(57)【要約】  本発明は、電気発熱体によりに加熱され、熱エネルギーを電磁波エネルギーである遠赤外線に変換して被乾燥物を乾燥するための少なくとも１つの遠赤外線乾燥ユニットと、前記遠赤外線乾燥ユニットを保持するための保持フレームと、この保持フレームを移動させるための移動装置と、放射される遠赤外線を被乾燥物に誘導するウエーブガイドと、を含んでなる、遠赤外線燥装置を開示している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気発熱体によりに加熱され、電気エネルギーを遠赤外線に変換させる遠赤外線変換体と、
対流による熱損失を防ぎ、加熱空気層を形成できるように、遠赤外線変換体を囲むように配置され、電磁波を目的物に向かって誘導するように配置された内側に曲がった反射鏡と、
反射鏡とともに対流による熱損失を防ぐことができ、遠赤外線を遠いところまで誘導するように、前記反射鏡から垂直下方に延在した金属板ウエーブガイドと、
前記加熱空気層を囲む反射鏡とウエーブガイドに被覆された断熱層と、
を含んでなる遠赤外線乾燥ユニット。
【請求項２】
電気発熱体により加熱され、被乾燥物に向けて遠赤外線を放射する請求項１に記載の少なくとも１つの遠赤外線乾燥ユニットと、
前記少なくとも１つの遠赤外線乾燥ユニットを保持するための保持フレームと、を含んでいることを特徴とする遠赤外線乾燥装置。
【請求項３】
前記乾燥装置の周囲に取り付けられた少なくとも１つのウエーブガイドを備え、各ウエーブガイドは、放射される遠赤外線の照射距離と方向を調節して被乾燥物に遠赤外線を均一に照射するために、金属層を有した繊維であるウエーブガイド、または、金属板状の固定されたウエーブガイドであることを特徴とする請求項２に記載の遠赤外線乾燥装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置に用いられるウエーブガイドであって、該ウエーブガイドは、金属が真空蒸着された繊維若しくは金属薄板が片面又は両面に接合された繊維からなり、遠赤外線の分散を防ぎ、遠赤外線を遠い距離まで誘導できるように使用されることを特徴とするウエーブガイド。
【請求項５】
前記金属は銀、銅およびアルミニウムからなる群から選択された金属であることを特徴とする請求項４に記載のウエーブガイド。
【請求項６】
前記繊維は綿、麻、レーヨン、アセテート、ポリアミド、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、カーボン繊維、ガラス繊維、テフロン、および不織布のうち選択された繊維であり、必要に応じて、該繊維に難燃処理が施されていることを特徴とする請求項４または５に記載のウエーブガイド。
【請求項７】
前記繊維の補強のために、この繊維の引張強さより高い引張強さを有する繊維または皮革からなるバンドをさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載のウエーブガイド。
【請求項８】
ウエーブガイドを巻き取るために前記ウエーブガイドの上端または下端に取り付けられたモーターとローラとを含む巻取装置をさらに備えていることを特徴とする請求項４または５に記載のウエーブガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して遠赤外線を利用した乾燥装置に関するもので、特に遠赤外線を高効率に発生させ、且つ遠い距離まで遠赤外線を誘導することにより、電力の消費を減らし、被乾燥物の乾燥効率を向上させることを特徴とする遠赤外線を利用した乾燥装置および遠赤外線を利用した乾燥ユニットに関するものである。また、本発明は、金属が真空蒸着された繊維若しくは金属薄板が片面又は両面に接合された繊維若しくは板状からなる遠赤外線誘導用ウエーブガイドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、船舶ブロック、海洋構造物およびその他の大型鉄構造物などには耐久性と装置の性能維持のために多くの塗装作業がされている。実際のところ、このような塗装作業の品質は船舶や構造物の寿命に直結するとても重要な作業である。塗料の乾燥工程は、塗装の品質を決定する要因として、より重要である。
【０００３】
野外自然乾燥場の場合は、温かい日差しと、低い湿度が要求される。すなわち、温度が５℃以下に下がる寒い天候や、湿度の高すぎる雨天には、塗装作業をすることができない。これは、悪天候の条件は、塗装品質をよく悪化させることがあるからである。もし、悪天候が長期間続いた場合には、塗装作業の日数が自動的に制限されることになり、作業工程に支障をきたすことになり、製品の納期を延長することになる。
【０００４】
また、従来の大型乾燥システムは、通常、熱風乾燥装置を装備しているが、設備費がかなり掛かる問題点があり、大型の空間を高温状態に維持するために、過度のエネルギーを必要とされる。
【０００５】
これらの問題を解決する試みとして、遠赤外線加熱装置が開発されている。遠赤外線加熱装置は、気候条件とは独立して塗装の乾燥作業を行うことができる点では有利であるが、遠赤外線の照射距離が０．７ｍである。すなわち、船舶のブロックのような大型構造物の乾燥は効率的に行うことができない。また、従来の遠赤外線ヒーターは、例えば、大気の対流により、電磁波変換領域で熱効率がしばしば低下し、その結果、電磁波の発散量が低下するという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点から成されたものであり、気温の低い天候および／または湿度のある天候であっても、屋外及び屋内の両方で、塗装作業のための大型乾燥領域を生み出すことができる遠赤外線を利用した乾燥装置および乾燥ユニットを提供することにその目的がある。
【０００７】
さらに、本発明は、金属が真空蒸着された繊維若しくは片面又は両面に取着された金属の薄いフィルムを有した繊維からなり、遠赤外線乾燥装置から放射される遠赤外線の分散を防ぎ、例えば遠赤外線を５０ｍよりも遠い距離まで誘導できるウエーブガイドを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の遠赤外線乾燥装置は、電気発熱体により加熱され、熱エネルギーを電磁波エネルギーである遠赤外線に変換する少なくとも１つの遠赤外線乾燥ユニットと、該少なくとも１つの遠赤外線乾燥ユニットを保持するための保持フレームと、該フレームを移動させるための移動装置と、被乾燥物に向かって遠い距離まで前記遠赤外線を誘導するためのウエーブガイドと、を含んでなる。前記乾燥ユニットは、既存の遠赤外線ヒーターをより高い熱効率を有することの特徴としており、熱効率と遠赤外線の放射効率を顕著に向上させたものである。
【０００９】
前記フレーム移動装置は、レールと駆動モーターを利用してフレームを移動させることができ、前記装置は、例えば建物の支柱によって支持されている、または地上における前記レールに沿って、下方に支持されている。
【００１０】
本発明によるウエーブガイドは、遠赤外線乾燥ユニットから発生した遠赤外線を遠い距離まで誘導することができる装置である。前記ウエーブガイドは、金属が真空蒸着された大型の繊維、若しくは金属薄板が片面又は両面に接合された大型の繊維から製造されている。それにより、前記ウエーブガイドは、大型乾燥領域に適用することができる。尚、必要によりウエーブガイドは、巻き取ることが可能になっている。従来から知られているウエーブガイドは、金属材からなる小型のウエーブガイドであり、電磁波を伝達するために、よく使用されるものである。
【００１１】
金属が真空蒸着できる繊維には特別な制約がなく、例えば、綿、麻などの天然繊維、レーヨン、アセテート、ポリアミド（ナイロン）、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、カーボン繊維、ガラス繊維、テフロン（登録商標）などの合成繊維、不織布のような加工繊維がある。火災の危険を減らすために繊維のうち火に弱い素材は難燃処理が施されている。
【００１２】
真空蒸着される金属は遠赤外効率の高いものであり、望ましいのは、たとえば、銀、又はアルミニウムを含むようなものが挙げられる。金属の真空蒸着法は当業者に知られている一般的な真空蒸着法が用いられる。
【００１３】
片面又は両面に金属薄板が接合された繊維は、繊維の片面又は両面に、金属薄板を耐熱接着剤を用いて接合して製造する。ここで使用される繊維は前記の金属が真空蒸着できる繊維と同一である。
【００１４】
好ましくは、金属薄板に用いられる金属は、電磁波を反射する効率の高い金属であって、例えば、銀、銅、アルミニウム、またはステンレススチールなどが用いられる。金属薄板の厚みは１〜１００μｍ程度に製造するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による遠赤外線乾燥装置を使用することにより、遠赤外線乾燥ユニットで変換されて出る遠赤外線（すなわち、電磁波エネルギー）の放射距離を、ウエーブガイドにより、従来の７０ｃｍであったところを５０ｍ以上まで伸ばすことができる。遠赤外線変換体の周囲の温度を２００〜５００℃に保持することにより、エネルギー効率を画期的に向上させることができる。このような方法により、野外、コンベヤートンネル、またはボックスタイプの乾燥空間などの乾燥空間内において加熱空気の空気対流により、遠赤外線生成効率が落ちる主な原因である遠赤外線変換体の熱損失をかなり効率良く減少させることができる。
【００１６】
そして、乾燥装置が移動可能な構造を有し、乾燥空間をより効率的に使用できるようになる。
【００１７】
なお、遠赤外線乾燥装置は、塗装の品質、光沢効果を向上させることができる。さらに、本発明に係る遠赤外線乾燥装置は、通常より気温の低い日や湿度の高い雨の日を含む気候条件にかかわらず、高品質の塗装作業ができる長所がある。
【００１８】
また、所望の方向に遠赤外線乾燥装置を容易に移動させて、塗装作業および乾燥工程を効率的に進行できる。さらに、前記装置の遠赤外線乾燥ユニットは、塗装作業の間に発生する多くの粉塵からより保護される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の遠赤外線乾燥装置は、電気発熱体により加熱され、熱エネルギーを電磁波エネルギーである遠赤外線に変換させる少なくとも１つの遠赤外線乾燥ユニットと、前記少なくとも１つの遠赤外線乾燥ユニットを保持するためのフレームと、該フレームを移動させるための移動装置と、被乾燥物に向かって遠い距離まで遠赤外線を誘導するウエーブガイドとを含んでなる。前記乾燥ユニットは既存の遠赤外線ヒーターよりもより高い熱効率を有することを特徴としており、前記ウエーブガイドは、既存の遠赤外線ヒーターにおいて使用される反射鏡の最大遠赤外線放射距離である、７０ｃｍの遠赤外線の距離から、５０ｍ以上にまで拡大された。さらに、電磁波の損失を防いで、目標対象物に向かって遠赤外線を誘導し、乾燥効率を著しく高められた。
【００２０】
以下、本発明の特徴及びその他の利点は、図面を用いることにより、以下に示す詳細な説明から明確に理解することができるであろう。図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明による遠赤外線乾燥装置の第１実施例を示す概略的な側面概念図であって、遠赤外線乾燥装置は、電気発熱体により加熱され、熱エネルギーを電磁波エネルギーである遠赤外線に変換させる少なくとも１つの遠赤外線乾燥ユニット１０と、該遠赤外線乾燥ユニット１０を保持する保持フレーム１２と、該保持フレーム１２を移動させる移動装置１４を含んでいる。前記保持フレーム１２は乾燥ユニット固定部１２ａと、下部フレーム１２ｂとを備える。前記固定部１２ａは遠赤外線乾燥ユニット１０を固定し、かつ前記保持フレーム１２により保持されている。多数の遠赤外線乾燥ユニット１０が複数である場合には、広い面積の乾燥装置が必要とされ、前記下部フレーム１２ｂは、乾燥ユニットの移動方向に沿って長手方向に設置される。
【００２２】
一般的に、塗装作業は、多くの粉塵を生成する。それにより、粉塵から遠赤外線乾燥ユニット１０を保護するために、乾燥装置を水平に移動させる必要があったり、または、乾燥装置のある領域を便利に乾燥するために予め定められた位置に乾燥ユニットを移動させる必要がある。移動装置１４は、これらの必要性に応じて取り付けられている。たとえば、移動装置１４は、柱や建物壁のような別の構造物１６により支持されるレール１８上を移動するホイール２０とモーターを含んでいる。前記移動装置１４は、保持フレームの側面、下部又は上部に設置することも可能である。
【００２３】
遠赤外線乾燥ユニット１０が動作する方法としては、前記乾燥ユニットを囲繞する凹状反射鏡内部で変換された遠赤外線が反射鏡に反射され、ウエーブガイド（後述する）によって誘導され、それにより、下部に置かれる被乾燥物を高い効率で乾燥させる。
【００２４】
また、ウエーブガイド２２が、遠赤外線が被乾燥物まで効率的に照射されるような方法により、保持フレーム１２から垂れ下がっている。すなわち、ウエーブガイド２２は、各乾燥ユニット１０で変換された遠赤外線が、乾燥装置の外側に逃げて分散せずに、乾燥装置内の被乾燥物まで誘導されることを確実なものとしている。前記ウエーブガイド２２は、乾燥装置の前後面、側面又は少なくとも一方側に設置されるのが望ましい。そして、前記ウエーブガイド２２は、遠赤外線を反射する材質からなる。例えば、繊維材や不織布にアルミニウム薄板が付着されているものが挙げられる。このような態様では、ウエーブガイド２２の高さを容易に調節することができる。また、被乾燥物の大きさや高さによって遠赤外線の放射を調節できるように、ウエーブガイドの高さを調節できる調節装置２４が具備されていることが望ましい。このようにウエーブガイド２２の高さを調節するための調節装置（巻取装置）２４の例としては、ローラとモーターなどが挙げられる。尚、前記調節装置２４はウエーブガイドの下部に設置することも可能である。
【００２５】
高さ調整が可能なウエーブガイド２２は、遠赤外線を実質的に長距離まで照射できるような効果がある。
【００２６】
図２は、本発明の別実施形態に係る遠赤外線乾燥装置を示している。そこでは、遠赤外線乾燥ユニット４０の中央にある被乾燥物を乾燥するために遠赤外線乾燥ユニット４０が側面に設置される実施例である。上記実施形態に類似しており、遠赤外線乾燥ユニット４０は、保持フレーム１２によって保持されている。より詳細な実施形態としては、図２に示すように、保持フレーム１２は、垂直方向に乾燥装置４０を保持すべく、乾燥装置の両側面に垂直に配置されている。また、図示していないが、ウエーブガイドが、乾燥ユニット４０の外側に設置することができる。
【００２７】
なお、乾燥装置を移動させるための移動装置１４が、保持フレーム１２の下部に取り付けられてもよい。実質的には、移動装置１４は、上部や側面に設置可能である。第一の実施形態と類似して、前移動装置１４は、天井に取り付けられたクレーンの形態として設置することも可能である。また、保持フレーム１２は断熱層を備えるのが望ましい。第一の実施形態のように、移動装置１４はホイールとレールおよびモーターで構成されている。
【００２８】
遠赤外線乾燥ユニット４０は、生成されかつ凹状反射鏡から反射された遠赤外線を用いることにより、乾燥装置の中に置かれた被乾燥物を効率で的に乾燥するようになっている。
【００２９】
乾燥効率を高めるためにウエーブガイド（図示せず）を活用することが可能である。すなわち、ウエーブガイドの高さを調節することにより、遠赤外線は被乾燥物まで効率的に誘導され、照射することが可能となる。このウエーブガイドは乾燥装置の前後面、各側面あるいは、いずれか一方面に沿って設置されるのが望ましい。そして、このウエーブガイドは遠赤外線を反射する材質からなり、被乾燥物の大きさや高さによって遠赤外線の放射を調節できるように、ウエーブガイドの高さを調節できる調節装置を備える。このような調節装置（巻取装置）の例としては、ローラとモーターなどが挙げられる。
【００３０】
また、固定された（不動の）乾燥装置を用いた場合には、金属板のウエーブガイドを用いることも可能である。
【００３１】
図３は、図１の遠赤外線乾燥装置に使用される遠赤外線乾燥ユニット１０を示す概略図であり、図４は、前記乾燥ユニットに使用される反射鏡とこれに垂直方向に延在したウエーブガイドの断面図である。遠赤外線乾燥ユニット１０のそれぞれは、電気発熱体の熱エネルギーを電磁波エネルギーに変換するための少なくとも１つの遠赤外線変換体３０を含んでいる。前記遠赤外線変換体３０から出る遠赤外線は、被乾燥物に向かって、遠赤外線乾燥ユニット１０の上部の反射鏡３２（より明確に反射される形態）により誘導される。前記反射鏡３２は、遠赤外線の発生効率を高めるために、凹状形状であることがより望ましい。すなわち、曲線部分が反射鏡３２の下方に延在する、または、反射鏡３２から垂直方向に延在したウエーブガイド３２ａは、加熱空気の対流を防ぎ、遠赤外線が外側に向かって散乱することを防止し、被乾燥物に誘導する。これと同時に、ウエーブガイド３２ａは遠赤外線変換体３０を囲繞するような形体となっている。この結果、遠赤外線変換体３０は、変換体の周り温度よりも低い温度を有した空気対流によって容易に冷却されることはなく、熱効率を顕著に高めることができる。一方、反射鏡３２とウエーブガイド３２ａの外側に断熱層３２ｂが形成されている。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態（図２を参照）に係る遠赤外線乾燥装置の使用される遠赤外線乾燥ユニットの概略図である。この遠赤外線乾燥ユニット４０は、図３に示した遠赤外線乾燥ユニットと同じく内部に設けられた少なくとも１つの遠赤外線変換体４２を備えている。前記遠赤外線変換体４２から出る遠赤外線は遠赤外線乾燥ユニット４０の上部にある反射鏡４４により被乾燥物の方に誘導されるようになっている。前記反射鏡４４は遠赤外線の発生効率を高めるために凹形状となっている。つまり、曲線部の反射鏡４４は、下方に延出され、または、垂直方向に下方に延出され、熱い空気をつかまえるべく、加熱された空気の層を生み出すウエーブガイド４４ａを形成している。反射鏡３２から下方に垂直方向に延在した前記ウエーブガイド４４ａは、遠赤外線が外側へ広がってゆくことを防ぎ、被乾燥物に誘導する役割をする。これと同時に、ウエーブガイド４４ａは、凹状に遠赤外線変換体４０を囲むようになっており、その結果として、空気対流によって遠赤外線変換体４０の熱が易しく失われないようになっており、熱効率を顕著に高めることができる。
【００３３】
一方、加熱乾燥設備が、既存のコンベヤータイプやボックスタイプの場合には、ウエーブガイドは、固定金属板が使用される。
【００３４】
図６は、乾燥ユニットに使用するためのウエーブガイドの断面図であり、該ウエーブガイドは、乾燥ユニットにおける遠赤外線を遠いところまで誘導可能とし、同時に塗装乾燥部分だけに誘導している。図６は、特に、布の両面に接合された金属薄板からなるウエーブガイドを示す概念的な断面図である。このような両面に金属薄板が接合された布は、銀、銅、アルミニウム、ＳＵＳのような電磁波反射効率の高い金属から選択された金属薄板２と、カーボン繊維、ガラス繊維のような不燃性繊維から選択された繊維４とを、耐熱接着剤３を適用することによって製作され、繊維４の両面に金属薄板３を接合している。製作されたウエーブガイドを乾燥装置の周辺を囲むように設置することにより、遠赤外線の放射距離を顕著に伸ばすことが可能となる。このように、乾燥装置は、大型の乾燥場に対して有効に使用することができ、大型の被乾燥物を短時間内に乾燥することができる。
【００３５】
図７は、本発明によりウエーブガイドの別の実施形態を示しており、バンド５が、繰り返しの屈曲に耐えるように一定の間隔でウエーブガイドに取り付けられている。このようなバンド５は繊維や皮革からなる。付随的に、バンド５は、（前記布よりも）強度が高い、ポリフロフィレン布（ＰＰ布）で構成することができる。なお、固定された（不動の）乾燥装置の場合には金属板状のウエーブガイドを設置することも可能である。
【００３６】
このようなウエーブガイドを遠赤外線乾燥装置に適用することにより、遠赤外線の照射距離を数メーター〜数十メーターまで拡大できるようになる。このようにして、大型の被乾燥物が容易に、かつ短い時間で乾燥できるようになる。
【００３７】
すなわち、ウエーブガイドなしの従来の乾燥装置は、乾燥空間が数十m３に過ぎなかったが、本発明のウエーブガイド用いた乾燥装置は、遠赤外線を遠いところまで誘導して乾燥空間を数千m３まで拡大でき、乾燥範囲を顕著に拡大できるのである。
【００３８】
なお、遠赤外線エネルギーを加熱/乾燥させる塗装部分のみに誘導して照射させるので、エネルギー効率を最大化することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
小さいアイテムに対して実施してきた従来の乾燥工程を、大型のブロック、及び、あらゆる種類の被乾燥物でありそれが大量の被乾燥物であっても、処理することができる。
【００４０】
さらに、本発明が自動車整備工場における塗装された自動車に熱処理ブースの操作として、固定された乾燥設備に用いられる場合には、既存の遠赤外線設備よりも、エネルギーの節減効果がとても大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による遠赤外線乾燥装置の概略的な側面概念図。
【図２】本発明の遠赤外線乾燥装置の概略的な側面図。
【図３】図１の遠赤外線乾燥装置を使用するための遠赤外線乾燥ユニットの概略図。
【図４】前記乾燥ユニットに使用される反射鏡とこれに延長されたウエーブガイド部分の断面図。
【図５】本発明による遠赤外線乾燥装置の第２実施形態に使用される遠赤外線乾燥ユニットの概略的な図面。
【図６】本発明による遠赤外線誘導用ウエーブガイドのまた違う材質の金属薄板が繊維の両面に接合された繊維の断面図。
【図７】本発明によるウエーブガイドの一例として一定の間隔でバンドが付着されたウエーブガイドを示す図面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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