Ａ重油）、ガス（都市ガス、ＬＰＧ）等がある。炉のタ
イプには対流炉、輻射炉があり、炉の形は生産量によ
り、少量生産の場合は金庫型となり、大量生産の場合は
トンネル型になる。上記の処理条件で上記の熱源を用い
た上記の炉の殆どは断熱壁、断熱天井及び断熱床（以
後、壁体と総称する）を持っている。この壁体は長い
間、２枚の金属板の間に保温材を挟んだ構造で、その厚
さは５０〜２００ｍｍのものが用いられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
従来例においては壁体の断熱が不充分であり、エネルギ
ー損失が大きかった。この発明は上述の壁体を備える省
エネルギーを可能とする炉を提供しようとするものであ
る。

【課題を解決するための手段】本発明は、断熱材を複数
の層に分け、各層間に熱を反射する反射板を介在させる
ことによって、上記課題を解決する。具体的には、保温
材にグラスウール、ロックウール等を使用し、使い方は
５０〜１００ｍｍ厚さの保温材を１枚〜数枚重ね、０．
１〜３．２ｍｍの金属板の間に充填したものに補強材と
して小型の型鋼、又は、折り曲げ鋼材を用いて、５０〜
２００ｍｍの保温パネルとし壁体とする。

【０００４】従って本発明の好適な態様の炉は、炉内部
の熱の放散を極力少なくした壁体の構造に係わり、２５
〜５０ｍｍ厚さの保温材の片面又は、両面に金属箔、金
属薄板、不燃材薄板、難燃性材薄板等を張り付けたもの
を１枚〜数枚重ねたものを保温ユニットとし、これを２
枚の０．１〜３．２ｍｍの金属板で挟み、型鋼、又は折
り曲げ鋼材を補強材として５０〜２００ｍｍ厚さの保温
パネルとした壁体を持つ。

【０００５】

【作用】断熱材を複数の層に分け、各層間に熱を反射す
る。例えば、外面が鏡面状態の反射板により内部から受
ける熱を熱源方向に反射するので、省エネルギーを実現
できる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の詳細な実施例を、自動車塗装
ラインに於いて、前処理後の水切乾燥炉、塗装後の乾燥
炉又は焼付炉に適用した場合を例に取り説明する。被塗
装物である自動車車体は通常コンベヤーにより運ばれて
炉の一方から入り他方に出るまでの間に乾燥又は焼付処
理される。図１で、１はエヤーカーテン、２は壁体、３
は熱風送りダクト、４は熱風循環フアン、５、９は熱風
発生炉、６、８はバーナー、７は電気制御盤、１０は排
気ダクト、１１は熱風帰りダクトを示す。

【０００７】次に、図２は出入り口からの熱風の逃げ量
を少なくするために、壁体を床より高くして、平形炉の
エヤーカーテンに相当する部分を傾斜させて傾斜式出入
り口とした山型炉を示す。２１は壁体、２２は熱風送り
ダクト、２３は熱風循環フアン、２４は熱風発生炉、２
５は熱風帰りダクト、２６はバーナー、２７は電気制御
盤を示す。

【０００８】図３の説明をする。この図は図１の断面拡
大図であり、４１はバーナー、４２は熱風発生炉、４３
は熱風帰りダクト、４４は熱源用架台、４５は熱風送り
ダクト、４６は壁体、４７は循環熱風吸込口、４８は炉
内熱風帰りダクト、４９は炉内熱風送りダクト、５０は
循環熱風吹出し口、５１は保温床を示す。図４の説明を
する。この図は図３に準じて山型炉の断面拡大図であ
り、３１は壁体、３２は炉内熱風帰りダクト、３３は炉
内熱風送りダクト、３８は循環熱風吹出し口、３４は熱
風送りダクト、３５は熱風帰りダクト、３６は燃焼室、
３７はバーナー、３９は循環熱風吸込口を示す。

【０００９】前記の説明にある各種の部分から成り立つ
炉は図１、図２に示すように、炉長が１００メートルに
もなる。これは月産１００００台の車体塗装ラインで２
直生産、車体搬送ピッチ＝６メートルで、焼付け温度１
４０℃、３０分焼付けの場合の焼付炉の炉長である。こ
の炉の壁体は、天井は１〜２ミリメートルの鋼板で囲ま
れ、その中に１５０ミリメートル厚さのガラスウール保
温材、岩綿保温材等を充填した保温パネル構造のものが
多い。この壁体構造は既に３０年もの間用いられてきた
が、壁体からの熱放散が大きい。この熱放散を減らすた
めに様々な試験をしてきたが、この度、熱放散の非常に
少ない炉壁構造を発明した。ここに、発明の好適な実施
例、実験内容を説明する。

【００１０】先ず実施例では、５０ミリメートル厚さの
グラスウール保温材で１立方メートル当たり２４Ｋｇの
比重のものを用いた。高温側は０．８ミリメートル鋼板
とし、次に５０ミリメートル厚さのグラスウール保温材
を重ね、次に薄いアルミニューム板を重ね、次に５０ミ
リメートル厚さのグラスウール保温材を重ねて、薄いア
ルミニューム板を置き、更に、５０ミリメートル厚さの
グラスウール保温材を重ね、その上に薄いアルミニュー
ム板を重ねた総合厚さ約１５０ミリメートルの３重構造
で、２枚の薄いアルミニューム仕切り板を持った壁体の
一部分である。この保温壁の断熱機能は極めて大きく、
従来型の壁体との断熱機能試験を行なってその効果を確
認した。

【００１１】図５に従来方式の壁体一部分と本発明の壁
体の一部分との断熱機能実験の様子を表す。７１は５０
ミリメートル厚さのグラスウール層で熱源に最も近く
０．８ミリメートル厚さの鋼板９２に乗っている。この
鋼板は炉内壁に相当し、その下は熱風域９３である。７
２は０．１ミリメートル厚さのアルミニューム板で７３
は７１と同じ５０ミリメートル厚さのグラスウール層で
ある。７４は７２と同じアルミニューム板、７５は７３
と同じ５０ミリメートル厚さのグラスウール層、７６は
７４と同じアルミニューム板である。９２、７１、７
２、７３、７４、７５、７６の合計厚さは約１５０ミリ
メートルとなり、薄い板状の不燃材９１を仕切りとし
て、１５０ミリメートルのグラスウール層７７を鋼板９
２の上に置き、その上にグラスウール層７６と同じアル
ミニューム板７８を置いた。７９は０．８ミリメートル
厚さの鋼板製ヒーターケースで幅４００ミリメートル、
高さ３００ミリメートル、奥行き３００ミリメートルの
寸法であり、その中にヒーター８０を置いた。ヒーター
は１２００ワットの電気ヒーターである。８１、８２は
ヒーター８０の輻射熱を遮断するための２重多孔板であ
る。熱風域９３は炉内雰囲気に相当する。温度計は水銀
棒温度計を使用した。温度計８３は熱風域９３を計測
し、温度計８４はアルミニューム板７２上の中央部に、
温度計８５はアルミニュ−ム板７４上の中央部、温度計
８６は外板（アルミニューム板）７６上の中央部に耐熱
テープで温度計８６の感熱部をアルミニューム板７６に
しっかりと固定した。温度計８７はグラスウール層７７
の内部に突き刺し、感熱部の位置を０．８ミリメートル
鋼板９２から５０ミリメートルでグラスウール層７７の
平面的中央部に置き、温度計８７を鋼板９２から１００
ミリメートルの温度計８８の上部のグラスウール層７７
に突き刺し固定した。温度計８９は温度計８６と同様に
アルミニューム板７８上に固定した。温度計９０は室温
を測定した。熱風域９３の温度調節はヒーター８０の電
源を入／切して行なった。以下、行なった実験結果のデ
ータを下表に示す。但し、下表中（ ）内の数字は図５
の温度計の位置を表す。

【００１２】

【表１】 この表は図５に示した試験装置を用いた試験結果を表し
たものである。結果はヒーターのスイッチを入れて１時
間３５分後の（室温２５〜２６．１℃）雰囲気は１６４
℃で断熱層の外表面の温度は在来方式のもので３５℃、
本発明のもので２９℃であり、その温度差は６℃であ
る。

【００１３】図６は表１の数値をグラフにしたものであ
る。表１及び図６に示される、双方の断熱層表面の（温
度差６℃）概算放散熱量差を計算する。この計算は、保
温保冷工業便覧編集委員会編、保温保冷工業便覧の２１
５頁（４・１）式、（４・２）式、（４・３）式、（４
・４）式を使って行なった。

【００１４】ｈ時間中に、面積Ａｍ²を通じ、高温部
（θ１℃）から低温部（θ２℃）への伝達熱量Ｑｋｃａ
ｌは Ｑ＝α（θ１−θ２）Ａ・ｈ …（４・１) 固体から流体への伝熱においては α＝αγ＋α … (４・２） ここにαは総合熱伝達率ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃、αγは輻
射による熱伝達、αcは対流による熱伝達率とする。

【００１５】 αγ＝Ｃｂ・α［（Ｔ１／１００）⁴ −（Ｔ２／１００）⁴ ］ ／（Ｔ１−Ｔ２） … (４・３） Ｔ１＝（θ１+ ２７３）℃，Ｔ２＝（θ２＋２７３）
℃，Ｃb は完全黒体の輻射率４．９６，αは表面の黒度
で＜１であるが表より０．８とした。 αc ＝ｎ・４θ１−θ２ … (４・４） ここにｎは対流恒数である。

【００１６】この計算に於いて、在来方式の壁体のテス
トピースの温度等は θ１＝３５℃, θ２＝２６℃, Ａ＝１ｍ², ｈ＝１時間, Ｔ１＝２７３＋３５＝３０８℃, Ｔ２＝２７３＋２６＝
２９９℃ （４・３）式を用いてαγを求めると（計算は省略す
る）、 αγ＝４．４ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃ （４・４）式を用いてαc を求めると（計算は省略す
る）、対流恒数ｎを保温保冷工業便覧２１６頁より求め
て、ｎ＝２．８０とした。

【００１７】αc ＝４．８ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃ α＝αγ＋αｃ＝４．４＋４．８＝９．２ｋｃａｌ／ｍ
²ｈ℃ Ｑ１＝α（θ１−θ２）Ａｈ＝９．２（３５−２６） ＝８２．８ｋｃａｌ／ｍ²ｈ 本発明の壁体のテストピースの温度等は、 θ１＝２９℃，θ２＝２６℃，Ａ＝１ｍ²，ｈ＝１時間 （４・３）式を用いてαγを求めると、 αγ＝４．２ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃ （４・４）式を用いてαc を求めると、 αc ＝３．７ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃ α＝αγ＋αc ＝４．２＋３．７＝７．９ｋｃａｌ／ｍ
²ｈ℃ Ｑ２＝α（θ１−θ２）Ａｈ＝７．９（２９−２６） ＝２３．７ｋｃａｌ／ｍ²ｈ 前記の計算は図５の試験結果に基づいて計算し得た値で
ある。次に、式（４・４）中のｎを実験式（保温保冷工
業便覧２１６頁）よりｎ＝２．２０を得て垂直壁の断熱
層表面から空気中への伝達熱量を計算する。

【００１８】在来方式のテストピースの温度等はθ１＝
３５℃，θ２＝２６℃，Ａ＝１ｍ²，ｈ＝１時間 αγ＝４．４ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃（前記の計算に同
じ）。 （４・４）式を用いてαc を求めると、 αc ＝３．８ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃ α＝αγ＋αc ＝４．４＋３．８＝８．２ｋｃａｌ／ｍ
²ｈ℃ Ｑ３＝α（θ１−θ２）Ａｈ＝８．２（３５−２６） ＝７３．８ｋｃａｌ／ｍ²ｈ 本発明のテストピースのθ１＝２９℃，θ２＝２６℃，
Ａ＝１ｍ²， ｈ＝１時間 αγ＝４．２ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃（前記の計算に同
じ）。

【００１９】（４・４）式を用いて計算しαc を求める
と、 αc ＝２．６２ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃ α＝αγ＋αc ＝４．２＋２．６２＝６．８２ｋｃａｌ
／ｍ²ｈ℃ Ｑ４＝α（θ１−θ２）Ａｈ＝６．８（２９−２６） ＝２０．４ｋｃａｌ／ｍ²ｈ 前記の計算結果に基づいて、図１に示す自動車車体塗装
焼付け炉の炉体表面からの放散熱量を求める。但し、炉
床からの熱損失は炉形式により条件が変化するので、算
定しないものとする。

【００２０】条件：１) 炉内温度＝１６４℃ ２) 室 温 ＝ ２６℃ ３) 炉 長 ＝１００ｍ ４) 炉 幅 ＝ ３ｍ ５) 炉 高 ＝ ２．８５ｍ 計算：１) 在来型炉壁構造の場合 天井からの放散熱量Ｑ１’ Ｑ１’＝１００×３×８２．８＝２４８４０ｋｃａｌ／
時間 壁からの放散熱量Ｑ２’ Ｑ２’＝１００×（２．８５＋２．８５）×７３．８＝
４２０６６ｋｃａｌ／時間 合計放散熱量Ｑ' Ｑ’＝２４８４０＋４２０６６＝６６９０６ｋｃａｌ／
時間 ２）本発明の炉壁構造の場合 天井からの放散熱量Ｑ３’ Ｑ３’＝１００×３×２３．７＝７１１０ｋｃａｌ／時
間 壁からの放散熱量Ｑ４’ Ｑ４’＝１００×（２．８５＋２．８５）×２０．４ ＝１１６２８ｋｃａｌ／時間 合計放散熱量Ｑ” Ｑ”＝７１１０＋１１６２８＝１８７３８ｋｃａｌ／時
間 ３）図１の塗装焼付炉を１年間運転した場合の放散熱量
の差を求める。

【００２１】但し、１日８時間運転、１か月２０日稼働
とすると、 在来型炉壁構造の場合［Ｑ’］ ［Ｑ’］＝６６９０６×８×２０×１２ ＝１２８４５９５２０ｋｃａｌ／年 該炉壁構造の場合［Ｑ”］ ［Ｑ”］＝１８７３８×８×２０×１２ ＝３５９７６９６０ｋｃａｌ／年 放散熱量の差＝節約熱量 ［Ｑ’］−［Ｑ”］＝１２８４５９５２０−３５９７６
９６０ ＝９２４８２５６０ｋｃａｌ／年 ４）上記の節約熱量を、現在多くの塗装工場が炉の燃料
として使用している都市ガスを節約したものとしてガス
料金を求める。但し、ガス１Ｎｍ³の価格は９８円、発
熱量は９９６０ｋｃａｌ／Ｎｍ³とする。

【００２２】節約するガス料金［Ａ］ ［Ａ］＝９２４８２５６０×９８／９９６０＝９０９９
６９ ［Ａ］＝９０９，９６９円／年

【００２３】

【発明の効果】日本国の工業用エネルギーはその殆どが
輸入されている。本発明による炉壁構造の塗装焼付炉、
乾燥炉の省エネルギ−は極めて大きく、その効果は大で
ある。更に、在来の炉に比べ炉の周囲の空気を暖めるこ
とが少なく、周囲の環境保全に役立つ効果を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】エヤーカーテン付きの自動車車体塗装ラインの
平形焼付炉の側面図である。

【図２】エヤーカーテン付きの山型焼付炉の側面図であ
る。

【図３】図１の断面拡大図である。

【図４】図２の断面拡大図である。

【図５】従来方式の壁体一部分と本発明の壁体の一部分
との断熱機能実験の様子を表す斜視図である。

【図６】表１の数値をグラフ化した図である。

【符号の説明】

７１、７３、７５、７７ グラスウール層 ７２、７４、７６、７８ アルミニューム ９１ 不燃材 ９２ 鋼板 ７９ ヒーターケース ８０ ヒーター ８１、８２ ２重多孔板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断熱材を複数の層に分け、各層間に熱を
   反射する反射板を介在させたことを特徴とする塗装工程
   用の炉。
2. 【請求項２】 グラスウール又はロックウール等から成
   る断熱層を金属板の間に充填し、この金属板を前記反射
   板とすることを特徴とする請求項１に記載の塗装工程用
   の炉。
3. 【請求項３】 グラスウール又はロックウール等から成
   る断熱層を金属板の間に充填し、更にこの積層物を補強
   材によりパネル体とすることを特徴とする請求項２に記
   載の塗装工程用の炉。