WO2022259325A1 - 塗装用乾燥設備 - Google Patents

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WO2022259325A1
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air
combustion
drying chamber
outside air
drying equipment
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PCT/JP2021/021598
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English (en)
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石田浩三
小池俊彦
山下智雄
滝澤幸也
加藤大雄
滝島開
丹下英典
Original Assignee
株式会社大気社
トヨタ自動車株式会社
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Publication date
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Priority to EP21945006.1A priority patent/EP4354061A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/001—Heating arrangements using waste heat
    • F26B23/002—Heating arrangements using waste heat recovered from dryer exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention comprises a drying chamber for drying an object to be coated, heating means for heating air, air supply means for supplying the air heated by the heating means to the drying chamber, and air for collecting the air from the drying chamber.
  • the present invention relates to a coating drying facility comprising recovery means and treatment means for treating volatile substances contained in the air recovered by the air recovery means.
  • the temperature in the drying chamber is generally maintained at about 120°C to 180°C, and the object to be coated is dried in the drying chamber for about 30 minutes. By passing through, the coating film is baked and hardened.
  • volatile substances accompanied by bad odors are generated during the baking and curing process of the paint film
  • a deodorizing furnace is installed in the paint drying equipment as a means of processing the volatile substances.
  • volatile substances are generally said to be oxidatively decomposed by heat treatment at 750° C. to 800° C. or higher for about 0.8 seconds, and deodorizing furnaces are processed according to such standards.
  • Patent Document 1 As a conventional coating drying facility, for example, the one shown in Patent Document 1 below is known.
  • the above-described indirect heating furnace and deodorizing furnace are provided independently.
  • the indirect heating furnace has a heat loss of about 10% to 15% of the burner combustion amount. This is the exhaust heat loss of the burner combustion air in the indirectly heated furnace.
  • outside air heated by the heat recovered from the exhaust heat of the deodorizing furnace is generally introduced into the drying chamber, and the drying chamber is ventilated. It is oxidized in a deodorizing furnace and discharged outside the facility.
  • the heat loss due to the ventilation of the drying chamber and the exhaust from the deodorizing furnace accounts for about 20% to 30% of the total heat consumption of the drying chamber.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its object is to provide a coating drying facility that can reduce heat loss and save energy.
  • the coating drying equipment includes a drying chamber for drying the object to be coated, heating means for heating air; an air supply means for supplying the air heated by the heating means to the drying chamber; an air recovery means for recovering air from the drying chamber; A coating drying facility comprising a treatment means for treating volatile substances contained in the air collected by the air recovery means, The heating means also serves as the processing means.
  • the heating means also serves as the processing means, it is easier to reduce the degree of heat loss than in the conventional case in which the heating means and the processing means are provided separately, and energy can be saved. Furthermore, since there is no need to separately provide a processing means, the equipment cost can be reduced.
  • the first heat recovery means for recovering heat from the exhaust gas discharged from the heating means
  • the second heat recovery means for recovering heat from the exhaust gas discharged from the first heat recovery means and collection means.
  • the heat recovery from the exhaust gas is performed more efficiently.
  • the temperature of the exhaust gas discharged from the heating means can be made approximately the same as the temperature in the drying chamber, and the heat loss in the coating drying equipment can be further reduced.
  • the heating means includes a fuel amount adjusting mechanism and a combustion air amount adjusting mechanism.
  • the heating means includes the fuel amount adjusting mechanism and the combustion air amount adjusting mechanism, it becomes easier to adjust the temperature in the drying chamber.
  • the temperature in the combustion treatment furnace of the heating means is adjusted within a set range by the combustion air amount adjusting mechanism.
  • the temperature in the combustion treatment furnace can be adjusted more quickly and reliably by the combustion air amount adjustment mechanism.
  • the coating drying equipment according to the present invention comprises outside air introduction means for introducing outside air into the drying chamber, and that the outside air introduction means has an outside air introduction amount adjusting mechanism.
  • the outside air introducing means for introducing outside air into the drying chamber is provided with the outside air introduction amount adjusting mechanism, it becomes easier to adjust the concentration of the volatile substance in the drying chamber.
  • the heating means has a combustion air amount adjusting mechanism, and that the amount of outside air introduced and the amount of combustion air are controlled to be approximately the same.
  • the heating means is provided with a combustion air amount adjusting mechanism, and the amount of outside air introduced and the amount of combustion air are controlled to be approximately the same. It becomes easier to keep the processing efficiency constant.
  • the coating drying equipment 1 includes a drying chamber 2 for drying an object to be coated, heating means for heating air, and air supply means for supplying the air heated by the heating means to the drying chamber 2. , air recovery means for recovering air from the drying chamber 2, and processing means for treating volatile substances contained in the air recovered by the air recovery means.
  • the objects to be coated such as the body and parts of the automobile that have been painted, are baked and dried with hot air (for example, approximately 140°C) while being conveyed by a conveying device (not shown).
  • hot air for example, approximately 140°C
  • a conveying device for conveying an object to be coated such as an automobile body or parts after painting
  • a blowout header 20 for blowing hot air supplied from the combustion treatment furnace 3
  • a suction header 21 is provided for sucking and recovering the air in the furnace 3 .
  • the heating means includes an indirect heating type combustion treatment furnace 3 having a combustion burner 30, a combustion chamber 31, and a heat exchanger 32, a fuel amount adjustment mechanism for adjusting the amount of fuel supplied to the combustion burner 30, and and a combustion air amount adjusting mechanism for adjusting the amount of air to be supplied.
  • the air supply means includes an air supply duct 4 and an air supply fan B1.
  • An air supply fan B1 is interposed in the middle of the air supply duct 4. - ⁇
  • the combustion furnace 3 is connected to the blowout header 20 of the drying chamber 2 via an air supply duct 4 .
  • the air recovery means includes an air recovery duct 5.
  • the combustion furnace 3 is connected to the suction header 21 of the drying chamber 2 via an air recovery duct 5 .
  • the coating drying equipment 1 further includes a first heat exchanger H1 as a first heat recovery means for recovering heat from the exhaust gas discharged from the combustion treatment furnace 3, and a first heat exchanger H1 for recovering heat from the exhaust gas discharged from the first heat exchanger H1. and an outside air introducing means for introducing outside air into the drying chamber 2 .
  • the first heat exchanger H1 is connected to the combustion treatment furnace 3 via the first exhaust duct 7a.
  • the second heat exchanger H2 is connected to the first heat exchanger H1 via the second exhaust duct 7b.
  • the second heat exchanger H2 is provided with a third exhaust duct 7c for exhausting exhaust gas to the outside of the facility.
  • An exhaust fan B4 is interposed in the middle of the third exhaust duct 7c.
  • the exhaust gas discharged from the combustion treatment furnace 3 passes through the first exhaust duct 7a, the first heat exchanger H1, the second exhaust duct 7b, the second heat exchanger H2, and the third exhaust gas. It passes through the duct 7c in order and is exhausted to the outside of the device.
  • the first combustion air supply duct 6a is upstream of the combustion treatment furnace 3, branches off from the air recovery duct 5, and is connected to the first heat exchanger H1.
  • the first heat exchanger H1 is connected to the combustion chamber 31 via the second combustion air supply duct 6b.
  • the outside air introduction means includes a first outside air introduction portion 9a for introducing outside air and an outside air introduction amount adjustment mechanism for adjusting the amount of outside air to be introduced.
  • the first outside air introduction part 9a is connected to the second heat exchanger H2 via the first outside air introduction duct 8a.
  • An outside air introduction fan B3 is interposed in the middle of the first outside air introduction duct 8a.
  • the second outside air introduction part 9b is connected to the combustion burner 30 via the third outside air introduction duct 8c.
  • a burner blower B2 is interposed in the middle of the third outside air introduction duct 8c.
  • the second heat exchanger H2 is connected to the air supply duct 4 via the second outside air introduction duct 8b.
  • the air in the drying chamber 2 is sucked from the suction header 21 and advected to the air recovery duct 5, and then part of it is advected to the combustion treatment furnace 3 and heat-treated. .
  • the heat-treated air is diverted to the air supply duct 4 and supplied into the drying chamber 2 via the blowout header 20 . That is, a hot air circulation path is formed between the drying chamber 2 and the combustion treatment furnace 3 .
  • the exhaust fan B4 by operating the exhaust fan B4, the rest of the air that has diverted to the air recovery duct 5 is diverted to the first heat exchanger H1 via the first combustion air supply duct 6a and preheated.
  • the preheated air advects to the combustion chamber 31 via the second combustion air supply duct 6b.
  • outside air is supplied to the combustion burner 30 via the second outside air introduction part 9b and the third outside air introduction duct 8c.
  • the outside air introduction fan B3 By operating the outside air introduction fan B3, the outside air is preheated by advection to the second heat exchanger H2 via the first outside air introduction part 9a and the first outside air introduction duct 8a.
  • the preheated outside air flows into the air supply duct 4 through the second outside air introduction duct 8b, joins the air that has been heat-treated in the combustion treatment furnace 3, and then flows into the drying chamber 2 through the blowout header 20. supplied to
  • the heating means is configured to serve also as the processing means. That is, part of the air containing volatile substances in the drying chamber 2 is transferred to the combustion chamber 31 via the first combustion air supply duct 6a and the second combustion air supply duct 6b, and volatilized in the combustion chamber 31.
  • the volatile substances are oxidatively decomposed by being maintained at a high temperature in which the volatile substances can be decomposed.
  • the combustion air (a part of the air containing volatile substances in the drying chamber 2) advected through the first combustion air supply duct 6a is preheated in the first heat exchanger H1 to provide primary heat. Collection takes place. Then, the outside air introduced through the first outside air introduction portion 9a is preheated in the second heat exchanger H2 to perform secondary heat recovery.
  • the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion treatment furnace 3 can be made approximately the same as the temperature in the drying chamber 2, and the coating drying equipment 1 The heat loss in can be further reduced.
  • the coating drying equipment 1 of this embodiment includes a drying chamber temperature sensor (not shown) that detects the temperature in the drying chamber 2, A temperature sensor T, a flowmeter F1 for measuring the flow rate of air in the first combustion air supply duct 6a, a flowmeter F2 for measuring the flow rate of air in the first outside air introduction duct 8a, fuel for supplying fuel to the combustion burner 30 A supply valve and a controller are provided.
  • a VOC concentration sensor for detecting the concentration of volatile substances (VOC) in the drying chamber 2 may be provided as required.
  • the controller controls the opening of the fuel supply valve, the burner blower B2, the external air introduction fan B3, and the It controls the output of each exhaust fan B4.
  • the fuel amount adjusting mechanism for adjusting the amount of fuel supplied to the combustion burner 30 is configured with a controller and a fuel supply valve.
  • a combustion air amount adjusting mechanism that adjusts the amount of air supplied to the combustion burner 30 comprises a controller and a burner blower B2.
  • An outside air introduction amount adjustment mechanism for adjusting the amount of outside air to be introduced is configured with a controller and an outside air introduction fan B3.
  • the temperature inside the drying chamber 2 can be maintained at the set temperature (for example, about 140°C). Even when the maximum amount of fuel is supplied, it is desirable to ensure an air ratio of 1.0 or more. Further, the case where the amount of fuel is minimized refers to a state in which the amount of fuel is approximately 1/10 of the rated amount, for example, with the fuel supply valve set to the minimum opening, and the amount of heat loss exceeds the amount of heat generated.
  • the controller also controls the burner blower B2 to supply air in proportion to the fuel amount so as to achieve the set air ratio.
  • the temperature inside the combustion treatment furnace 3 can be maintained at the set temperature (eg, 800°C to 1000°C).
  • the air volume of the burner blower B2 is increased to adjust the temperature in the combustion treatment furnace 3 to the upper limit temperature or less, and when it falls below the set lower limit reduces the air volume of the burner blower B2 to adjust the temperature in the combustion treatment furnace 3 to the lower limit temperature or higher.
  • the VOC concentration in the drying chamber 2 can be kept within a certain range by the controller controlling the outside air introduction fan B3 to adjust the amount of outside air introduced.
  • the VOC concentration (herein also referred to as VOC load) is determined based on the value detected by the VOC concentration sensor, as well as the number of objects to be coated existing in the drying chamber 2 or the combustion burner 30 may be configured to make a determination according to the control output of .
  • the controller is configured to adjust the exhaust amount by controlling the output of the exhaust fan B4 and the like based on the VOC load in the drying chamber 2.
  • controller controls the burner blower B2 and the outside air introduction fan B3 so that the amount of combustion air and the amount of outside air introduced are approximately the same.
  • the amount of outside air introduced is adjusted by the controller and the outside air introduction fan B3 so that the flow rate of the first outside air introduction duct 8a is approximately the same as the amount of combustion air of the first combustion air supply duct 6a.
  • the mass converted from the temperature of the passing air by the flow meter F1 provided in the first combustion air supply duct 6a and the flow meter F2 provided in the first outside air introduction duct 8a The flow rate is adjusted to be approximately the same amount.
  • the reason why the flow meter F1 is provided in the first combustion air supply duct 6a is that the air volume from the burner blower B2 is added to the air volume of the third exhaust duct 7c, and the combustion in the second combustion air supply duct 6b is This is because the temperature of the air is raised in the first heat exchanger H1 and the measurement accuracy is lowered.
  • the first heat exchanger H1 in the coating drying equipment 1 of the present embodiment is connected to the combustion chamber 31 via the second combustion air supply duct 6b, and the third combustion air supply It is connected to combustion burner 30 via duct 6c.
  • the third combustion air supply duct 6c branches off from the second combustion air supply duct 6b, and a burner blower B2 is interposed in the middle of the third combustion air supply duct 6c.
  • the air in the drying chamber 2 is sucked from the suction header 21 and advected to the air recovery duct 5, and then part of it is advected to the combustion treatment furnace 3 and heat-treated. .
  • the heat-treated air is diverted to the air supply duct 4 and supplied into the drying chamber 2 via the blowout header 20 . That is, a hot air circulation path is formed between the drying chamber 2 and the combustion treatment furnace 3 .
  • the exhaust fan B4 By activating the exhaust fan B4, the rest of the air that has diverted to the air recovery duct 5 is diverted to the first heat exchanger H1 via the first combustion air supply duct 6a and preheated.
  • the preheated air advects to the combustion chamber 31 via the second combustion air supply duct 6b.
  • part of the air preheated in the first heat exchanger H1 is supplied to the combustion burner 30 via the third combustion air supply duct 6c by operating the burner blower B2.
  • the heating means is configured to serve as the processing means. That is, part of the air containing volatile substances in the drying chamber 2 is transferred to the combustion chamber 31 through the first combustion air supply duct 6a and the second combustion air supply duct 6b, and the second combustion air supply duct 6b and the third combustion air supply duct 6c to the combustion burner 30, and the volatile substances are kept in a high temperature state in the combustion chamber 31 so that the volatile substances can be decomposed. is oxidatively decomposed.
  • the amount of outside air introduced in the present embodiment is such that the flow rate of the first outside air introduction duct 8a is substantially the same as the amount of combustion air of the first combustion air supply duct 6a or the exhaust amount of the third exhaust duct 7c. It is adjusted by the controller and the outside air introduction fan B3.
  • the first heat exchanger H1 in the coating drying equipment 1 of this embodiment is connected to the combustion burner 30 via the second combustion air supply duct 6b.
  • a burner blower B2 is interposed in the middle of the second combustion air supply duct 6b.
  • the air in the drying chamber 2 is sucked from the suction header 21 and advected to the air recovery duct 5, and then part of it is advected to the combustion treatment furnace 3 and heat-treated. .
  • the heat-treated air is diverted to the air supply duct 4 and supplied into the drying chamber 2 via the blowout header 20 . That is, a hot air circulation path is formed between the drying chamber 2 and the combustion treatment furnace 3 .
  • the rest of the air that has diverted to the air recovery duct 5 is diverted to the first heat exchanger H1 via the first combustion air supply duct 6a and preheated.
  • the preheated air is supplied to the combustion burner 30 via the second combustion air supply duct 6b.
  • the exhaust side air of the burner blower B ⁇ b>2 may not entirely pass through the combustion burner 30 and may partially bypass the combustion burner 30 and be supplied to the combustion chamber 31 .
  • the heating means is configured to serve as the processing means. That is, part of the air containing volatile substances in the drying chamber 2 is transferred to the combustion burner 30 via the first combustion air supply duct 6a and the second combustion air supply duct 6b, and volatilized in the combustion chamber 31.
  • the volatile substances are oxidatively decomposed by being maintained at a high temperature in which the volatile substances can be decomposed.
  • the energy saving effect is high, and since the burner blower B2 conveys the entire amount of the combustion air, an exhaust fan is not required, and the combustion air can be supplied.
  • the route leading to the combustion chamber 31 can also be simplified.
  • the controller performs control to adjust the amount of combustion air based on the VOC load in the drying chamber 2, and is configured so that the temperature of the combustion chamber 31 is maintained within a set range.
  • the amount of outside air introduced in the present embodiment is such that the flow rate of the first outside air introduction duct 8a is substantially the same as the amount of combustion air of the first combustion air supply duct 6a or the exhaust amount of the third exhaust duct 7c. It is adjusted by the controller and the outside air introduction fan B3.
  • a filter device may be interposed in the middle of the air recovery duct 5 or the middle of the air supply duct 4 as necessary. 2.
  • the configurations and control methods in the above-described embodiments may be used in combination as necessary.
  • the paint drying equipment according to the present invention can be particularly suitably used in the technical field of drying the paint on the entire body of automobiles, railroad vehicles, aircraft, ships, etc., or on various parts that constitute them.

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Abstract

熱損失が少なく省エネルギー化を図れる塗装用乾燥設備を提供する。　被塗物を乾燥させる乾燥室２と、空気を加熱する加熱手段と、加熱手段によって加熱された空気を乾燥室２に供給する空気供給手段と、乾燥室２から空気を回収する空気回収手段と、空気回収手段によって回収された空気中に含まれる揮発性物質を処理する処理手段とを備える塗装用乾燥設備において、加熱手段が処理手段を兼ねることを特徴とする。

Description

塗装用乾燥設備
　本発明は、被塗物を乾燥させる乾燥室と、空気を加熱する加熱手段と、加熱手段によって加熱された空気を前記乾燥室に供給する空気供給手段と、前記乾燥室から空気を回収する空気回収手段と、前記空気回収手段によって回収された空気中に含まれる揮発性物質を処理する処理手段とを備える塗装用乾燥設備に関する。
　塗装された自動車やその部品などを乾燥させる塗装用乾燥設備では、一般的に、乾燥室内の温度が１２０℃～１８０℃程度に維持されており、被塗物を３０分ほどかけて乾燥室内を通過させることで塗膜を焼付硬化させている。
　乾燥室に供給される空気を加熱する加熱手段としては、バーナー燃焼ガス中に含まれる特に窒素酸化物が塗膜に悪影響を及ぼす虞があるため、直火加熱式ではなく、間接加熱式の加熱炉（間接加熱炉）が採用されており、特に上塗り乾燥工程ではこの傾向が強い。
　また、塗膜の焼付硬化過程では悪臭を伴う揮発性物質（ＶＯＣ）が発生するため、当該揮発性物質を処理する処理手段としての脱臭炉が、塗装用乾燥設備に設けられている。尚、揮発性物質は、一般的に、７５０℃～８００℃以上で０．８秒間程度加熱処理されることで酸化分解されると言われており、脱臭炉ではそうした基準による処理が実施されている。
　従来の塗装用乾燥設備としては、例えば以下の特許文献１に示されるようなものが知られている。当該塗装用乾燥設備では、上述の間接加熱炉と脱臭炉とがそれぞれ独立して設けられている。
特開２０１４－２３８１９９号公報
　従来の塗装用乾燥設備では、間接加熱炉において、バーナー燃焼量の約１０％～１５％の熱損失が生じている。これは、間接加熱炉におけるバーナー燃焼空気の排気熱損失である。
　また、従来の塗装用乾燥設備では一般的に、脱臭炉の排気熱回収で得られた熱により加熱された外気が乾燥室内に導入されて乾燥室が換気されて、換気された分の空気が脱臭炉で酸化処理されて設備の外に排気されている。この乾燥室の換気と脱臭炉からの排気に伴う熱損失は、乾燥室全体の消費熱量の約２０％～３０％を占めている。
　即ち、従来の塗装用乾燥設備では、間接加熱炉と脱臭炉において熱損失が発生し易く、熱損失を抑えて省エネルギー化を図るという点で改善する余地が残されている。
　本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、熱損失が少なく省エネルギー化を図れる塗装用乾燥設備を提供することにある。
　本発明に係る塗装用乾燥設備の特徴は、被塗物を乾燥させる乾燥室と、
　空気を加熱する加熱手段と、
　前記加熱手段によって加熱された空気を前記乾燥室に供給する空気供給手段と、
　前記乾燥室から空気を回収する空気回収手段と、
　前記空気回収手段によって回収された空気中に含まれる揮発性物質を処理する処理手段とを備える塗装用乾燥設備において、
　前記加熱手段が前記処理手段を兼ねる点にある。
　本構成によれば、加熱手段が処理手段を兼ねるため、加熱手段と処理手段とをそれぞれ別々に備えていた従来の場合よりも、熱損失の程度を低減させ易くなり、省エネルギー化を図れる。さらに、処理手段を別途設ける必要がないため、設備コストのコストダウンにもなる。
　本発明に係る塗装用乾燥設備においては、前記加熱手段から排出される排ガスから熱を回収する第１熱回収手段と、前記第１熱回収手段から排出される排ガスから熱を回収する第２熱回収手段とを備えると好適である。
　本構成によれば、排ガスから、第１熱回収手段による一次熱回収と第２熱回収手段による二次熱回収とが行われるため、排ガスからの熱回収がより効率的に行われることになり、結果として、加熱手段から排出される排ガスの温度を、乾燥室内の温度と同じ程度にすることが可能となり、塗装用乾燥設備における熱損失をより一層低減することができる。
　本発明に係る塗装用乾燥設備においては、前記加熱手段が、燃料量調節機構と、燃焼空気量調節機構とを備えると好適である。
　本構成によれば、加熱手段が、燃料量調節機構と、燃焼空気量調節機構とを備えるため、乾燥室における温度の調節を実施し易くなる。
　本発明に係る塗装用乾燥設備においては、前記燃焼空気量調節機構によって、前記加熱手段の燃焼処理炉内の温度が設定範囲内に調節されるように構成されていると好適である。
　本構成によれば、燃焼空気量調節機構によって、燃焼処理炉内の温度を、より迅速且つ確実に調節することができる。
　本発明に係る塗装用乾燥設備においては、前記乾燥室に外気を導入する外気導入手段を備え、該外気導入手段が外気導入量調節機構を備えると好適である。
　本構成によれば、乾燥室に外気を導入する外気導入手段が外気導入量調節機構を備えるため、乾燥室における揮発性物質の濃度の調節を実施し易くなる。
　本発明に係る塗装用乾燥設備においては、前記加熱手段が燃焼空気量調節機構を備え、外気導入量と燃焼空気量とが略同量となるように制御されると好適である。
　本構成のごとく、加熱手段が燃焼空気量調節機構を備え、外気導入量と燃焼空気量とが略同量となるように制御されることによって、被塗物の乾燥処理効率と揮発性物質の処理効率とを一定に維持し易くなる。
塗装用乾燥設備の第１実施形態の概略構成図である。 塗装用乾燥設備の第２実施形態の概略構成図である。 塗装用乾燥設備の第３実施形態の概略構成図である。
　本発明に係る塗装用乾燥設備の実施形態について、図面を参照しながら説明をする。
〔第１実施形態〕
　（塗装用乾燥設備）
　図１に示すように、塗装用乾燥設備１は、被塗物を乾燥させる乾燥室２と、空気を加熱する加熱手段と、加熱手段によって加熱された空気を乾燥室２に供給する空気供給手段と、乾燥室２から空気を回収する空気回収手段と、空気回収手段によって回収された空気中に含まれる揮発性物質を処理する処理手段とを備える。
　乾燥室２では、塗装を終了した自動車のボディや部品などの被塗物が、図示しない搬送装置によって搬送されながら、熱風（例えばおよそ１４０℃）による焼付け乾燥が実施される。
　乾燥室２内には、塗装を終了した自動車のボディや部品などの被塗物を搬送するための図示しない搬送装置と、燃焼処理炉３から供給される熱風を吹き出す吹き出しヘッダ２０と、燃焼処理炉３内の空気を吸い込んで回収する吸い込みヘッダ２１とが設けられている。
　加熱手段は、燃焼バーナー３０と燃焼室３１と熱交換器３２とを有する間接加熱式の燃焼処理炉３と、燃焼バーナー３０に供給する燃料量を調節する燃料量調節機構と、燃焼バーナー３０に供給する空気量を調節する燃焼空気量調節機構とを備える。
　空気供給手段は、空気供給ダクト４と、空気供給ファンＢ１とを備える。空気供給ダクト４の途中に空気供給ファンＢ１が介装されている。燃焼処理炉３は、空気供給ダクト４を介して乾燥室２の吹き出しヘッダ２０に接続されている。
　空気回収手段は、空気回収ダクト５を備える。燃焼処理炉３は、空気回収ダクト５を介して乾燥室２の吸い込みヘッダ２１に接続されている。
　塗装用乾燥設備１はさらに、燃焼処理炉３から排出される排ガスから熱を回収する第１熱回収手段としての第１熱交換器Ｈ１と、第１熱交換器Ｈ１から排出される排ガスから熱を回収する第２熱回収手段としての第２熱交換器Ｈ２と、乾燥室２に外気を導入する外気導入手段とを備える。
　第１熱交換器Ｈ１は、第１排気ダクト７ａを介して燃焼処理炉３と接続されている。第２熱交換器Ｈ２は、第２排気ダクト７ｂを介して第１熱交換器Ｈ１と接続されている。第２熱交換器Ｈ２には、排ガスを設備の外に排気するための第３排気ダクト７ｃが設けられている。第３排気ダクト７ｃの途中に排気ファンＢ４が介装されている。
　燃焼処理炉３から排出される排ガスは、排気ファンＢ４を作動させることによって、第１排気ダクト７ａ、第１熱交換器Ｈ１、第２排気ダクト７ｂ、第２熱交換器Ｈ２、及び第３排気ダクト７ｃの順に通過して装置外部に排気される。
　第１燃焼空気供給ダクト６ａは、燃焼処理炉３よりも上流側で、空気回収ダクト５から分岐して、第１熱交換器Ｈ１に接続されている。
　第１熱交換器Ｈ１は、第２燃焼空気供給ダクト６ｂを介して燃焼室３１に接続されている。
　外気導入手段は、外気を導入するための第１外気導入部９ａと、導入する外気量を調節する外気導入量調節機構とを備える。
　第１外気導入部９ａは、第１外気導入ダクト８ａを介して第２熱交換器Ｈ２に接続されている。第１外気導入ダクト８ａの途中に外気導入ファンＢ３が介装されている。
　第２外気導入部９ｂは、第３外気導入ダクト８ｃを介して燃焼バーナー３０に接続されている。第３外気導入ダクト８ｃの途中にバーナーブロワＢ２が介装されている。
　第２熱交換器Ｈ２は、第２外気導入ダクト８ｂを介して空気供給ダクト４に接続されている。
　空気供給ファンＢ１を作動させることで、乾燥室２内の空気は、吸い込みヘッダ２１から吸い込まれて空気回収ダクト５に移流した後、その一部が燃焼処理炉３に移流して加熱処理される。加熱処理された空気は、空気供給ダクト４に移流し、吹き出しヘッダ２０を介して、乾燥室２内に供給される。即ち、乾燥室２と燃焼処理炉３との間に、熱風循環経路が形成されている。
　また、排気ファンＢ４を作動させることで、空気回収ダクト５に移流した空気の残りが、第１燃焼空気供給ダクト６ａを介して第１熱交換器Ｈ１に移流して余熱される。余熱された空気は、第２燃焼空気供給ダクト６ｂを介して燃焼室３１に移流する。
　バーナーブロワＢ２を作動させることで、外気が、第２外気導入部９ｂと第３外気導入ダクト８ｃを介して燃焼バーナー３０に供給される。
　外気導入ファンＢ３を作動させることで、外気が、第１外気導入部９ａと第１外気導入ダクト８ａを介して第２熱交換器Ｈ２に移流して予熱される。予熱された外気は、第２外気導入ダクト８ｂを介して空気供給ダクト４に移流して、燃焼処理炉３にて加熱処理された空気と合流した後、吹き出しヘッダ２０を介して乾燥室２内に供給される。
　本実施形態では、加熱手段は処理手段を兼ねるように構成されている。即ち、乾燥室２における揮発性物質を含む空気の一部が、第１燃焼空気供給ダクト６ａと第２燃焼空気供給ダクト６ｂとを介して燃焼室３１に移流して、燃焼室３１内で揮発性物質が分解可能な高温状態に保持されることによって、揮発性物質が酸化分解される。
　また、本実施形態では、第１燃焼空気供給ダクト６ａを介して移流する燃焼空気（乾燥室２における揮発性物質を含む空気の一部）が、第１熱交換器Ｈ１において予熱されて一次熱回収が行われる。そして、第１外気導入部９ａを介して導入される外気が、第２熱交換器Ｈ２において予熱されて二次熱回収が行われる。
　この一次熱回収と二次熱回収とが行われることによって、燃焼処理炉３から排出される排ガスの温度を、乾燥室２内の温度と同じ程度にすることが可能となり、塗装用乾燥設備１における熱損失をより一層低減することができる。
　本実施形態によれば、燃焼バーナー３０に外気が導入されるため、燃焼空気中の揮発性物質による燃焼バーナー３０のバーナノズルの詰まりが生じず冗長性を有する。
　（塗装用乾燥設備の制御方法）
　本実施形態の塗装用乾燥設備１には、乾燥室２内の温度を検出する乾燥室温度センサー（図示せず）、燃焼処理炉３内で燃焼バーナー３０の燃焼排ガス温度を検出する燃焼炉内温度センサーＴ、第１燃焼空気供給ダクト６ａにおける空気の流量を計測する流量計Ｆ１、第１外気導入ダクト８ａにおける空気の流量を計測する流量計Ｆ２、燃焼バーナー３０に燃料を供給するための燃料供給バルブ、及びコントローラが設けられている。尚、必要に応じて、乾燥室２内の揮発性物質（ＶＯＣ）の濃度を検出するＶＯＣ濃度センサーを設けるようにしても良い。
　コントローラは、上述の乾燥室温度センサー、燃焼炉内温度センサーＴ、流量計Ｆ１、流量計Ｆ２などによる検出値に基づいて、燃料供給バルブの開度や、バーナーブロワＢ２、外気導入ファンＢ３、及び排気ファンＢ４のそれぞれの出力を制御する。
　尚、燃焼バーナー３０に供給する燃料量を調節する燃料量調節機構は、コントローラと燃料供給バルブを備えて構成されている。燃焼バーナー３０に供給する空気量を調節する燃焼空気量調節機構は、コントローラとバーナーブロワＢ２を備えて構成されている。導入する外気量を調節する外気導入量調節機構は、コントローラと外気導入ファンＢ３を備えて構成されている。
　コントローラが燃料供給バルブを制御して、燃焼バーナー３０に供給する燃料量を調節することによって、乾燥室２内の温度を設定温度（例えば１４０℃程度）に保持することができる。尚、供給する燃料量を最大とする場合においても、空気比１．０以上を確保することが望ましい。また、燃料量が最小となる場合とは、燃料供給バルブを最低開度として、例えば燃料量が定格量の約１／１０となり、熱損失量が発熱量を上回るような状態をいう。
　またコントローラは、バーナーブロワＢ２を制御して、設定した空気比となるように燃料量に比例して空気を供給する。
　コントローラがバーナーブロワＢ２を制御することによって、燃焼処理炉３内の温度を設定温度（例えば８００℃～１０００℃）に保持することができる。燃焼処理炉３内の温度が設定上限値を超えた場合は、バーナーブロワＢ２の風量を増加させて燃焼処理炉３内の温度を上限温度以下に調節し、一方、設定下限値を下回った場合は、バーナーブロワＢ２の風量を減少させて燃焼処理炉３内の温度を下限温度以上に調節する。
　コントローラが外気導入ファンＢ３を制御して外気導入量を調節することによって、乾燥室２内のＶＯＣ濃度を一定範囲内に保持することができる。尚、ＶＯＣ濃度（本明細書ではＶＯＣ負荷ともいう）については、ＶＯＣ濃度センサーによる検出値に基づいて判断される場合の他に、乾燥室２内に存在する被塗物数、あるいは燃焼バーナー３０の制御出力などに応じて判断されるように構成しても良い。
　コントローラは、乾燥室２内のＶＯＣ負荷に基づいて、排気ファンＢ４などの出力を制御することによって、排気量を調節することができるように構成されている。
　また、コントローラが、バーナーブロワＢ２と外気導入ファンＢ３とを制御して、燃焼空気量と外気導入量とが略同量となるように調節されることが望ましい。
　外気導入量は、第１外気導入ダクト８ａの流量が、第１燃焼空気供給ダクト６ａの燃焼空気量と略同量となるように、コントローラと外気導入ファンＢ３により調整される。例えば、本実施形態においては、第１燃焼空気供給ダクト６ａに設けられている流量計Ｆ１と、第１外気導入ダクト８ａに設けられている流量計Ｆ２によって、通過空気の温度から換算された質量流量が略同量となるように調整される。尚、流量計Ｆ１を第１燃焼空気供給ダクト６ａに設けてあるのは、第３排気ダクト７ｃの風量にはバーナーブロワＢ２からの空気量が加わっており、第２燃焼空気供給ダクト６ｂの燃焼空気は第１熱交換器Ｈ１で昇温しており、測定精度が低下するためである。
〔第２実施形態〕
　次いで、本発明に係る塗装用乾燥設備１の第２実施形態について、図面を参照しながら説明をするが、上述の第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成を主として説明する。
　図２に示すように、本実施形態の塗装用乾燥設備１における第１熱交換器Ｈ１は、第２燃焼空気供給ダクト６ｂを介して燃焼室３１に接続されており、さらに第３燃焼空気供給ダクト６ｃを介して燃焼バーナー３０に接続されている。
　第３燃焼空気供給ダクト６ｃは、第２燃焼空気供給ダクト６ｂから分岐しており、第３燃焼空気供給ダクト６ｃの途中にバーナーブロワＢ２が介装されている。
　空気供給ファンＢ１を作動させることで、乾燥室２内の空気は、吸い込みヘッダ２１から吸い込まれて空気回収ダクト５に移流した後、その一部が燃焼処理炉３に移流して加熱処理される。加熱処理された空気は、空気供給ダクト４に移流し、吹き出しヘッダ２０を介して、乾燥室２内に供給される。即ち、乾燥室２と燃焼処理炉３との間に、熱風循環経路が形成されている。
　排気ファンＢ４を作動させることで、空気回収ダクト５に移流した空気の残りが、第１燃焼空気供給ダクト６ａを介して第１熱交換器Ｈ１に移流して余熱される。余熱された空気は、第２燃焼空気供給ダクト６ｂを介して燃焼室３１に移流する。
　また、第１熱交換器Ｈ１で余熱された空気の一部は、バーナーブロワＢ２を作動させることで、第３燃焼空気供給ダクト６ｃを介して燃焼バーナー３０に供給される。
　本実施形態においても、加熱手段は処理手段を兼ねるように構成されている。即ち、乾燥室２における揮発性物質を含む空気の一部が、第１燃焼空気供給ダクト６ａと第２燃焼空気供給ダクト６ｂを介して燃焼室３１に移流すると共に、第１燃焼空気供給ダクト６ａと第２燃焼空気供給ダクト６ｂと第３燃焼空気供給ダクト６ｃを介して燃焼バーナー３０に供給され、燃焼室３１内で揮発性物質が分解可能な高温状態に保持されることによって、揮発性物質が酸化分解される。
　本実施形態によれば、燃焼バーナー３０に供給される空気として外気を使用しないため、省エネルギー効果が高く、且つ燃料量に応じた燃焼空気を取り込むため安定した火炎を生成することができる。
　また、本実施形態における外気導入量は、第１外気導入ダクト８ａの流量が、第１燃焼空気供給ダクト６ａの燃焼空気量若しくは第３排気ダクト７ｃの排気量と略同量となるように、コントローラと外気導入ファンＢ３により調整される。
〔第３実施形態〕
　次いで、本発明に係る塗装用乾燥設備１の第３実施形態について、図面を参照しながら説明をするが、上述の第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成を主として説明する。
　図３に示すように、本実施形態の塗装用乾燥設備１における第１熱交換器Ｈ１は、第２燃焼空気供給ダクト６ｂを介して燃焼バーナー３０に接続されている。第２燃焼空気供給ダクト６ｂの途中にバーナーブロワＢ２が介装されている。
　空気供給ファンＢ１を作動させることで、乾燥室２内の空気は、吸い込みヘッダ２１から吸い込まれて空気回収ダクト５に移流した後、その一部が燃焼処理炉３に移流して加熱処理される。加熱処理された空気は、空気供給ダクト４に移流し、吹き出しヘッダ２０を介して、乾燥室２内に供給される。即ち、乾燥室２と燃焼処理炉３との間に、熱風循環経路が形成されている。
　バーナーブロワＢ２を作動させることで、空気回収ダクト５に移流した空気の残りが、第１燃焼空気供給ダクト６ａを介して第１熱交換器Ｈ１に移流して余熱される。予熱された空気は、第２燃焼空気供給ダクト６ｂを介して燃焼バーナー３０に供給される。ここで、バーナーブロワＢ２の吐出側空気は、全量が燃焼バーナー３０を通過せず、一部が燃焼バーナー３０をバイパスして燃焼室３１に供給される場合もある。
　本実施形態においても、加熱手段は処理手段を兼ねるように構成されている。即ち、乾燥室２における揮発性物質を含む空気の一部が、第１燃焼空気供給ダクト６ａと第２燃焼空気供給ダクト６ｂとを介して燃焼バーナー３０に移流して、燃焼室３１内で揮発性物質が分解可能な高温状態に保持されることによって、揮発性物質が酸化分解される。
　本実施形態によれば、燃焼バーナー３０に供給される空気として外気を使用しないため、省エネルギー効果が高く、且つ燃焼空気全量をバーナーブロワＢ２で搬送するため、排気ファンを必要とせず、燃焼空気を燃焼室３１に導入する経路も単純化することができる。
　コントローラは、乾燥室２内のＶＯＣ負荷に基づいて燃焼空気量を調整する制御を行い、燃焼室３１の温度が設定範囲内に維持されるように構成されている。
　また、本実施形態における外気導入量は、第１外気導入ダクト８ａの流量が、第１燃焼空気供給ダクト６ａの燃焼空気量若しくは第３排気ダクト７ｃの排気量と略同量となるように、コントローラと外気導入ファンＢ３により調整される。
〔その他の実施形態〕
　１．上述の実施形態において、空気回収ダクト５の途中や空気供給ダクト４の途中に必要に応じてフィルタ装置を介装するようにしても良い。
　２．上述の実施形態における構成や制御方法については、必要に応じて適宜組み合わせて用いるようにしても良い。
　尚、上述のように図面を参照しつつ本発明を説明したが、本発明は当該図面の構成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において様々な態様で実施することができることは言うまでもない。
　本発明に係る塗装用乾燥設備は、例えば自動車、鉄道車両、航空機、船舶などにおけるボディ全体又はこれを構成する種々のパーツについての塗装の乾燥を行う技術分野において特に好適に利用することができる。
１　塗装用乾燥設備
２　乾燥室
２０　吹き出しヘッダ
２１　吸い込みヘッダ
３　燃焼処理炉
３０　燃焼バーナー
３１　燃焼室
３２　熱交換器
４　空気供給ダクト
５　空気回収ダクト
５０　フィルタ装置
６ａ　第１燃焼空気供給ダクト
６ｂ　第２燃焼空気供給ダクト
６ｃ　第３燃焼空気供給ダクト
７ａ　第１排気ダクト
７ｂ　第２排気ダクト
７ｃ　第３排気ダクト
８ａ　第１外気導入ダクト
８ｂ　第２外気導入ダクト
８ｃ　第３外気導入ダクト
９ａ　第１外気導入部
９ｂ　第２外気導入部
Ｈ１　第１熱交換器
Ｈ２　第２熱交換器
Ｂ１　空気供給ファン
Ｂ２　バーナーブロワ
Ｂ３　外気導入ファン
Ｂ４　排気ファン
Ｔ　燃焼炉内温度センサー
Ｆ１、Ｆ２　流量計
 
 

Claims (6)

  1. 　被塗物を乾燥させる乾燥室と、
    　空気を加熱する加熱手段と、
    　前記加熱手段によって加熱された空気を前記乾燥室に供給する空気供給手段と、
    　前記乾燥室から空気を回収する空気回収手段と、
    　前記空気回収手段によって回収された空気中に含まれる揮発性物質を処理する処理手段とを備える塗装用乾燥設備において、
    　前記加熱手段が前記処理手段を兼ねることを特徴とする塗装用乾燥設備。
  2. 　前記加熱手段から排出される排ガスから熱を回収する第１熱回収手段と、前記第１熱回収手段から排出される排ガスから熱を回収する第２熱回収手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の塗装用乾燥設備。
  3. 　前記加熱手段が、燃料量調節機構と、燃焼空気量調節機構とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗装用乾燥設備。
  4. 　前記燃焼空気量調節機構によって、前記加熱手段の燃焼処理炉内の温度が設定範囲内に調節されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の塗装用乾燥設備。
  5. 　前記乾燥室に外気を導入する外気導入手段を備え、該外気導入手段が外気導入量調節機構を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の塗装用乾燥設備。
  6. 　前記加熱手段が燃焼空気量調節機構を備え、外気導入量と燃焼空気量とが略同量となるように制御されることを特徴とする請求項５に記載の塗装用乾燥設備。
     
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