JP3660489B2

JP3660489B2 - 塗装用乾燥炉

Info

Publication number: JP3660489B2
Application number: JP32795297A
Authority: JP
Inventors: 所英明中; 浩二舎久保; 根靖栄羽
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: JPH11156275A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車ボディや自動車部品などの塗装工程において、塗料の吹き付けが終了したワーク表面の塗膜を乾燥させる塗装用乾燥炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークとなる自動車ボディやその外装部品などを塗装する塗装ラインには、ワークをコンベアで搬入して塗装作業を行う塗装ブースの後段に、当該ワークの表面に形成された塗膜を乾燥させる塗装用乾燥炉が配されている。
【０００３】
図２（ａ）及び（ｂ）はこのような従来の塗装用乾燥炉を示す説明図で、塗装用乾燥炉５１は、炉内に配設された輻射パネル５２内に加熱空気を循環供給し、輻射パネル５２の表面からの輻射熱によりワークＷを加熱乾燥させる一以上の輻射加熱ゾーンＺ₁と、炉内に配設された熱風吹出ダクト５３に加熱空気を循環供給してその開口部５３ａから炉内に吹き出させてワークＷを加熱する一以上の対流加熱ゾーンＺ₂が、ワークＷの搬送方向に沿って形成されると共に、炉内で発生した蒸発有機溶剤等を炉外に排出する排ガスダクト５４が配設され、蒸発有機溶剤等を含む汚染空気の再付着による塗装不良を防止している。
【０００４】
そして、輻射加熱ゾーンＺ₁には、輻射パネル５２から還流された加熱空気をバーナ５５Ｂで再加熱して、送風ファン５５Ｆにより前記輻射パネル５２に循環供給する輻射加熱用熱風循環系５５が形成されている。
この熱風循環系５５のバーナ５５Ｂは、輻射加熱ゾーンＺ₁内の輻射パネル５２を通って低下した温度分だけ加熱空気を昇温させればよいので、熱効率に優れ、エネルギー消費量が少なくて済む。
【０００５】
一方、対流加熱ゾーンＺ₂には、熱風吹出ダクト５３に２００℃程度の加熱空気を供給する加熱空気供給系５６が形成されている。
この加熱空気供給系５６には従来より種々のタイプのものが提案されており、代表的なものとしては、図２（ａ）に示すように、送風ファン５７で送給された新鮮外気をバーナ５８で加熱して熱風吹出ダクト５３に供給するタイプや、図２（ｂ）に示すように、送風ファン５７により炉内から吸引した加熱空気に、排ガスダクト５４から排出された分だけ新鮮外気を補い、これをバーナ５８で加熱して熱風吹出ダクト５３に供給するタイプなどが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２（ａ）に示すように新鮮外気のみを取り入れるタイプにあっては、冷たい外気を２００℃まで加熱しなければならないことから、エネルギー消費量が多く、ランニングコストも嵩むという問題があった。
また、図２（ｂ）に示すタイプは、炉内から還流された空気を再び加熱するようにしており、取り入れる新鮮外気も排ガスダクト５４から排出された分のみであるから、エネルギー消費量を節約することができるというメリットがあるが、ヤニが発生するというデメリットがある。
すなわち、炉内から還流された空気には、有機溶剤，可塑剤，表面調整剤などが含まれており、これがすべてバーナ５８の火炎で９００℃程度まで加熱されれば完全に熱分解されてヤニが発生することはないが、その一部はバーナ５８の火炎の周縁部を通り抜けていくため、５００〜７００℃程度までしか加熱されず、前述した物質が熱合成されてヤニが生成される。
そして、このヤニが炉内に再供給されてダクトや炉壁に付着されるので、ダクトや炉内の清掃作業やメンテナンスに手間がかかり、そのコストが嵩むだけでなく、ワークＷの表面にヤニが付着して黄変などの塗装不良を生ずるという問題があった。
しかも最近では、地球温暖化防止のためにＣＯ₂発生量を減少させることが世界的に検討されており、塗装乾燥炉のようにバーナなどを多用する装置においては、より一層、熱効率を向上させて省エネを図ることが要請されている。
【０００７】
そこで本発明は、ヤニの発生を抑えて、黄変などの塗装不良を防止し、またメンテナンスの手間やコストを低減させると同時に、より一層、熱効率の向上，省エネを図ることによりランニングコストを削減し、ひいては、ＣＯ₂の発生量を減少させ、地球温暖化防止に資することを技術的課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、輻射熱によりワークを加熱する一以上の輻射加熱ゾーンと、炉内に加熱空気を吹き出させてワークを加熱する一以上の対流加熱ゾーンが、ワークの搬送方向に沿って形成されると共に、炉内から排出される未処理排ガスを浄化する排ガス処理装置を備えた塗装用乾燥炉において、前記対流加熱ゾーンには、当該ゾーン内から還流された加熱空気を再び当該ゾーン内に循環供給する対流加熱用熱風循環系を備えてなり、前記排ガス処理装置は、蓄熱層を配した複数の蓄熱室が、前記未処理排ガスを所定の温度まで加熱して浄化処理する排ガス処理室に対して並設され、一の蓄熱室から前記未処理排ガスを導入して他の蓄熱室から処理済排ガスを排出し、その導入側及び排出側を順次交互に切り換えて連続的に浄化処理を行う際に、それまで未処理排ガスが導入していた蓄熱室から排出される残留未処理排ガスを一時的に貯留するストレージタンクを備えると共に、当該排ガス処理装置から排出された処理済排ガスが、処理済排ガス送給ダクトを介して前記対流加熱用熱風循環系に送給されるようになされ、処理済排ガス送給ダクトには、フィルタと、処理済排ガスが必要温度以下のときにこれを加熱する補助バーナが介装されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、輻射加熱ゾーンでは炉内に配設された輻射パネルに加熱空気が循環供給され、対流加熱ゾーンでは、対流加熱用熱風循環系により対流加熱ゾーン内から還流された加熱空気を熱風吹出ダクトに循環供給するようになされているので、いずれも炉内から還流された加熱空気の熱が有効に利用され、熱効率が向上する。
【００１０】
また、対流加熱用熱風循環系には、バーナがなく、排ガス処理装置から排出された高温の処理済排ガスを必要に応じて補助バーナで所定温度まで加熱して送給するようにしているので、炉内から還流された空気に含まれている有機溶剤などが熱合成される程度の高温にはならず、したがってヤニの発生が抑えられ、ダクトや炉壁を汚したり、黄変などの塗装不良を生ずることもない。
さらに、排ガス処理装置から排出された処理済排ガスは、未処理排ガスに含まれる汚染物質の９９％が除去されており、このままで炉内に吹き出させても塗装不良を生ずることがない程度に清浄であり、これをさらに、フィルタを通過させて濾過しているので、処理済排ガスを再利用しても黄変などの塗装不良を生じることがない。
【００１１】
さらにまた、排ガス処理装置から排出された処理済排ガスはもともと高温であるので、補助バーナの加熱容量が少なくて済み、省エネ，ランニングコストの低減が図られる。
しかも、排ガス処理装置として、熱効率に優れた蓄熱型の排ガス処理装置を使用しているので、塗装用乾燥炉全体として熱の有効利用が図られ、熱効率が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る塗装用乾燥炉の基本的構成を示す説明図である。
【００１３】
本例に係る塗装用乾燥炉１は、ワークＷを搬送するコンベア２の搬送方向に沿って、炉内前段側に輻射熱によりワークＷを加熱する一以上の輻射加熱ゾーンＺ₁…が形成されると共に、炉内後段側に加熱空気を炉内に吹き出させてワークＷを加熱する一以上の対流加熱ゾーンＺ₂…が形成され、各加熱ゾーンＺ₁…及びＺ₂…には、炉内で発生した未処理排ガスを浄化処理する排ガス処理装置３が接続されている。
【００１４】
輻射加熱ゾーンＺ₁は、炉内に配設された輻射パネル４に加熱空気を循環供給し、主としてその輻射熱によりワークＷを加熱するゾーンであって、輻射パネル４から還流された加熱空気をバーナ５で所定温度まで昇温させた後、送風ファン６Ｆで輻射パネル４に供給する輻射加熱用熱風循環系６を備えている。
【００１５】
対流加熱ゾーンＺ₂は、炉内に配設された熱風吹出ダクト７Ａに加熱空気を循環供給してその開口部（図示せず）から炉内に吹き出させてワークＷを加熱するゾーンであって、当該ゾーンＺ₂に開口された熱風吸込ダクト７Ｂを介して還流された加熱空気をフィルタ８Ｓに通した後、送風ファン８Ｆで前記熱風吹出ダクト７Ａに循環供給する対流加熱用熱風循環系８を備えている。
【００１６】
また、排ガス処理装置３は、排ガス吸込口９が炉内に開口された未処理排ガス送給ダクト３INを介して各加熱ゾーンＺ₁，Ｚ₂に接続されると共に、処理済排ガス送給ダクト３OUT を介して前記対流加熱用熱風循環系８に接続されており、炉内で発生した未処理排ガスを浄化処理した後、当該排ガス処理装置３から排出された高温の処理済排ガスを対流加熱ゾーンＺ₂の熱源として熱風循環系８に供給するように成されている。
なお、前記未処理排ガス送給ダクト３INには炉内で発生した排ガスを吸引する送風ファン１８が介装され、前記処理済排ガス送給ダクト３OUT には、排ガス処理装置３から排出される処理済排ガスに含まれる極微量のヤニやススなどを除去するフィルタ１９と、処理済排ガスが必要温度以下のときにこれを加熱する補助バーナ２０が介装されている。
【００１７】
排ガス処理装置３は、蓄熱層１１Ａ，１１Ｂを配した二つの蓄熱室１２Ａ，１２Ｂが、未処理排ガスを所定の温度まで加熱してその排ガスに含まれる可燃性有害有毒物質を直接燃焼又は触媒存在下で燃焼させることにより浄化処理する排ガス処理室１３に対して並設されている。
各蓄熱室１２Ａ，１２Ｂには、前記未処理排ガス送給ダクト３INから分岐形成された未処理排ガス導入ダクト１４Ａ，１４Ｂと、前記処理済排ガス送給ダクト３OUT に合流接続された処理済排ガス排出ダクト１５Ａ，１５Ｂと、前記送風ファン１８の吸込口側に接続されたパージダクト１６Ａ，１６Ｂが夫々接続されている。なお、２１は、パージダクト１６Ａ，１６Ｂを介して、各蓄熱室１２Ａ，１２Ｂから排出される残留未処理排ガスを一時的に貯留するストレージタンクである。
【００１８】
そして、一の蓄熱室１２Ａ（１２Ｂ）から未処理排ガスを導入して他の蓄熱室１２Ｂ（１２Ａ）から処理済排ガスを排出すると共に、その導入側及び排出側を順次交互に切り換えて連続的に浄化処理を行う。
この場合に、各蓄熱室１２Ａ，１２Ｂの蓄熱層１１Ａ，１１Ｂは、排ガス処理室１３から高温の処理済排ガスを排出する際にその排ガスの熱を蓄えると共に、炉内から送給された低温の未処理排ガスを導入する際に当該蓄熱層１１Ａ，１１Ｂの熱を放熱して未処理排ガスを予熱するように成されている。
これにより、未処理排ガス中に含まれていた汚染物質の９９％が除去されて排出されると共に、直接燃焼式では４００℃程度、触媒燃焼式では２５０〜３００℃程度の高温の処理済排ガスが排出される。
【００１９】
以上が本発明の一例構成であって、次にその作用を説明する。
まず、塗装用乾燥炉１を立ち上げるときは、輻射加熱ゾーンＺ₁の輻射加熱用熱風循環系６と、対流加熱ゾーンＺ₂の対流加熱用熱風循環系８と、排ガス処理装置３を起動させる。
輻射加熱用熱風循環系６は、輻射パネル４から還流された加熱空気がバーナ５で加熱されて輻射パネル４に循環供給されるので、加熱空気は閉流路内を循環し、したがって、バーナ５では輻射パネル４で放熱された熱量分を補えば足りるので、エネルギー消費量を節約することができる。
【００２０】
また、炉内に開口された未処理排ガス送給ダクト３INから送風ファン１８により吸引された未処理排ガスが排ガス処理装置３により浄化処理される。
そして、未処理排ガスは、一方の蓄熱室１２Ａを通って排ガス処理室１３内に導入されて浄化処理され、高温の処理済排ガスが他方の蓄熱室１２Ｂを通って排出され、次いで、排ガス処理装置３内の排ガスの導入／排出方向が反転されると、未処理排ガスは、他方の蓄熱室１２Ｂを通って排ガス処理室１３内に導入されて浄化処理され、高温の処理済排ガスが一方の蓄熱室１２Ａを通って排出され、これが交互に繰り返されて、連続的に排ガスの浄化処理が行われる。
【００２１】
このとき、各蓄熱室１２Ａ，１２Ｂは、排ガス処理室１３から高温の処理済排ガスを排出する際にその熱を蓄熱層１１Ａ，１１Ｂに蓄えると共に、炉内から送給された低温の未処理排ガスを導入する際に蓄熱層１１Ａ，１１Ｂの熱を放熱して未処理排ガスを予熱するので、排ガスに含まれる熱が有効に利用される。
【００２２】
なお、排ガス処理装置３内の排ガスの導入／排出方向を反転させた直後に、それまで未処理排ガスが導入していた蓄熱室１２Ａ（１２Ｂ）から残留未処理排ガス排出されるので、これをパージダクト１６Ａ（１６Ｂ）を介してストレージタンク２１に一時的に貯留する。そして、残留未処理排ガスがなくなって処理済排ガスが排出されるようになった時点で、処理済排ガスを処理済排ガス排出ダクト１５Ａ（１５Ｂ）を介して排出させ、ストレージタンク２１に貯留された未処理排ガスを、炉内から送給される未処理排ガスと共に導入側の蓄熱室１２Ｂ（１２Ａ）に送給する。
【００２３】
このようにして、未処理排ガスを連続的に浄化処理することによって排出された処理済排ガスは、未処理排ガス中に含まれていた汚染物質の９９％が熱分解されて除去されると共に、排出側の蓄熱室１２Ａ，１２Ｂの蓄熱層１１Ａ，１１Ｂを通過した後も、直接燃焼式で４００℃程度、触媒燃焼式で２５０〜３００℃程度の高温の処理済排ガスが排ガス処理装置３から排出される。
【００２４】
そして、排ガス処理装置３から排出された処理済排ガスは、処理済排ガス送給ダクト３OUT を介して対流加熱ゾーンＺ₂の熱風循環系８に送給される。
このとき、処理済排ガスは、汚染物質が９９％まで除去されているので、これを炉内に吹き出させても塗装不良を起こさない程度に清浄であるが、安全を見越して、さらに、処理済排ガス送給ダクト３OUT に介装したフィルタ１９で濾過している。
【００２５】
また、処理済排ガスは、排ガス処理装置３で燃焼され、蓄熱層１１Ａ，１１Ｂに熱を供与しても、直接燃焼式で４００℃程度、触媒燃焼式で２５０〜３００℃程度の余熱があるので、これをこのまま熱風循環系８の熱源として使用することができ、また、処理済排ガスが必要温度以下のときはこれを補助バーナ２０で加熱すればよい。
したがって、補助バーナ２０の消費熱量はフレッシュエアなどの冷気を加熱する場合に比して極めて少なくて済む。
さらに、対流加熱ゾーンＺ₂では、炉内の高温空気が対流加熱用熱風循環系８を介して熱風吹出ダクト７Ａに循環供給されているので、対流加熱用熱風循環系８において不足した熱量と風量分だけ、処理済排ガスを加熱して送給すれば足りるので、必要最低限の熱量を消費するだけで、熱量を浪費することがない。
【００２６】
なお、蓄熱型の排ガス処理装置３として、蓄熱室１２Ａ，１２Ｂを二つ並設したタイプを例にとって説明したが、三つ若しくはそれ以上並設したタイプのものであってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、対流加熱用熱風循環系には、バーナがなく、排ガス処理装置から排出された高温の処理済排ガスを必要に応じて補助バーナで所定温度まで加熱して送給するようにしているので、炉内から還流された空気に含まれている有機溶剤などが熱合成される程度の高温にはならず、したがってヤニの発生が抑えられ、ダクトや炉壁を汚したり、黄変などの塗装不良を生ずることがなく、清掃作業やメンテナンスにかかる手間やそのコストを低減することができるという効果がある。
【００２８】
また、排ガス処理装置から排出される処理済排ガスは、未処理排ガスに含まれる汚染物質の９９％が除去されており、このままで炉内に吹き出させても塗装不良を生ずることがない程度に清浄であり、これをさらに、フィルタを通過させて濾過しているので、処理済排ガスを再利用しても塗装不良を生じることがないという効果を奏する。
【００２９】
さらに、対流加熱用熱風循環系には、排ガス処理装置から排出された高温の処理済排ガスが供給されるので、補助バーナの加熱容量が少なくて済み、しかも、排ガス処理装置として、熱効率に優れた蓄熱型排ガス処理装置を使用しているので、塗装用乾燥炉全体として熱の有効利用が図られ、より一層、熱効率を向上させ省エネを図ることにより、ランニングコストを削減することができ、ひいては、ＣＯ₂の発生量を減少させて地球温暖化防止に資することができるという大変すぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗装用乾燥炉を示す説明図。
【図２】（ａ），（ｂ）は従来装置を示す説明図。
【符号の説明】
１・・・塗装用乾燥炉Ｗ・・・ワーク
Ｚ₁・・輻射加熱ゾーンＺ₂・・対流加熱ゾーン
３・・・排ガス処理装置３IN・・・未処理排ガス送給ダクト
３OUT ・・処理済排ガス送給ダクト８・・・対流加熱用熱風循環系
１１Ａ，１１Ｂ・・・蓄熱層１２Ａ，１２Ｂ・・・蓄熱室
１３・・・排ガス処理室１９・・・フィルタ
２０・・・補助バーナ

Claims

輻射熱によりワークを加熱する一以上の輻射加熱ゾーンと、炉内に加熱空気を吹き出させてワークを加熱する一以上の対流加熱ゾーンが、ワークの搬送方向に沿って形成されると共に、炉内から排出される未処理排ガスを浄化する排ガス処理装置を備えた塗装用乾燥炉において、
前記対流加熱ゾーンには、当該ゾーン内から還流された加熱空気を再び当該ゾーン内に循環供給する対流加熱用熱風循環系を備えてなり、
前記排ガス処理装置は、蓄熱層を配した複数の蓄熱室が、前記未処理排ガスを所定の温度まで加熱して浄化処理する排ガス処理室に対して並設され、一の蓄熱室から前記未処理排ガスを導入して他の蓄熱室から処理済排ガスを排出し、その導入側及び排出側を順次交互に切り換えて連続的に浄化処理を行う際に、それまで未処理排ガスが導入していた蓄熱室から排出される残留未処理排ガスを一時的に貯留するストレージタンクを備えると共に、当該排ガス処理装置から排出された処理済排ガスが、処理済排ガス送給ダクトを介して前記対流加熱用熱風循環系に送給されるようになされ、
処理済排ガス送給ダクトには、フィルタと、処理済排ガスが必要温度以下のときにこれを加熱する補助バーナが介装されたことを特徴とする塗装用乾燥炉。