JPH08332434A - 塗装乾燥装置及び塗装乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】塗料の塗膜品質を維持しつつ、短時間で塗料の
乾燥を行うことができる塗装乾燥装置を提供すること。 【構成】圧縮機Ｗに塗装された塗膜を乾燥させる塗装乾
燥装置１０において、圧縮機Ｗに塗装された上記塗料を
加熱する熱風により加熱するエア装置１２と、上記塗料
に吸収される波長領域の赤外線を圧縮機Ｗに向けて照射
する赤外線ヒータ装置１３と、圧縮機Ｗを高周波誘導に
より加熱する高周波誘導加熱装置１４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材製の被塗装物に
塗装された塗膜を効率よく乾燥させる塗装乾燥装置及び
塗装乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的にワーク（被塗装物）に塗装を行
う場合には、ワークの表面を処理し、仕上げを良好にす
るために行う前処理工程、塗料をワーク表面に塗布する
塗装工程、乾燥炉内で塗装された塗料を乾燥させる塗装
乾燥工程を行っている。なお、各工程を行う前処理装
置、塗装装置、塗装乾燥装置は、ワークの大きさに合わ
せて設計・選択されている。

【０００３】一方、塗装を行う各工程のうち塗装乾燥工
程においては、塗装乾燥装置によって熱風を塗料表面に
当てて塗料を加熱することにより乾燥させる熱風循環エ
ア方式が一般的に用いられている。すなわち、熱風によ
り塗料表面を加熱すると、塗料表面側から塗料深部側へ
熱が伝わることにより次第に塗料深部が加熱され最終的
に塗料全体が乾燥する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の塗装乾
燥装置にあっては、次のような問題があった。すなわ
ち、厚肉部を有するワークを乾燥させる場合において、
厚肉部では薄肉部に比べて熱容量が大きいため、厚肉部
に塗布された塗料の塗膜深部の温度が上昇しにくく、必
要な乾燥時間が長くなる傾向があった。

【０００５】例えば、図７の（ａ），（ｂ）は、乾燥炉
内の熱風温度をｔ１として一定時間経過後のワークの薄
肉部Ｑａ及び厚肉部Ｑｂに塗布された塗料Ｒの温度分布
を示したグラフである。これらの温度分布からもわかる
ように塗料表面温度は共にｔ２であるが、塗料深部温度
はそれぞれｔ３及びｔ３′となり、厚肉部Ｑｂに塗布さ
れた塗料深部の温度は薄肉部Ｑａに塗布された塗料深部
の温度に比べて低くなる。また、図７の（ｃ）は薄肉部
Ｑａと厚肉部Ｑｂに塗布された塗料深部における乾燥開
始から乾燥終了までの温度変化を示す図である。この図
からもわかるように厚肉部Ｑｂに塗布された塗料深部で
はあまり温度が上昇せず、乾燥時間に必要な時間が長く
なるという問題があった。

【０００６】一方、厚肉部Ｑｂに塗布された塗料深部温
度ｔ３′の温度上昇を早め、短時間で乾燥させようとす
ると、熱風の温度ｔ１をより高温に設定する必要があっ
た。しかしながら、極端に熱風の温度ｔ１を高めると、
塗料表面温度ｔ２が高くなりすぎ、塗料に含まれる溶剤
の発泡（わき）やピンホールが発生する虞があった。こ
のため、塗料の塗膜品質を良好に維持できないという問
題があった。そこで本発明は、塗料の塗膜品質を維持し
つつ、短時間で塗料の乾燥を行うことができる塗装乾燥
装置及び塗装乾燥方法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】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載された発明は、金属材
製の被塗装物に塗装された塗膜を乾燥させる塗装乾燥装
置において、上記被塗装物に塗装された上記塗料を熱風
により加熱するエア装置と、上記塗料に吸収される波長
領域の近赤外線又は中赤外線を上記被塗装物に向けて照
射する赤外線ヒータ装置と、上記被塗装物を高周波誘導
により加熱する高周波誘導加熱装置とを備えるようにし
た。

【０００８】請求項２に記載された発明では、請求項１
に記載された発明において、上記高周波誘導加熱装置に
おける上記高周波誘導の周波数は２０ｋＨｚ以上である
ことをが好ましい。

【０００９】請求項３に記載された発明は、金属材製の
被塗装物に塗装された塗膜を乾燥させる塗装乾燥方法に
おいて、上記被塗装物に塗装された上記塗料を熱風によ
り加熱するとともに、上記塗料に吸収される波長領域の
近赤外線又は中赤外線を上記被塗装物に向けて照射し加
熱することによって上記塗料を乾燥させる第１乾燥工程
と、上記被塗装物を高周波誘導により加熱し上記被塗装
物からの伝熱によって上記塗料を乾燥させる第２乾燥工
程とを備えるようにした。

【００１０】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。すなわち、請求項１に記載された発明では、金属材
製の被塗装物に塗装された塗膜を乾燥させる塗装乾燥装
置において、エア装置の熱風により被塗装物に塗装され
た塗料を表面側から加熱し、赤外線ヒータ装置により塗
料に吸収される波長領域の近赤外線又は中赤外線によっ
て塗料全体を加熱し、高周波誘導加熱装置により被塗装
物を高周波誘導により加熱することによって塗料深部の
温度を塗料表面の温度を過度に高めることなく上昇させ
ることができるので、塗膜品質を維持するとともに、塗
料を短時間で乾燥させることができる。

【００１１】請求項２に記載された発明では、高周波誘
導加熱装置における高周波誘導の周波数が２０ｋＨｚ以
上であるので、人間の可聴範囲よりも高くなり、乾燥工
程において騒音の問題が発生しない。

【００１２】請求項３に記載された発明では、金属材製
の被塗装物に塗装された塗膜を乾燥させる塗装乾燥方法
において、熱風により被塗装物に塗装された塗料を表面
側から加熱するとともに、塗料に吸収される波長領域の
近赤外線又は中赤外線によって塗料全体を加熱し、塗料
の表面側及び全体を加熱した後、被塗装物を高周波誘導
により加熱し被塗装物からの伝熱によって塗料深部を加
熱することによって、塗料深部の温度を塗料表面の温度
を過度に高めることなく上昇させることができるので、
塗膜品質を維持するとともに、塗料を短時間で乾燥させ
ることができる。

【００１３】

【実施例】図１の（ａ），（ｂ）は本発明の第１実施例
に係る塗装乾燥装置１０を示す図である。なお、図２は
圧縮機Ｗを示す図である。塗装乾燥装置１０はバッチ炉
として形成されている。塗装乾燥装置１０は、圧縮機Ｗ
を収容する炉体１１と、熱風を発生し、炉体１１内部を
循環させるエア装置１２と、赤外線を照射する赤外線ヒ
ータ装置１３と、高周波誘導加熱装置１４とを備えてい
る。なお、図１（ａ），（ｂ）中Ｗは金属材製の圧縮機
（ワーク）、Ｗａは圧縮機本体を示している。圧縮機Ｗ
の外面には前工程において塗料が塗布されている。圧縮
機本体Ｗａ内部には図２に示すようにモータ部のステー
タコアＷｂが配置されているため、他の部分に比べて熱
容量が大きい。

【００１４】炉体１１は、この炉体１１前面に設けられ
たドア１１ａと、圧縮機Ｗを炉体１１内部に出し入れす
るワーク搬送機構１１ｂとを備えている。図１（ｂ）中
二点鎖線Ｍはワーク搬送装置１１ｂにより圧縮機Ｗを炉
体１１外部に出した状態を示している。

【００１５】エア装置１２は、炉体１１内の相対向する
側壁面にそれぞれ循環エア出口１２ａ及び循環エア入口
１２ｂを備えている。なお、図１（ｂ）中１２ｃは循環
ダクト、１２ｄはヒータ、１２ｅは循環ファンを示して
いる。エア装置１２は、循環ファン１２ｅを駆動し、ヒ
ータ１２ｄを加熱することにより一定温度の熱風を循環
エア出口１２ａから循環エア入口１２ｂに向けて循環さ
せる機能を有している。この熱風の循環により炉体１１
内部を高温雰囲気中に保つことが可能である。

【００１６】赤外線ヒータ装置１３は、円柱状に形成さ
れた複数のヒータ本体１３ａが循環エア出口１２ａ及び
循環エア入口１２ｂに配置されている。ヒータ本体１３
ａは、塗料に吸収される波長領域の赤外線を圧縮機Ｗに
向けて照射する機能を有している。なお、赤外線の波長
は塗膜に対し透過又は吸収される域（１．５〜２．５μ
ｍ）であり、近・中赤外線である。

【００１７】高周波誘導加熱装置１４は、高周波発生部
１４ａと、この高周波発生部１４ａにより発生した高周
波を圧縮機本体Ｗａに誘導するＵ字型の加熱コイル１４
ｂとを備えている。加熱コイル１４ｂは格子状に組まれ
た複数の棒状部材からなり、上述したエア装置１２によ
る熱風及び赤外線ヒータ装置１３による赤外線が容易に
通過できるように形成されている。また、高周波発生部
１４ａで発生させる高周波の周波数は２８ｋＨｚ前後に
設定されている。

【００１８】このように構成された塗装乾燥装置１０で
は、次のようにして塗装の乾燥を行う。すなわち、炉体
１１のドア１１ａを開き、前工程で塗料が塗布された圧
縮機Ｗをワーク搬送装置１１ｂによって、炉体１１内部
に収容する。次に、ドア１１ａを閉じ、エア装置１２、
赤外線ヒータ装置１３及び高周波誘導加熱装置１４を作
動させる。

【００１９】なお、図３の（ａ）は圧縮機Ｗに塗布され
た塗料を加熱する原理を説明する図であって、図３の
（ａ）中Ｒは塗料、Ｒａは塗料表面、Ｒｂは塗料中間
部、Ｒｃは塗料深部を示している。また、実線矢印Ｈは
熱風、実線矢印Ｉは赤外線、破線矢印Ｊは高周波誘導を
示している。さらに、この図において×印は上記熱風、
赤外線、高周波誘導により直接加熱された部分を示して
いる。

【００２０】エア装置１２により循環エア出口１２ａか
ら循環エア入口１２ｂに向けて熱風が循環する。熱風は
図３の（ａ）中矢印Ｈに示すように圧縮機Ｗに塗布され
た塗料表面Ｒａに当たり、塗料表面Ｒａの温度が上昇
し、乾燥し始める。一方、塗料Ｒ全体は塗料表面Ｒａ側
からの伝熱と、図３の（ａ）中矢印Ｉに示すように赤外
線ヒータ装置１３から照射された赤外線を透過又は吸収
することにより加熱され、乾燥し始める。さらに、圧縮
機Ｗの圧縮機本体Ｗａにおいては高周波誘導加熱装置１
４の加熱コイル１４ｂに囲まれているため図３の（ａ）
中矢印Ｊに示すように高周波により誘導され加熱する。
このため、圧縮機本体Ｗａからの伝熱により塗料深部Ｒ
ｃが加熱され、乾燥し始める。なお、高周波誘導加熱装
置１４の出力周波数は２８ｋＨｚ前後なので作業者の可
聴範囲を外れ、作業者に悪影響を及ぼさない。

【００２１】このようにして熱風Ｈにより主に塗料表面
Ｒａを加熱し、赤外線Ｉによって塗料表面Ｒａ，中間部
Ｒｂ，塗料深部Ｒｃを加熱し、高周波誘導Ｊによって間
接的に塗料深部Ｒｃを加熱することにより、所定時間が
経過した後、図３の（ｂ）に示すように塗料Ｒの深さ位
置による温度差がなくなる。

【００２２】所定時間経過後にエア装置１２、赤外線ヒ
ータ装置１３及び高周波誘導加熱装置１４の作動を停止
する。上述したように本第１実施例の塗料乾燥装置にお
いては、熱容量の大きいステータコアＷｂを有する圧縮
機本体Ｗａの外面に塗布された塗料Ｒであっても、圧縮
機本体Ｗａを高周波誘導加熱装置１４によって加熱する
ことにより塗料深部Ｒｃを加熱することができ、塗料Ｒ
の深さ位置による温度差を最小限に抑えることができ
る。すなわち、図４に示すように、厚肉部における塗料
深部Ｒｃの温度ｔ３′が薄肉部における塗料深部の温度
ｔ３と若干の時間差で上昇させることができる。このた
め、厚肉部である圧縮機本体Ｗａの外面に塗布された塗
料深部Ｒｃであっても十分に加熱することができるため
乾燥時間を短縮することができる。したがって、従来の
ように乾燥時間の促進のために循環エアの温度を過度に
高温としたことによる塗膜表面の不良発生を防止するこ
とが可能となり、塗膜品質を維持することができる。

【００２３】図５の（ａ），（ｂ）は本発明の第２実施
例に係る塗装乾燥装置２０を示す図である。また、図６
の（ａ），（ｂ）は塗装乾燥装置の要部を示す図であ
る。塗装乾燥装置２０は連続炉として形成されている。
塗装乾燥装置２０は、炉体２１と、この炉体２１内部に
配置されたエア装置２２及び赤外線ヒータ装置２３と、
炉体２１の出口外部に配置された高周波誘導加熱装置２
４と、圧縮機Ｗを搬送するオーバーヘッドコンベア２５
とを備えている。

【００２４】炉体２１はトンネル状に形成されている。
なお、図５の（ａ），（ｂ）中２１ａは底面、２１ｂは
天井面、２１ｃ及び２１ｄは内側壁面を示している。エ
ア装置２２は、炉体２１内の底面に配置された循環エア
出口２２ａと、炉体１１内の天井面に配置された循環エ
ア入口２２ｂとを備えている。なお、図５中２２ｃは循
環ダクト、２２ｄはヒータと循環ファンが収容された熱
風発生部を示している。エア装置２２は、熱風発生部２
２ｄから一定温度の熱風を循環エア出口２２ａから循環
エア入口２２ｂに向けて循環させる機能を有している。
この熱風の循環により炉体２１内部は高温雰囲気中に保
たれる。

【００２５】赤外線ヒータ装置２３は、板状に形成され
た複数のヒータ本体２３ａから構成されており、これら
ヒータ本体２３ａは炉体２１の天井面２１ｂ及び内側壁
面２１ｃ，２１ｄに配置されている。なお、ヒータ本体
２３ａから照射される赤外線の波長は塗料に吸収される
波長領域（１．５〜２．５μｍ）が選択される。

【００２６】高周波誘導加熱装置２４は、高周波を発生
する高周波発生部２４ａと、後述する加熱コイル２４ｆ
を図５（ａ）中矢印Ｚ方向に沿って往復動可能に支持す
る加熱コイルリフタ２４ｂと、加熱コイルリフタ２４ｂ
を駆動する駆動部２４ｃと、加熱コイルリフタ２４ｂ及
び駆動部２４ｃを図５（ａ）中矢印Ｘ方向に沿って往復
動可能に支持するガイド２４ｄと、加熱コイルリフタ２
４ｂ及び駆動部２４ｃをガイド２４ｄに沿って駆動する
制御モータ２４ｅと、高周波発生部２４ａにより発生し
た高周波を圧縮機Ｗに誘導するＵ字型の加熱コイル２４
ｆとを備えている。

【００２７】オーバーヘッドコンベア２５は、炉体１１
内部を通過するように配置されており、図５（ａ）中矢
印Ｘ１方向に一定速度で進行している。なお、図５中２
５ａは圧縮機Ｗを吊り下げて支持する吊り下げハンガを
示している。

【００２８】このように構成された塗装乾燥装置２０で
は、次のようにして塗装の乾燥を行う。この塗装乾燥装
置２０では、乾燥を塗料表面Ｒａ側を主に乾燥させる
「第１乾燥工程」と塗料深部Ｒｃ側を主に乾燥させる
「第２乾燥工程」とに分けて行う。

【００２９】最初に「第１乾燥工程」では、前工程で塗
料が塗布された圧縮機Ｗをオーバーヘッドコンベア２５
の吊り下げハンガ２５ａによって吊り下げ、図５の
（ａ）中矢印Ｘ１方向に搬送し、炉体２１内部に導入す
る。一方、エア装置２２を作動させて循環エア出口２２
ａから循環エア入口２２ｂに向けて熱風を循環させると
ともに、赤外線ヒータ装置２３を作動させ、ヒータ本体
２３ａから赤外線を照射する。

【００３０】炉体２１内部に導入された圧縮機Ｗは上述
した第１実施例と同様に熱風により塗料Ｒが塗料表面Ｒ
ａ側が加熱されるとともに、赤外線により塗料Ｒ全体が
均一に加熱される。そして、所定時間経過後にオーバー
ヘッドコンベア２５により炉体２１から搬出され、「第
１乾燥工程」を終了する。この工程においては塗料表面
側が主に温度上昇する。

【００３１】続いて「第２乾燥工程」では、予め加熱コ
イルリフタ２４ｂを図５の（ｂ）に示す位置に待機させ
る。圧縮機Ｗが加熱コイルリフタ２４ｂの真上に到達し
た時点で、制御モータ２４ｅを作動させ、図５の（ａ）
中矢印Ｘ１方向に加熱コイルリフタ２４ｂ及び駆動部２
４ｃをガイド２４ｄに沿ってオーバーヘッドコンベア２
５の搬送速度と同期させて移動させる。さらに、駆動部
２４ｃにより加熱コイル２４ｆを図６中矢印Ｚ１方向に
移動させ、圧縮機Ｗを囲む位置に位置決めする。高周波
発生部２４ａにより、２８ｋＨｚ前後の高周波を発生さ
せ、加熱コイル２４ｆにより圧縮機Ｗを高周波誘導によ
り加熱する。このため、圧縮機Ｗからの伝熱により塗料
深部Ｒｃが加熱され、乾燥する。

【００３２】なお、加熱コイルリフタ２４ｂ及び駆動部
２４ｃがガイド２４ｄの図５の（ａ）中右端に達した時
点で高周波発生部２４ａによる高周波の発生を停止する
とともに、駆動部２４ｃにより加熱コイル２４ｆ図６中
矢印Ｚ２方向に移動させ、「第２乾燥工程」を終了す
る。

【００３３】このようにして「第１乾燥工程」において
熱風Ｈにより主に塗料表面Ｒａを加熱し、赤外線Ｉによ
って塗料表面Ｒａ，中間部Ｒｂ，塗料深部Ｒｃを加熱
し、「第２乾燥工程」において高周波誘導Ｊによって間
接的に塗料深部Ｒｃを加熱することにより、塗料Ｒの深
さ位置による加熱の過不足の発生を防止することができ
る。

【００３４】したがって、本第２実施例の塗料乾燥装置
においては、第１実施例と同様の効果が得られる。な
お、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であ
るのは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載された発明では、金属材
製の被塗装物も塗装された塗膜を乾燥させる塗装乾燥装
置において、エア装置の熱風により被塗装物に塗装され
た塗料を表面側から加熱し、赤外線ヒータ装置により塗
料に吸収される波長領域の近赤外線又は中赤外線によっ
て塗料全体を加熱し、高周波誘導加熱装置により被塗装
物を高周波誘導により加熱することによって塗料深部の
温度を塗料表面の温度を過度に高めることなく上昇させ
ることができるので、塗膜品質を維持するとともに、塗
料を短時間で乾燥させることが可能となる。

【００３６】請求項２に記載された発明では、高周波誘
導加熱装置における高周波誘導の周波数が２０ｋＨｚ以
上であるので、人間の可聴範囲よりも高くなり、乾燥工
程において騒音の発生を防止することが可能となる。

【００３７】請求項３に記載された発明では、金属材製
の被塗装物に塗装された塗膜を乾燥させる塗装乾燥方法
において、熱風により被塗装物に塗装された塗料を表面
側から加熱するとともに、塗料に吸収される波長領域の
近赤外線又は中赤外線によって塗料全体を加熱し、塗料
の表面側及び全体を加熱した後、被塗装物を高周波誘導
により加熱し被塗装物からの伝熱によって塗料深部を加
熱することによって、塗料深部の温度を塗料表面の温度
を過度に高めることなく上昇させることができるので、
塗膜品質を維持するとともに、塗料を短時間で乾燥させ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る塗装乾燥装置を示す
図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図。

【図２】同装置に収容された圧縮機を一部切欠して示す
側面図。

【図３】同装置における加熱原理を示す説明図。

【図４】同装置に収容された圧縮機の温度状態を示す
図。

【図５】本発明の第２実施例に係る塗装乾燥装置を示す
図であって、（ａ）は一部を切欠して示す側面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に示す箇所で切断し矢
印方向に見た断面図。

【図６】同装置に組み込まれた高周波誘導加熱装置の要
部を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面
図。

【図７】従来の塗装乾燥装置に収容された圧縮機の温度
状態を示す図であって、（ａ）は厚肉部の温度分布のグ
ラフ、（ｂ）は薄肉部の温度分布のグラフ、（ｃ）は圧
縮機表面の温度分布のグラフ。

【符号の説明】

１０，２０…塗装乾燥装置 １１，２１…炉体 １２，２２…エア装置 １３，２３…赤外線
ヒータ装置 １４，２４…高周波誘導加熱装置 １４ａ，２４ａ…高
周波発生部 １４ｂ，２４ｆ…加熱コイル ２５…オーバーヘッ
ドコンベア Ｗ…圧縮機 Ｗａ…圧縮機本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２７Ｂ 9/12 Ｆ２７Ｂ 9/12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属材製の被塗装物に塗装された塗膜を乾
   燥させる塗装乾燥装置において、 上記被塗装物に塗装された上記塗料を熱風により加熱す
   るエア装置と、 上記塗料に吸収される波長領域の近赤外線又は中赤外線
   を上記被塗装物に向けて照射する赤外線ヒータ装置と、 上記被塗装物を高周波誘導により加熱する高周波誘導加
   熱装置とを備えていることを特徴とする塗装乾燥装置。
2. 【請求項２】上記高周波誘導加熱装置における上記高周
   波誘導の周波数は２０ｋＨｚ以上であることを特徴とす
   る請求項１に記載の塗装乾燥装置。
3. 【請求項３】金属材製の被塗装物に塗装された塗膜を乾
   燥させる塗装乾燥方法において、 上記被塗装物に塗装された上記塗料を熱風により加熱す
   るとともに、上記塗料に吸収される波長領域の近赤外線
   又は中赤外線を上記被塗装物に向けて照射し加熱するこ
   とによって上記塗料を乾燥させる第１乾燥工程と、 上記被塗装物を高周波誘導により加熱し上記被塗装物か
   らの伝熱によって上記塗料を乾燥させる第２乾燥工程と
   を備えていることを特徴とする特徴とする塗装乾燥方
   法。