JPH0755346A - 加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】始動時の立上り特性を改善し、加熱室内を早期
に安定化させ、均一温度に維持できる自然対流方式の加
熱炉を提供することにある。 【構成】加熱炉は、物品出入口２，３を有する炉体１の
加熱室４内を搬送される被加熱物６を支持するコンベア
ライン５を設けた自然対流方式の加熱炉において、前記
炉体１の側部および頂部の少なくとも一方に加熱源８
を、加熱室４内に露出させて設け、前記加熱室４の下部
に加熱源８から炉長手方向に所要距離変位した位置に排
気口２１を形成し、この排気口２１は上縁が前記被加熱
物の下端より下方に位置されるとともに前記排気口２１
より下方に、加熱源８に対応する空気流入口１０を設け
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は被加熱物の乾燥・焼付
塗装等を行なう加熱炉に係り、特に始動時の立上り特性
を改善し、加熱室内を早期に安定化させ得る自然対流方
式の加熱炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の加熱炉では加熱効率，安定性，
均一性，安全性等を考慮して適切な加熱源が選定され
る。加熱源にバーナ装置を用いて液体または気体燃料を
燃焼させ、燃焼ガスを直接加熱炉内に導入して物品を加
熱するものは、熱カロリが高く、設備が簡単で使い易い
等の経済的利点がある。

【０００３】しかし、常時大量の燃焼ガスを供給する必
要上、供給と同量の排気が必要となる。この排気によっ
て持ち出される熱カロリを如何に少なくするかによって
加熱炉の熱効率の良否が決定される。１つの好ましい加
熱炉として容器を伏せた形の山型形状の炉体に燃焼ガス
である熱気を順次導入し、炉体内で物品加熱により温度
降下した温度の低い気体を炉体下部から溢れ出すように
した自然対流方式の加熱炉がある。この加熱炉は特公昭
５８−１２５１３号公報、特公昭５９−４２２２５号公
報および特公昭６３−１６６７３号公報に開示されてい
る。これらの加熱炉はいずれも本出願人の発明によるも
のである。

【０００４】この自然対流方式の加熱炉は、炉体上部に
温度が高い熱気が滞留し、物品加熱により温度降下した
気体が密度差により下降し、下方から排出されるという
自然対流のメカニズムを利用したもので熱効率が高く、
経済性に優れているメリットがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の自然対流方式の
加熱炉は、炉体下方にバーナ装置が設置されるため、設
計上の自由度が比較的小さく、下床面上にベルトコンベ
アを装置しにくく、また、バーナ装置での燃焼による輻
射熱の有効利用を図ることが困難である。

【０００６】また一方、バーナ装置で燃焼した燃焼ガス
を循環ポンプにより導入ダクトを通して加熱炉内に強制
的に導入し、循環させる熱風循環炉も存在するが、この
熱風循環炉では加熱炉内を均一な加熱温度に維持するま
での立上り時間が長く、加熱炉始動時に立上りの安定性
に欠ける等の問題があった。

【０００７】この発明は上述した事情を考慮してなされ
たもので、始動時の立上り特性を改善し、加熱室内を早
期に安定化させ、均一温度に維持できる自然対流方式の
加熱炉を提供することを目的とする。

【０００８】この発明の他の目的は、加熱源からの放射
熱のみならず、輻射熱をも有効に利用して加熱効率を向
上させるとともに、炉体内の加熱面に大きな揺らぎを発
生させることがなく、安定した均一な加熱空間を得るこ
とができる自然対流方式の加熱炉を提供するにある。

【０００９】この発明のさらに他の目的は、加熱源を炉
体の側部または頂部に集中的に配置してメンテナンス作
業を容易にした自然対流方式の加熱炉を提供するにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る加熱炉
は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載し
たように、物品出入口を有する炉体の加熱室内を搬送さ
れる被加熱物を支持するコンベアラインを設けた自然対
流方式の加熱炉において、前記炉体の側部および頂部の
少なくとも一方に加熱源を、加熱室内に露出させて設
け、前記加熱室の下部に加熱源から炉長手方向に所要距
離変位した位置に排気口を形成し、この排気口は上縁が
前記被加熱物の下端より下方に位置されるとともに前記
排気口より下方に、加熱源に対応する空気流入口を設け
たものである。

【００１１】また、上述した課題を解決するために、こ
の発明に係る加熱炉は、請求項１の記載内容に加えて、
請求項２に記載したように、加熱源は物品入口から物品
出口に至る途中で、炉長手方向に離間して設置された排
気口間に集中的に配置したり、さらに、請求項３に記載
したように、加熱源は赤外線ランプ，ニクロム線ヒータ
あるいはガス赤外線で構成したものである。

【００１２】

【作用】本発明に係る加熱炉は、上述したように構成
し、炉体の側部および頂部の少なくとも一方に加熱源
を、加熱室内に露出させて設けたので、加熱源からの放
射熱等の直接加熱のみならず、輻射熱をも利用して加熱
することができ、加熱効率を向上させることができ、始
動時の立上り特性を改善し、加熱室内を早期に安定化さ
せることができる。

【００１３】また、加熱源にて炉体内を直接加熱して
も、放射熱や輻射熱を有効に利用した穏やかな加熱作用
であるため、炉体内の加熱面に大きな揺ぎが生じること
がなく、安定した均一温度の加熱室を得ることができ
る。

【００１４】さらに、加熱源は、炉長手方向に離間して
設けられた排気口間に集中的に配置したので、加熱源の
メンテナンス作業を一括して管理でき、保守点検時の作
業性が改善される一方、下床面にベルトコンベアを装置
させることができ、設計上の自由度を大きくすることが
できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明に係る加熱炉の一実施例につい
て添付図面を参照して説明する。

【００１６】図１はこの発明に係る自然対流方式の加熱
炉を示す原理図であり、この加熱炉は両端部が外側に向
けて下り傾斜した山型形状の炉体１を有する。この炉体
１は両端に物品入口２および物品出口３が開口し、内部
に加熱室４が形成される。炉体１内には物品入口２から
物品出口３に向い、頂壁に沿ってコンベアライン５が敷
設され、このコンベアライン５により乾燥あるいは焼付
塗装される被加熱物６が吊設状態で搬送される。

【００１７】物品入口２および物品出口３の上縁は炉体
１の炉下床１ａの床面レベルとほぼ同じ高さ、好ましく
は床面レベルより若干上方に位置するように設定され
る。この場合、炉体１に炉下床１ａを設ける必要は必ず
しもなく、炉下床を設ける代りに炉体下部を開放させて
もよい。

【００１８】また、物品入口２から物品出口３に至る炉
体１の両側部は外側に膨出するように局所的に凹設され
てピット７が形成され、このピット７に加熱手段８が集
中的に設けられる。加熱手段８は赤外線ランプ９，ニク
ロム線ヒータあるいはガス赤外線等で構成される。加熱
手段８は例えば赤外線ランプ９を縦・横所定の間隔をお
いて複数列ずつ加熱室４内に露出するように配設したも
のである。

【００１９】加熱手段８に対応する炉体１の下方には空
気流入口１０が形成され、空気流入口部には必要に応じ
てエアフィルタ１１が設けられる。この空気流入口１０
の開口１０の開口下縁レベルは、少なくとも物品入口２
および物品出口３上縁より下方に形成される。加熱手段
８にて加熱された熱気が逆流し、空気流入口１０から流
出するのを防止している。

【００２０】一方、炉体１の物品入口２および物品出口
３の上方近傍にフード１３，１３が被せられ、このフー
ド１３，１３には排気筒１４が接続される。排気筒１４
には必要に応じて排気ファン１５が設けられる。この場
合、物品入口２および物品出口３は、加熱手段８から炉
長手方向に離間して設けられた排気口を兼ねている。

【００２１】次に、加熱炉の加熱作用を説明する。

【００２２】コンベアライン５の駆動により、被加熱物
６は物品入口２から炉体１内に次々搬入され、加熱室４
内を通って物品出口３に向って搬送される。

【００２３】加熱炉は加熱手段８の作動により加熱作用
を受ける。加熱手段８からの放射熱や輻射熱により炉内
が直接あるいは間接的に加熱され、所望の温度、例えば
８０℃〜２３０℃に温度上昇する。加熱手段８により加
熱された熱気は自然対流作用を受けて上昇するとともに
炉体１の頂壁に衝突して横方向に拡がり、加熱室４内の
加熱温度をほぼ水平方向に均一化させる。

【００２４】一方、炉体１内で物品加熱により温度降下
した空気は密度差に起因する自然対流作用や加熱された
熱気に押されて下降し、物品入口２および物品出口３を
通り各排気筒１４から排出される。

【００２５】また、加熱手段８による加熱空気の上昇作
用に伴い、物品入口２および物品出口３から流出した流
量に相当する空気量が空気流入口１０から炉内に導入さ
れる。導入された空気は加熱手段８により加熱され、加
熱された熱気は前述した自然対流作用が繰り返され、炉
体１の加熱室４はほぼ均一温度に加熱される。

【００２６】したがって、被加熱物６が通過する炉体１
の有効加熱領域（物品入口２および物品出口３上縁を結
ぶ線より上方の領域）は高温熱気で充満され、この高温
熱気が被加熱物６により冷却されると、温度降下して下
降し、物品出入口２，３から排出されるので、炉内は常
に新陳代謝され、有効加熱スペースは全体に亘ってほぼ
均一な熱分布が得られる。

【００２７】また、この加熱炉においては、炉体１内の
側部（または頂部）に加熱源が設けられ、この加熱源は
加熱室４内に露出しているので、加熱源からの放射熱の
みならず輻射熱も利用して外部に熱を漏出させることな
く加熱することができ、加熱効率を向上させることがで
きる。したがって、加熱炉始動時の立上り特性を改善す
ることができ、従来の熱風循環炉に較べ立上り時間をほ
ぼ半減させることができ、加熱室４内を早期に安定した
均一温度に保持することができる。

【００２８】図２はこの発明に係る加熱炉の実用的な一
実施例を示すものである。

【００２９】この加熱炉は、ほぼ水平でトンネル形状の
炉体１を有し、この炉体１の長手方向形状は直線状ある
いは任意に屈曲している。炉体１の物品入口２および物
品出口３には上壁を下方へ深く屈曲させた形の遮板２０
が形成され、この遮板２０で物品入口２および物品出口
３の上半分を閉塞し、山型炉が実質的に構成される。

【００３０】炉体１内には物品入口２から物品出口３に
至る頂壁に沿ってコンベアライン５が設置され、このコ
ンベアライン５は加熱される物品６を物品入口２から物
品出口３に案内している。コンベアライン５は物品入口
部で上昇し、物品出口部で下降し、通過する被加熱物６
が炉体１内の上半分を通過するように案内し、炉体１内
下部に空気層を形成している。

【００３１】また、炉体１内の両側部に外側に膨出する
ように局所的に凹設されたピット７が設けられ、このピ
ット７内に加熱手段８が、加熱室４内に露出するように
設置される。加熱手段８は赤外線ランプ９あるいはニク
ロム線ヒータ等で形成され、炉長手方向に離間して設け
られた排気口２１，２１間に集中的に配置され、配線や
メンテナンス作業の利便性を考慮している。加熱手段８
は炉体１の側部に設ける代りに炉体頂部に設けても、側
部と頂部の双方に設けてもよい。

【００３２】また、排気口２１は、物品入口２および物
品出口３の近くの炉体側部に、また、必要に応じて炉長
手方向の途中箇所に設けられ、この排気口２１を介して
炉体１内に形成される加熱室４を大気に開放している。
炉体１の排気口２１上方には集気フード１３が設置され
ており、この集気フード１３排気筒１４の下端に連接さ
れる。排気筒１４の途中には必要に応じて強制排気用フ
ァン１５が設けられる。

【００３３】また、この加熱炉では、基準面から炉体１
内に空気を供給する空気流入口１０の上縁高さをＨａ，
遮板２０の下縁高さをＨｂ，排気口２１の上縁高さをＨ
ｃ，被加熱物６が炉内を通過する高さをＨｄとすると
き、

【数１】Ｈａ＜Ｈｂ≦Ｈｃ≦Ｈｄ の条件を満たすように設定される。

【００３４】この条件を満す配置構成により、空気流入
口１０から流入した空気が加熱手段８からの放射熱およ
び輻射熱により加熱されて温度上昇し、熱気となる。こ
の熱気は自然対流作用により上昇し、炉体頂壁に衝突し
て横方向に拡がる一方、被加熱物６の加熱により冷却さ
れた気体は、自然対流作用により下降し、温度の低い分
から順次排気口２１を超えて大気中に溢れ出る。排気口
２１は排気筒１４に直接連結されていないので、排気口
２１には煙突効果（吸引効果）が与えられていない。な
お、炉体１の外側方に図３に示すように形成しても、図
４に示すように導風ダクト２２を設けてもよい。

【００３５】排気口２１が排気筒１４に直接接続されて
いないので、排気口２１から高温の熱気が強制的に吸い
出されることはない。加熱手段８にて加熱された高温の
熱気は炉体１内の加熱室４上部に滞留し、加熱室４内を
通る被加熱物６を自然対流を利用して効率よく加熱して
いる。また、加熱手段８にて加熱された熱気は全て炉体
１内で被加熱物６の加熱に有効に利用されるので、熱効
率が良好となる。また、加熱手段８での加熱量を調節す
ることで、炉体１内の加熱室温度を、例えば８０℃〜２
３０℃程度の所望温度に容易に調整できる。炉体１内の
加熱室４の温度分布も均一に保持できる。加熱室４内の
温度は、乾燥や塗装，焼付塗装等に応じて種々の温度が
選択されるが、加熱室４内温度が２３０℃を超えるとコ
ンベアの油切れが生じ好ましくない。

【００３６】また、炉体１の排気口２１下部に空気層が
形成されているので、炉体１内を被加熱物６が搬送され
るとき、溶剤を含む熱気が空気層に逃げ、拡散を図り、
希釈化させることができるので、シンナ等の溶剤への引
火を効果的に防止し、加熱炉の爆発を未然に防ぎ、安全
性を向上させることができる。

【００３７】また、この加熱炉は、自然対流方式を採用
しており、搬送される被加熱物下端が遮板２０の下縁よ
り上方に位置しながら炉体１内を案内される一方、この
遮板２０の下縁より下方位置に加熱手段８の空気流入口
１０を設け、少なくとも炉体出入口部に配置される大気
開放用の排気口２１は、その上縁を遮板２０下縁以上
に、かつ被加熱物６の下端より下方に位置させたから、
自然対流を利用して被加熱物６を効果的に焼付塗装等の
加熱を行なうことができ、加熱状態が易しく均一で、製
品の品質を向上させることができる。

【００３８】また、空気流入口１０は遮板２０の下縁や
排気口２１上縁より下方に配置されるので、自然対流方
式を採用した加熱炉の燃焼時に空気流入口１０や排気口
２１から空気の逆流が防止され、被加熱物６は有効的か
つ安定的に加熱される。

【００３９】図５は、本発明に係る加熱炉の第１変形例
を説明する。

【００４０】この変形例に示された加熱炉は、炉体１の
物品入口２，物品出口（図示せず）に遮板２０が張り出
している構造と同じである。遮板２０下縁の高さＨｂと
加熱手段８への空気流入口１０の上縁の高さＨａとはＨ
ａ＜Ｈｂの関係に設定される。

【００４１】排気口２１には、上下調整可能な調整板２
５が添えられ、その調整によって排気口２１上縁の高さ
Ｈｃを変えるようにしたものである。最も低い位置をと
ってもＨｂ≦Ｈｃとする。

【００４２】コンベアライン５は炉体１の上壁に沿って
架設され、被加熱物６ａ，６ｂはコンベアライン５に吊
持されて移動する。小さい被加熱物６ａを吊って加熱す
るときと、大きい被加熱物６ｂのときでは、被加熱物下
端の高さが異なるので、調整板２５を上下調整して排気
口２１上縁と被加熱物下端の高さを対応させ、Ｈｂ≦Ｈ
ｃ≦Ｈｄの関係を最適にする。被加熱物６ａ，６ｂの大
小に応じて必要最小限の燃焼消費にすることができる。

【００４３】なお、物品入口２，物品出口３を排気口２
１としているものでは遮板２０下縁の高さを上下調整可
能にするとよい。

【００４４】図６はこの発明に係る加熱炉の第２変形例
を示すものである。

【００４５】この変形例に示された加熱炉は炉体下床１
ａに排気口２１を形成し、この排気口２１からの排気を
排気ガイド２７を経て側方に案内し、この排気ガイド２
７から外気に開放させるようにしたものである。

【００４６】この場合にも、

【数２】Ｈａ≦Ｈｂ＜Ｈｃ≦Ｈｄ の関係が成立するのが望ましい。

【００４７】また、空気流入口１０のダクト２７にバー
ナ装置２８を設置し、流入する空気をバーナ装置２８で
加熱してもよい。

【００４８】図７は、この発明に係る加熱炉の第３変形
例を示すものである。この変形例に示された加熱炉は、
物品入口２および物品出口（図示せず）にエアカーテン
装置３０を設け、このエアカーテン装置３０により、加
熱炉を山型形状に構成することなく、直線状に構成して
も、山型炉と実質的に同じ機能を備えたものである。

【００４９】エアカーテン装置３０は炉体１の物品入口
部の一方の側壁に吹出ダクト３１を、他方の側壁に吸込
ダクト（図示せず）を縦方向に対向して設け、各対のダ
クト３１を並列に複数対ずつ配設して構成され、吹出ダ
クト３１は調整バルブ３２を介して空気供給源に接続さ
れ、吸込ダクトは吸引装置（図示せず）に接続されるよ
うになっている。

【００５０】他の構成は、図２に示す加熱炉と実質的に
異ならないので説明を省略する。

【００５１】図８は、この発明に係る加熱炉の第４変形
例を示すものである。

【００５２】この変形例に示された加熱炉は、図５に示
す加熱炉の排気構造と、図７に示すエアカーテン装置３
０を組み合せたものである。

【００５３】各変形例に示した加熱炉は、炉体１の両側
部または頂部に設けられた加熱手段８にて空気流入口１
０から吸入される空気を加熱して温度上昇させ、温度上
昇した熱気を自然対流によって常に炉体１上部に温度の
高い熱気を充満してこの高温部で被加熱物を加熱するよ
うにしたものであり、必要最小限の熱エネルギによって
有効に加熱できるように、排気口２１その他を合理的に
配置したもので、燃料消費率が大幅に向上する。

【００５４】熱気を用いたこの種の加熱炉においては熱
エネルギを有効に利用するためには循環式熱風炉が主流
であるが、これに較べて特殊なバーナ，送風機あるいは
ダクトなどを省略でき、構造の簡素によって設備費やコ
ストを低減することができ、しかも自然対流を利用する
ので、新陳代謝が有効に行なわれて不純分子が常時排出
され、焼付塗装における被加熱物のの塗装被膜を汚染す
ることなく、また熱気の流速が穏やかなので加熱状態が
易しく、かつ均一で、製品の品質を向上させることがで
きる。

【００５５】図９はこの発明に係る加熱炉の実用的な他
の実施例を示すものである。

【００５６】この実施例に示された加熱炉は、炉体１の
物品入口２，物品出口３にその上半部を覆う遮板２０が
あり、炉体１の中央部に必要に応じて排気口２１が配置
される。遮板２０下縁の高さＨｂと排気口２１上縁の高
さＨｃはＨｂ＝Ｈｃに設定される。そして、物品入口
２，物品出口３を排気口の１つとして利用する。したが
って、物品入口２，物品出口３の上方に排気筒１４を配
置してその下端に連る集気フード１３を開口する。

【００５７】炉体１の両側部には、外側に膨出するよう
に凹設されたピット７が形成され、このピット７に加熱
手段８としての赤外線ランプ９やニクロム線ヒータが集
中的に配置され、この加熱手段８からの放射熱や輻射熱
により空気流入口１０から流入した空気を加熱して温度
上昇させるようになっている。

【００５８】一方、炉体１の両側内壁に沿ってガイドレ
ール３５を配置し、これらガイドされたエンドレスなベ
ルトコンベア３６を敷設する。

【００５９】ベルトコンベア３６の上面は、物品入口２
で上昇し、物品出口３３で下降するようにガイドされ、
炉体１内を通過するときの高さＨｅは、前記遮板２０下
縁および排気口２１上縁の高さＨｂ，Ｈｃと同レベルま
たは上方に位置するようＨｅ≧Ｈｂ＝Ｈｃに設定してあ
る。

【００６０】ベルトコンベア３６は矢印Ａ方向にゆっく
り輸動し、上面に載った被加熱物６が所定の時間を掛け
て炉体１内を通過する。被加熱物６はその大小に拘らず
下端がベルトコンベア３６上面の高さに揃えられ、前記
したようにＨａ＜Ｈｂ≦Ｈｃ≦Ｈｄの条件を満足し有効
に加熱される。３７はベルトコンベア３６のドライブホ
イール，３８はドリブンホイール，３９はテンションホ
イールを示す。

【００６１】この加熱炉においても、図２に示す加熱炉
と同等の作用効果を奏する。

【００６２】

【発明の効果】以上に述べたようにこの発明に係る加熱
炉においては、炉体の側部および頂部の少なくとも一方
に加熱源を、加熱室内に露出させて設けたので、加熱源
からの放射熱等の直接加熱のみならず、輻射熱をも利用
して加熱することができ、加熱効率を向上させることが
でき、始動時の立上り特性を改善し、加熱室内を早期に
安定化させることができる。

【００６３】また、加熱源にて炉体内を直接加熱して
も、放射熱や輻射熱を有効に利用した穏やかな加熱作用
であるため、炉体内の加熱面に大きな揺ぎが生じること
がなく、安定した均一温度の加熱室を得ることができ
る。

【００６４】さらに、加熱源は、炉長手方向に離間して
設けられた排気口間に集中的に配置したので、加熱源の
メンテナンス作業を一括して管理でき、保守点検差の作
業性が改善される一方、下床面にベルトコンベアを装置
させることができ、設計上の自由度を大きくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る加熱炉の基本的な原理を示す断
面図。

【図２】この発明に係る加熱炉の実用的な一実施例を示
す断面図。

【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図。

【図４】図２のIII −III 線に沿うもので、他の例を示
す断面図。

【図５】この発明に係る加熱炉の第１変形例を示す断面
図。

【図６】この発明に係る加熱炉の第２変形例を示す断面
図。

【図７】この発明に係る加熱炉の第３変形例を示す断面
図。

【図８】この発明に係る加熱炉の第４変形例を示す断面
図。

【図９】この発明に係る加熱炉の実用的な他の実施例を
示す断面図。

【符号の説明】

１ 炉体 ２ 物品入口 ３ 物品出口 ４ 加熱室 ５ コンベアライン ６ 被加熱物 ７ ピット ８ 加熱手段 ９ 赤外線ランプ １０ 空気流入口 １３ 集気フード １４ 排気筒 ２０ 遮板 ２１ 排気口 ２５ 調整板 ２９ バーナ装置 ３０ エアカーテン装置 ３１ 吹出ダクト ３５ ガイドレール ３６ ベルトコンベア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品出入口を有する炉体の加熱室内を搬
   送される被加熱物を支持するコンベアラインを設けた自
   然対流方式の加熱炉において、前記炉体の側部および頂
   部の少なくとも一方に加熱源を、加熱室内に露出させて
   設け、前記加熱室の下部に加熱源から炉長手方向に所要
   距離変位した位置に排気口を形成し、この排気口は上縁
   が前記被加熱物の下端より下方に位置されるとともに前
   記排気口より下方に、加熱源に対応する空気流入口を設
   けたことを特徴とする加熱炉。
2. 【請求項２】 加熱源は物品入口から物品出口に至る途
   中で、炉長手方向に離間して設置された排気口間に集中
   的に配置された請求項１記載の加熱炉。
3. 【請求項３】 加熱源は赤外線ランプ，ニクロム線ヒー
   タあるいはガス赤外線で構成した請求項１記載の加熱
   炉。