JPH0817991B2 - 近赤外線照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、近赤外線照射装置、さらに詳細には近赤
外線利用の乾燥炉用反射板を設けられた近赤外線照射装
置にかかる。

（従来の技術） 従来、各種塗料を塗布された被乾燥物等を乾燥させる
乾燥炉としては、いわゆる熱風炉、遠赤外線利用の乾燥
炉が知られている。これら乾燥炉の乾燥メカニズムは以
下のように理解されている。

すなわち、まず溶剤、アクリル樹脂等の樹脂からなる
固形分からなる塗料を、表面に塗布された被乾燥物を炉
内に搬入する。次いで、熱風を吹き付けあるいは遠赤外
線を照射する。すると被乾燥物に塗布された塗料表面の
溶剤がまず蒸発され、表面が流動性を失い固形化する。
熱風等の熱が内部に即ち母材側に伝播すると過熱により
塗膜の固形化が進む。すると表面より内部の溶剤は、す
でに固形化された塗膜表面を突き破って蒸発する。する
と、発泡の跡が表面に残りピンホールを生ずる。そのた
め、従来の熱風炉あるいは遠赤外線利用の乾燥炉では、
急激に過熱することなく直ちに塗膜表面の溶剤が発泡し
固形化しない程度の低温を維持させるように遠赤外線を
照射し、熱風を吹き付けておこなう。しかしながら、従
来のこれら乾燥炉では発泡を生じない程度の低温を維持
しながら乾燥させるため乾燥に時間がかかる課題を有し
た。更に遠赤外線、中赤外線ではプラスチック塗膜は透
過しにくくまた複雑な形状からなる被乾燥物の場合不可
避的に生ずる陰部分の乾燥がしきれない課題を有する。

そのため、被乾燥物の乾燥時間を短縮させるための手
段として、近赤外線利用の乾燥炉が提案されている。例
えば「近赤外線の液体、パウダ、コーティング、ストー
ブ」（実開平１−151873）、「塗料焼付炉専用の光板」
（実開平２−43217）、USP4,863,375「BAKING METHOD F
OR USE WITH LIQUID OR POWDER VARNISHING FURNACE」
（ベーキング メソッド フォー ユース ウィズ リ
キッド オア パウダー ヴァーニシング ファーニ
ス）等である。これら従来例には、近赤外線を使用した
乾燥炉、あるいは乾燥炉内に高温部と低温部とを順次形
成して乾燥する乾燥方法、あるいは近赤外線ランプの背
後には陶磁製反射板を設け、および陶磁製反射板の中に
はヒーターを設ける旨の記載がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、近赤外線利用の乾燥炉のさらなる効率
化が求められた。

（課題を解決するための手段） この発明は、 搬入口12と搬出口13とを開口する乾燥炉11と、炉外よ
り搬入口12をへてコンベア17により乾燥炉11に搬入され
搬出口13から炉外へ搬出される被乾燥物18と、乾燥炉11
内のコンベア17方向に向けて設置された近赤外線ランプ
22と、被乾燥物18の搬送方向に対して軸が垂直方向とな
るように近赤外線ランプ22の両側に各々設けられかつ軸
を回転中心として正逆回転可能な反射板回転軸27と、各
々一端を反射板回転軸27に取り付けられる複数の乾燥炉
用反射板24とからなり、各乾燥炉用反射板24は反射板回
転軸27の正回転により乾燥炉11内を移動する被乾燥物18
の移動方向、移動速度に同期させて移動させることを特
徴とする近赤外線照射装置、 を提供する。

（作用） 乾燥炉内部方向に向けて設置された近赤外線ランプの
両側に、設けられた反射板は、各々が乾燥炉11内を移動
する被乾燥物18の移動方向、移動速度に同期させて壁面
側又は炉内中心側へと移動される。

（実施例） この発明の実施例の正面中央断面図をあらわす第１
図、同平面図をあらわす第２図、ランプまわりの斜視図
をあらわす第３図、同平面図をあらわす第４図、他の実
施例の同平面図をあらわす第５図、近赤外線ランプの断
面図をあらわす第６図、同他の近赤外線ランプの断面図
をあらわす第７図に従って説明する。

（11）は乾燥炉である。乾燥炉（11）は、搬入口（1
2）、搬出口（13）を開口させた金属製の中空角柱状か
らなる。（14）は導入部、（15）は有効部、（16）は搬
出部である。搬入口（12）、搬出口（13）は有効部（1
5）に対して低く設け導入部（14）、搬出部（16）は傾
斜させて設置させる。この実施例では有効部（15）の内
面は、反射効率の良い表面からなる金属板からなるが、
鏡面加工を行ってもよい。（17）はコンベアである。コ
ンベア（17）は、乾燥炉（11）内外にわたって、搬送可
能に設置する。（18）は、コンベア（17）に係止される
被乾燥物である。被乾燥物（18）は、前工程で、例えば
1mmの鉄板に30μの溶剤およびアクリル樹脂等の樹脂か
らなる塗料を塗布される。

（21）は近赤外線照射装置である。近赤外線照射装置
（21）は、この実施例では２個設置されるが、等間隔に
３以上設置させてもよい。近赤外線照射装置（21）は、
近赤外線（22）、ランプバンク（23）、反射板（24）と
を有する。近赤外線ランプ（22）の照射する赤外線とし
ては、１〜１、８μ、望ましくは１〜１、５μにピーク
を有する近赤外線が有効である。近赤外線ランプ（22）
は、上下に９本水平方向に設置するが、本数には限定は
ない。近赤外線ランプ（22）の断面は、第６図に図示さ
れるように円形からなっても第７図に図示されるように
放物曲線からなってもよく、フィラメント（25）の背面
には反射板（26）を設置する。ランプバンク（23）は、
前面で近赤外線ランプ（22）を固定し、近赤外線ランプ
（22）側の面は鏡面処理を施された金属あるいは反射効
率の良い金属からなる。反射板（24）は、表面は鏡面処
理をおこなうが反射効率が良好な金属からなってもよ
く、先端が湾曲した板状体からなる。反射板（24）は更
に、湾曲しない平板状からなってもよい。（27）は、反
射板回転軸である。反射板回転軸（27）は、第４図に図
示されるように２枚の反射板（24）のランプバンク（2
3）側にそれぞれ縦方向に取り付けられても、第５図に
図示されるようにランプバンク（23）、反射板（24）、
（24）を一体に形成し、ランプバンク（23）部分の背面
に１個設置してもよい。（31）は、反射板回転軸（27）
の駆動用モータである。駆動用モータ（31）は正逆回転
することで、反射板回転軸（27）を回転させ、反射板
（24）先端を乾燥炉（11）中心側あるいは壁面側へと移
動させる。（32）は、マイクロコンピュタ等からなる制
御装置であり、駆動用モータの駆動を制御する。（33）
は、非接触型のセンサーであり、近赤外線照射装置（2
1）のコンベア（17）上流側に設置させ、非乾燥物（1
8）の近接を感知する。（34）は、コンベア駆動モータ
である。センサー（33）、コンベア駆動モータ（34）は
ともに制御装置（32）に接続される。近赤外線照射装置
は固定としてもよい。

第９図に図示される実施例では、反射板（24）は被乾
燥物（18）の移動を追跡することなく、反射板回転軸
（27）を回転中心として反射板（24）を回転しあらかじ
め集光方向を設定する。

（41）は、ヒータである。ヒータ（41）は、電熱ヒー
タからなり反射板（24）の背面に設置される。ヒータ
（41）は、反射板（24）を加熱し反射板（24）表面を乾
燥炉（11）雰囲気温度より高温に維持する。加熱は、反
射面の温度が乾燥炉（11）雰囲気の温度より３〜５゜Ｃ
の範囲で高温であればよく５゜Ｃ以上の高温は必ずしも
必要ではない。

次に、実施例の作用について説明する。被乾燥物（1
8）は、前工程で溶剤およびアクリル樹脂等の樹脂から
なる塗料を塗布され、コンベア（17）に係止される。コ
ンベア（17）は、コンベア駆動モータ（34）により駆動
される。被乾燥物（18）は、コンベア17に搬送され、搬
入口（12）から乾燥炉（11）内に入り、有効部（15）に
至る。すると、第４図、第５図に図示される実施例では
被乾燥物（18）の近接はセンサー（33）で感知される。
センサー（33）が感知すると、信号を制御装置（32）に
伝送する。制御装置（32）は、駆動用モータ（31）を駆
動させ各反射板（24）を、ａ側に回転させる。制御装置
（32）は、コンベア駆動用モータ（34）にも接続してお
り、コンベアの駆動速度信号も伝送される。制御装置
（32）は、入力されるコンベアの駆動速度信号によりコ
ンベアの駆動速度に同期させて反射板（25）を、ｂ方向
即ち被乾燥物（18）の移動方向に、移動速度にあわせて
移動させる。下流側のセンサー（33）順次感知するにし
たがい、その下流側の近赤外線照射装置（21）が同様に
順次作動される。被乾燥物（18）が、近赤外線照射装置
の照射範囲外にいたると、例えばセンサー（33）での感
知後一定時間経過後、制御装置（32）により駆動用モー
タ（31）は駆動され反射板回転軸（27）を再度正面に向
かせる。

反射板（24）による、近赤外線ランプ（22）の反射
は、近赤外線ランプ（22）の近赤外線ランプ（22）前通
過時の被乾燥物（18）に対するエネルギー密度が上昇
し、被乾燥物（18）の物体表面温度が上昇する。さら
に、反射板（24）は被乾燥物（18）の搬送速度に同期さ
れて移動するため、近赤外線ランプ（22）の照射時間が
延長される。

第９図に図示される実施例においてはあらかじめ設定
された反射板（24）の位置より集光方向が定められた集
光方向ではより高温となる。そのため炉内で高温低温の
差を反射板無しの場合に比し高めることが可能となる。

近赤外線を、被乾燥物に照射すると、大部分の近赤外
線は塗膜を透過し、金属板の表面から１〜2nmの位置で
吸収され金属表面の温度が上昇し、塗膜を内部から加熱
させ金属表面付近から硬化が始まる。そのため、塗膜表
面の流動性が低下する以前に急激な加熱がされ、溶剤は
飛ばされ塗膜表面の流動性喪失後の溶剤発泡、ピンホー
ルは生じない。そのため、短時間によるキュアリングが
可能となり、乾燥炉自体も小型化が可能となる。

ヒータ（41）は、反射板（24）を加熱し反射板（24）
表面を乾燥炉（11）雰囲気温度より高温に維持する。加
熱は、反射面の温度が乾燥炉（11）の雰囲気よりが３〜
５゜Ｃ高く維持されることにより、溶剤ガスの露点以上
に反射板（24）表面は維持されそのため、溶剤中のター
ル分等が反斜面に固着することは避けられ、反射板（2
4）の反射面の反射効率の低下を避けることが可能であ
る。

（実施例１） 第１図、第２図に図示されるような形状からなる乾燥
炉を使用し、近赤外線照射装置は固定し、反射板の有無
による被乾燥物表面の温度変化を測定した。

有効部（15） 5,000mm 有効部通過時間 10分 近赤外線照射装置 ２基 近赤外線照射装置間隔 2,800mm 有効部端部から近赤外線照射装置中心までの距離1,600m
m 鉄板厚（ボンデ鋼板） 2mm 雰囲気温度 160゜Ｃ 反射板を設置した場合ａと、しない場合ｂとを第８図
に図示する。ｃは、反射板取り付け部、Ｉは導入部、II
は有効部である。

反射板を取り付けた場合は、赤外線のエネルギー密度
がランプ前に集中し、炉端部のエネルギー密度は少なく
なるため初期温度は反射板を取り付けた場合よりも反射
板無しの場合の方が高いにもかかわらず、上昇点が遅
く、有効部搬入口より約４分の地点で表面温度は逆転す
る。ランプバンク付近になると、反射板有りの方が温度
上昇勾配が大きくなり、ランプバンク前面で反射板なし
の温度曲線と交差し、以後反射板有りの場合の方の表面
温度の方が高くなる。このことは、ランプ前で被乾燥物
が急激に照射され温度上昇をすることを示しており、塗
膜の温度を急上昇させ、溶剤の蒸発の進行とともに樹脂
の架橋反応を促進し、架橋度の増大を図ることが可能と
なる。

（発明の効果） したがってこの発明では、各反射板は近赤外線ランプ
を挟んで設置され、かつ軸を回転中心として正逆回転可
能な反射板回転軸の回転に伴い各々反射板は被乾燥物の
移動方向、移動速度に同期されて移動する。そのため、
近赤外線ランプの照射時間が延長され、反射板相互のな
す角度も変更でき、赤外線の照射量を柔軟に変更でき
る。

そのため、炉内を搬送される被乾燥物を効率良く乾燥
が可能で効率の良い乾燥炉が提供可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の正面中央断面図、第２図
は同平面図、第３図はランプまわりの斜視図、第４図は
同平面図、第５図は他の実施例の同平面図、第６図は近
赤外線ランプの断面図、第７図は同他の近赤外線ランプ
の断面図、第８図は実施例の温度変化図、第９図は更に
他の実施例の平面図である。 （11）……乾燥炉、（21）……近赤外線照射装置、（2
2）……近赤外線ランプ、（24）……乾燥炉用反射板、
（27）……反射板回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬入口12と搬出口13とを開口する乾燥炉11
   と、炉外より搬入口12をへてコンベア17により乾燥炉11
   に搬入され搬出口13から炉外へ搬出される被乾燥物18
   と、乾燥炉11内のコンベア17方向に向けて設置された近
   赤外線ランプ22と、被乾燥物18の搬送方向に対して軸が
   垂直方向となるように近赤外線ランプ22の両側に各々設
   けられかつ軸を回転中心として正逆回転可能な反射板回
   転軸27と、各々一端を反射板回転軸27に取り付けられる
   複数の乾燥炉用反射板24とからなり、各乾燥炉用反射板
   24は反射板回転軸27の正逆回転により乾燥炉11内を移動
   する被乾燥物18の移動方向、移動速度に同期させて移動
   させることを特徴とする近赤外線照射装置。