JPS6338219B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 赤外線が照射されている予熱区域６にワーク
ピース５を通す予熱工程と、加熱されていない休
止区域７にワークピース５を通す休止工程と、赤
外線が照射されている再加熱区域８にワークピー
ス５を通す再加熱工程とが、その順に実行され、 かつ前記三工程を実行する間、ワークピース５
のまわりに空気を循環させることを特徴とする 被覆されたワークピースを赤外線によつて乾燥さ
せるための方法。

２ 前記三区域６，７，８をわずかに負圧にする
ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。

３ 前記赤外線を拡散して照射する請求の範囲第
１項または第２項記載の方法。

４ 入口２の開口、予熱区域６、休止区域７、再
加熱区域８および出口３の開口が、その順で設け
られたケーシング１と、 ケーシング１の入口２から出口３へ向け、ケー
シング１の中の前記三区域を通して、ワークピー
ス５を搬送するための手段４と、 予熱区域６と再加熱区域８がそれぞれ、ワーク
ピース５を囲みうるように配置されたレフレクタ
９とレフレクタ９の内面に配置された赤外線エミ
ツタ１３とからなる照射空間を備え、さらにケー
シング１の壁４とレフレクタ９の壁１０，１０′
との間に形成されたチヤネル１５を備えており、 休止区域７が、前記予熱区域６と再加熱区域８
に連通するワークピース５を通すための開口を除
いて周囲が囲まれた空間であり、 前記休止区域７の底部の開口に吸入口１９を取
りつけた吸引装置２０が設けられており、該吸引
装置２０の吐出口が通路１７を介して前記チヤネ
ル１５に連結されてなる被覆されたワークピース
を赤外線によつて乾燥させるための装置。

５ 前記照射空間がワークピース５の形状に合い
うるような種々の横断面を有する請求の範囲第４
項記載の装置。

６ 少なくとも前記ケーシング１の側壁に平行に
配置されたレフレクタ９が隣接する横のケーシン
グの壁に対するそれらの角度および間隔に関して
調節することができる請求の範囲第４項記載の装
置。

７ 隣接しあうレフレクタ９がたがいに横方向に
距離をおいて配置されており、前記横方向の間隔
の程度が種々変更できる請求の範囲第４項、第５
項または第６項記載の装置。

８ 前記ケーシング１の内側の壁が少なくとも部
分的に赤外線を吸収しない材料からなる請求の範
囲第４項、第５項、第６項または第７項記載の装
置。

９ 前記レフレクタ９および前記ケーシング１の
内側が高い光沢を有する３次元構造体である請求
の範囲第４項、第５項、第６項、第７項または第
８項記載の装置。

１０ 前記チヤネル１５を境界づけるレフレクタ
９の背部とケーシングの壁とが好ましい空気流を
生ずるように構成されている請求の範囲第４項記
載の装置。

１１ 前記チヤネル１５がダンパーによつて閉鎖
できる排出口２１を有する請求の範囲第１０項記
載の装置。

明細書 本発明は被覆されたワークピースを赤外線によ
つて乾燥させるための方法およびその方法を実施
するための装置に関する。

本発明は不規則な形状の鋳鉄を含む粉末被覆さ
れた鋳物、とくにねずみ鋳鉄をゼラチン化する
（乾燥する）ためにとくに有利に用いることがで
きる。なお、本発明はまた複雑な形状で肉厚が薄
いワークピース、たとえばシートメタルのワーク
ピースにも有利に適用することができる。ワーク
ピースの被覆としては電気浸漬ワニス、水溶性ワ
ニスまたは溶剤含有ワニスにより行なわれたもの
がある。セラミツクスまたはガラス製の被覆され
たワークピースを乾燥することもできる。

従来の技術として、レフレクタを有する赤外線
エミツタがケーシングの壁から一定の距離をおい
て配置された炉が米国特許第2419643号明細書に
示されている。赤外線エミツタは照射すべき空間
を取り囲んでいる。該ケーシングは入口および出
口の開口だけでなく、該ケーシングを通してワー
クピースを搬送するための手段を有している。ワ
ークピースはケーシングの中に入ると、赤外線エ
ミツタをたがいに近接して配置した区域の中に入
り、それによりワークピースは強い直接照射によ
つて所望の乾燥温度まですばやく加熱される。ワ
ークピースがその炉をさらに通り抜けると、到達
した乾燥温度を維持することだけが要求される。
この目的のためにはより少ない数のエミツタが適
当であり、炉が第１加熱区域のばあいよりも大き
く間隔をおいた赤外線エミツタを備えた第２区域
を備えている。

また、乾燥作業中発生する蒸気を除去するため
にも用いられる吸引装置を用いてケーシングを通
して空気の流れをつくる、または中央のケーシン
グ部分から空気を抜くための手段が設けられてい
る。

しかしながら前記従来例では、不規則な形状の
被覆された鋳物は、このタイプの炉の中では乾燥
されまたは処理されえないという問題がある。と
いうのは、一方では突出している部分において被
覆物に焼損が生じ、他方ではアンダーカツト部や
赤外線の影になつている部分が不充分にしか乾燥
ないしは処理されえないからである。すなわち、
対流熱の成分は大気に逃げ、完全には用いられて
いないのである。

本発明は叙上の事情に鑑み、粉末または液状の
ワニスで被覆されたワークピース、とくに不規則
な形状およびアンダーカツト部を有するワークピ
ースであつても、赤外線によつて効果的に乾燥さ
せうる方法を提供する。また本発明は該方法を実
施するための経済的な装置を提供する。

前記目的は請求の範囲第１項記載の方法によつ
て達成される。

予熱区域を通る工程および再加熱区域を通る工
程において、ワークピースは赤外線照射によつて
加熱され、同時に循環空気流にさらされる。ワー
クピースの突出している部分はより多くの照射を
受けるが、循環空気流によつて冷却されるので、
過度の加熱が排除される。照射線の当る程度がよ
り少なく、このため照射線エネルギーの吸収がよ
り少ない部分は、適度に加熱される。赤外線のあ
たらない休止区域を通る工程において、熱はワー
クピース内で均一化される。この熱の均一化は休
止区域内におけるワークピースまわりで循環する
空気の流れによつて向上する。またワークピース
内の熱の均一化ゆえに、乾燥に必要な熱エネルギ
ーは照射線エネルギーの吸収のより少ない照射線
の影になつている部分にも供給される。すなわち
照射されたエネルギーはより経済的に用いられ
る。さらに空気の循環によつて、レフレクタおよ
びケーシングの壁が冷却され、その結果えられた
熱はワークピースを加熱するために用いられる。
このようにして本発明では省エネルギーに寄与す
ることもできる。

請求の範囲第２項ないし第３項には本発明の方
法の他の好ましい実施例が記載されている。

各区域の内圧を若干負圧にすることにより、ワ
ークピースの周囲を循環する望ましい空気流が得
られ、また粉末被覆物の粉末粒が外部に出ること
も防止できる。

赤外線を拡散させかつそれによつて生じる「乱
反射効果（“Billiardeffekt”）」によりアンダーカ
ツト部およびくぼみ部にも赤外線が到達すること
ができ、かつ特定の突出部への赤外線の集中が避
けることができる。このようにして全体をより一
層均一に加熱することができる。

また、本発明の目的は請求の範囲第４項記載の
装置によつて達成される。

それ以下の請求の範囲には該装置の実施例が記
載されている。

つぎに、種々の実施例およびそれらの利点を図
面を参照して説明することにより、本発明の内容
をより詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の方法に用いるため
の装置の概略縦断面図であり、 第２図は第１図の装置の−線概略断面図で
ある。

以下、粉末被覆された鋳物をゼラチン化するた
めの装置を実施例として説明する。

前記装置は前端および後端に入口２の開口およ
び出口３の開口を有する従来タイプのトンネル状
のケーシング１を有する。ワニスで被覆されたワ
ークピース５を装置の中に搬送することのできる
搬送手段４が入口開口２および出口開口３ならび
にケーシング１の中を通して通つている。

ケーシング１の内側は長手方向に３つの内部的
に連結された区域、すなわち予熱区域６、休止区
域７および再加熱区域８に分けられている。それ
ぞれの区域の長さは任意である。ワークピースは
予熱区域６内で操作温度まで加熱されるので、予
熱区域６は再加熱区域８より長いかまたは同じ長
さとなる。各区域６，７，８の長さの代表的な割
合は、たとえば、２：２：１、２：１：１または
２：１：２または１：１：１である。多くのアン
ダーカツト部およびくぼみ部を有する非常に複雑
なワークピース５に対しては、数個の、あるいは
必要に応じ、より短い休止区域７および再加熱区
域８が設けられる。それらはケーシング１内また
はケーシング１に連結されうるケーシング１′内
に配置されうる（ただし、第１図には図示されて
いない）。なお前記ケーシング１′もワークピース
５を搬入可能なように設計される。

搬送方向と平行に延び、ワークピース５を取り
囲むように設けられているレフレクタ９は予熱区
域６と再加熱区域８との両方に配置されている。
レフレクタ９は少なくともワークピース５から距
離をおいているが、取付角度を調節しうるのが好
ましい。そして、このレフレクタ９は実質的に照
射空間の壁を構成している。数個のレフレクタ９
を連結することにより、壁１０，１０′が形成さ
れる。そして、連結の仕方を変えることにより照
射空間の形状を調節しうる。レフレクタ９による
囲み形状すなわち照射空間の横断面はワークピー
ス５の形状によつて、ワークピース５を覆いうる
ようにしなければならない。レフレクタの壁１
０，１０′は四角形構造もまた可能である。異な
つたワークピース５に対しよりよく対応させるた
め、およびより効率的に赤外線を拡散させるため
には、実施例に示された６角形、あるいは３角
形、５角形などのレイアウトの方が好ましい。

図示の実施例において、側部のレフレクタの壁
１０はたがいに平行であり、上部および下部のレ
フレクタの壁１０′はそれらが軸１１まわりで動
作しうるように構成されている。必要に応じ、壁
１０もまた平行に調整することができ、同時に揺
動することができるように構成される。そして、
それにより角錐状のレイアウトが可能である。レ
フレクタ９は好ましくはたがいに横方向に調節可
能な間隔をおいてそれらの間に隙間が存在するよ
うにレフレクタの壁１０に連結されており、たと
えばそれらは支持部材（図示せず）上で摺動自
在、取外し自在、ロツク自在かつ除去自在に配置
される。この態様において、横方向の間隔すなわ
ちそれらの間の〓間は容易に増加させることがで
きるし、または減少させることができる。要求さ
れるときは、付加的なレフレクタを支持部材に取
付けることができるし、またはそこから除去する
することもでき、それによりレフレクタ９によつ
て取り囲まれた照射空間はワークピース５の寸法
にあうようにすることができる。

レフレクタ９の反射面は、ワークピース５に向
けられ、高い光沢を有する層、例えばアルミニユ
ームメツキされた層より構成される。さらにその
反射面は、たとえば正三角形またはそれ以外の３
角形、５角形、６角形などの基部を有する角錐体
（以下高い光沢を有する三次元構造体という）で
あつてもよい。レフレクタ９は照射空間において
赤外線エミツタ１３の照射線を拡散する機能を有
しており、いずれにしても焦点をあわせてはなら
ない。赤外線エミツタ１３は個々のまたはすべて
のレフレクタ９の軸中に配置されている。ケーシ
ング１の内側の壁１４、休止区域７の側壁および
レフレクタ９の背部間には、それぞれのばあいに
おいてレフレクタの壁１０の位置に対応する異な
つた容量のチヤネル１５が設けられている。チヤ
ネル１５の壁の形状は、チヤネル１５内にできる
だけ渦のない均一な流れを形成するように構成さ
れている。右手側および左手側のチヤネル１５
は、搬送手段４をおおう部分１６によつて、上部
領域においてたがいに分離されている。

休止区域７は予熱区域６と再加熱区域８に連通
するワークピース５を通すための開口を除いて周
囲が囲まれた空間であり、これには赤外線エミツ
タなどの加熱手段は配置されていない。休止区域
７は開口を有するプレート１８または格子板によ
つてチヤネル１５と通路１７から遮断されてい
る。通路１７はチヤネル１５に通じている。また
チヤネル１５の右側部および左側部の下部領域も
また、当該部に通路を組込むことにより完全な別
個体とすることも可能である。そのばあいはプレ
ート１８または格子板は不要となる。

吸引装置２０の吸込口１９は休止区域７の底部
に設けられている。吸引装置２０の吐出口は予熱
区域６および再加熱区域８のそれぞれの通路１７
に接続されている。

部分１６とケーシングの側壁との間の上部の閉
じられた部分において、チヤネル１５はダンパー
を供えた排出口２１を有する。排出口２１は装置
の内側の空気の温度を制御するために、また要求
されるときは蒸気を排出するために使用される。

レフレクタ９の前述したレイアウトはその後の
炉の内側の壁を直接照射することから保護し、ま
た該壁は生成された空気流によつて冷却される。
また得られた空気流によつて裂けて割れたかすが
レフレクタ９へ堆積するのも防止される。

休止区域７におけるケーシング１の壁、また入
口開口２と予熱区域６との間に位置する入口領域
２２内だけでなく、再加熱区域８と出口開口３と
の間の出口領域２３内は赤外線を実質的に吸収し
ない材料からなるのが好ましい。この壁はレフレ
クタと同様、高い光沢有する層、たとえばアルミ
ニユームメツキされた層により構成することがで
き、また三次元構造体とすることもできる。乱反
射効果によりケーシングを通過して飛び出してき
た赤外線は、ワークピースに向けて戻されること
ができ、また空気の流れも作用して壁の過度の加
熱が避けられ、特別の絶縁体が不要となる。

本発明の方法は叙上の装置によつてつぎのよう
に実行される。

すなわち、装置を始動させるまえに、処理され
るワークピース５の大きさおよび用いられる赤外
線エミツタ１３のもつとも効果的な間隔に対応し
て、レフレクタ９およびレフレクタの壁１０，１
０′の空間的配置が調節される。ワークピース５
の形状と状態だけでなく、それに依存して要求さ
れる熱の量に対応して、赤外線エミツタ１３の
数、配置の仕方および型式、また各レフレクタ９
間の間隔が選択される。同一または同様の製品が
処理されるときは、この調節は装置を始動させる
ときに一度だけなされる。λ2〜３の波長を有す
る中波赤外線エミツタがとくに好適であることは
わかつている。

赤外線エミツタ１３のいくつか、またはそれら
のすべての出力が下げられた状態で、吸引装置２
０のスイツチが入れられる。要求される無負荷温
度がこのようにして装置内で調節される。吸引装
置２０の運転により休止区域７内が負圧になる
と、予熱区域６および再加熱区域８には入口２お
よび出口３から空気が導入される。また、その空
気は休止区域７内に吸い寄せられ、吸引装置２０
によつて通路１７へ送られる。さらに通路１７に
送られた空気はチヤネル１５内に送られ、レフレ
クタ９同士の間の〓間を通つて予熱区域６および
再加熱区域８内に送り込まれる。このようにし
て、レフレクタ９をまわつて照射空間へ、またワ
ークピース５のまわりから休止区域７へ流れる空
気流が生成される。レフレクタ９はこの空気流に
よつて冷却され、対流熱の成分がワークピース５
の加熱のために使用される。流れの方向は図面に
おいて矢印で示されている。

ワークピース５の進入が信号によつて表示され
たとき、パイロツトエミツタによつて先導される
赤外線エミツタ１３のエネルギーは高められ、ワ
ークピース５が予熱区域６の照射空間に入つたと
きに、それらの標準的な出力がえられる。レフレ
クタ９の型および構造により、赤外線エミツタ１
３より照射された赤外線は拡散され、その結果そ
のうちの一部は、ワークピース５に到達する前に
他のレフレクタ９により反射される。これらの反
射により、照射線がまつすぐな直線であるばあい
に影の中にくるであろうアンダーカツト部および
くぼみ部にも到達しうる。これにより、および前
述した空気の周囲循環により、いつそう均一な加
熱が結果としてえられる。ついでワークピース５
は赤外線エミツタを有さない休止区域７の中に入
つてゆく。この区域内においては熱が供給されな
いばかりでなく、空気の流れによる表面の冷却も
取るに足らない程なので、表面領域において吸収
された熱は、内部に伝熱することができ、肉の厚
い部分と肉の薄い部分との間で、ワークピース内
部の温度を均一にするように作用する。このよう
にして、温度および圧力によるあらゆる可能性の
ある焼損は効果的に防止される。さらに、照射線
が表面に到達することができず、また最小程度だ
けそれに到達することができたところでは、内側
からかかる部位への熱の流れが生じ、それにより
処理の質がまた改善される。再加熱区域８におい
ては、最終処理が行なわれる、それは予熱区域６
内で行なわれる処理に対応する。再加熱区域８を
離れるときはワークピース５の処理は完了してい
る、すなわち被覆物は高いグレードに完全に硬化
されている。非常に複雑なワークピース５のばあ
い、必要に応じて時間が短縮された数回の休止お
よび再加熱処理が行なわれる。

実施例 前述のタイプの装置は、中波のツイン−チユー
ブIR−クオーツエミツタを備えて設けられ、８
角形の横断面を有し、それらの背部が金の層で覆
われ、かつアルミニユームメツキされた高い光沢
の表面を有する三次元構造体で構成されたレフレ
クタで覆われていた。

隣接するレフレクタ間の横方向の間隔は15mmで
あり、赤外線エミツタの中心軸間でのそれは65mm
であつた。単位面積あたりの出力は30〜36kw／
m²であつた。無負荷出力は全出力の10％であつ
た。粉末被覆された鋳物、たとえばねずみ鋳物
（それらのいくつかは複雑な形状を有している）
のワークピースを回転させることなく、１分間あ
たり１メートルの速度で装置を通して通過させ
た。実施例において、ワークピースを予熱区域で
２分間、休止区域内で１分間および再加熱区域で
１〜1.5分間保持した。２分後、エミツタに直接
向けられた側の粉末が溶融していたのが観察でき
た。この状態で、休止区域に到達していなければ
ならない。予熱区域と再加熱区域との両方の温度
を200℃に限定した。短時間で調節する必要があ
るばあいには、入口開口２および出口開口３より
外気を大量に吸込むことによつて内部空気を排出
口２１より排出することもできる。照射空間およ
び休止区域７においては約10Paの負圧が維持さ
れ、チヤネル１５内においては500Paの正圧が維
持されていた。えられた空気流と、赤外線エミツ
タが設けられていないことにより、休止区域内の
温度は約30℃だけ低かつた。

装置を出るときおよび被覆されたワークピース
５を冷却するときは、それらは均一に乾燥された
高いグレードの被覆物を有していた。

不規則な形状を有するねずみ鋳物のワークピー
スに対して使用されていた従来の乾燥方法では、
全滞留時間が同じワークピースに対して40〜45分
もの長時間が要求されていた。