(57)【要約】【課題】少ないエネルギーでも効率よくワークを昇温することができ、ワークを短時間で乾燥させることができる乾燥炉を提供すること。【解決手段】本発明の乾燥炉１は、搬送されるワーク２に熱風を吹き付けることによりワーク２の表面を乾燥させるものである。乾燥炉１は、炉殻３と熱風供給ダクト１１とを備える。炉殻３は、ワーク搬送空間Ｓ１を区画する。熱風供給ダクト１１には、ワーク搬送空間Ｓ１に熱風を吹き出す吹出口１２が形成されている。熱風供給ダクト１１は、ワーク搬送空間Ｓ１の外側に配置されている。ワーク搬送空間Ｓ１は、炉殻３の少なくとも上側半分の領域において上方にいくほど徐々に幅狭になっている。【選択図】  図１
2004271052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されるワークに熱風を吹き付けることにより前記ワークの表面を乾燥させる乾燥炉において、
ワーク搬送空間を区画する炉殻と、
前記ワーク搬送空間に熱風を吹き出す吹出口が形成され、前記ワーク搬送空間の外側に配置された熱風供給ダクトと
を備え、前記ワーク搬送空間が、前記炉殻の少なくとも上側半分の領域において上方にいくほど徐々に幅狭になっていることを特徴とした乾燥炉。
【請求項２】
前記炉殻の少なくとも上側半分の領域の内側面が、湾曲状凹面になっていることを特徴とした請求項１に記載の乾燥炉。
【請求項３】
前記熱風供給ダクトは、前記炉殻を構成する側壁の少なくとも一部を兼ねることを特徴とする請求項１または２に記載の乾燥炉。
【請求項４】
前記乾燥炉は、搬送される車両ボディに熱風を吹き付けることにより前記車両ボディの表面の塗膜を乾燥させる塗装用乾燥炉であることを特徴とした請求項１乃至３のいずれか１項に記載の乾燥炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送されるワークに熱風を吹き付けることによりワークの表面を乾燥させる乾燥炉に係り、特にはその炉内の形状や熱風供給ダクトの設置位置等に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、自動車ボディの塗装ラインにおいては、ワークである自動車ボディをコンベアの台車上に載置して搬送しながら塗装を行った後、さらに自動車ボディを台車ごと高温の塗装用乾燥炉内に搬入して塗膜の焼付乾燥を行う。このような塗装ラインに使用される塗装用乾燥炉としては、前段に輻射加熱ゾーンを備えかつ後段に対流加熱ゾーンを備えたものが従来よく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで従来における塗装用乾燥炉５１の一例を示す。図３はこの塗装用乾燥炉５１における対流加熱ゾーンを示している。対流加熱ゾーンにおける断面略矩形状の炉殻５２は左右一対の側壁５３や上壁５４などによって区画され、その内部にはワーク搬送空間Ｓ１が形成されている。側壁５３の内側の下部位置には熱風を供給するための熱風供給ダクト５６が設けられ、これらの熱風供給ダクト５６には吹出口５７が設けられている。一方、炉殻５２の上部には排気口５８が設けられ、その排気口５８を介して図示しない排気ダクトとワーク搬送空間Ｓ１とが連通されている。
【０００４】
このように構成された塗装用乾燥炉５１の場合、吹出口５７から吹き出された熱風は、自動車ボディ５９の側面下端部（いわゆるロッカー部）に衝突してから自動車ボディ５９の側面に沿って上昇し、その際に自動車ボディ５９に熱を与えて昇温させる。その結果、自動車ボディ５９表面の塗膜から溶剤成分が蒸発して、自動車ボディ５９が全体的に乾燥される。一方、炉内の雰囲気は塗膜中の溶剤成分を多く含んで汚染された状態となるが、この汚染した空気（排ガス）は排気口５８から吸い込まれて排気ダクト側に排出される。なお、図３中にて熱風の流れは曲線状矢印で表現されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３４３６７号公報（図３、図５等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、熱風との接触によって自動車ボディ５９を効率よく加熱するためには例えば熱風の流速を速めればよく、その具体的手法としては炉殻５２の内側面と自動車ボディ５９の表面との間隔をできるだけ狭くすればよいと考えられる。しかしながら、上記従来の塗装用乾燥炉５１では、熱風供給ダクト５６が側壁５３の内側の下部位置（即ちワーク搬送空間Ｓ１内の下部左右位置）に設けられている。そのため、炉殻５２の内側面と自動車ボディ５９の表面との間隔を狭くしようとしても、熱風供給ダクト５６の存在によっておのずと制約を受けてしまう。よって、従来においては狭間隔化による熱風流速の向上を図ることは困難であり、それゆえ自動車ボディ５９を効率よく加熱することができなかった。
【０００７】
また、たとえ前記間隔を部分的に狭くできたとしても、自動車ボディ５９の搬送方向に直交する面で切ったときの炉殻５２内部の断面形状（即ちワーク搬送空間Ｓ１の断面形状）が略矩形状であることから、炉殻５２の上部左右位置に大きく空いたスペース６０が生じる。つまり、その部分に着目すると、炉殻５２の内側面と自動車ボディ５９の表面との間隔が必然的に広くなる。それゆえ、当該空きスペース６０の部分においては熱風の流速が遅くなり、さらには熱風の気流の乱れや滞りが生じやすくなる。よって、自動車ボディ５９との接触による熱交換が効率よく行われず、やはり自動車ボディ５９を効率よく加熱することが難しいという欠点があった。
【０００８】
以上の理由から、従来においては自動車ボディ５９を短時間で乾燥させることができず、自動車ボディ５９を完全に乾燥させるためには炉長を長くする必要があった。そしてこれに伴い、エネルギーの無駄が多くなる、ランニングコストが高くつく等の問題が生じていた。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少ないエネルギーでも効率よくワークを昇温することができ、ワークを短時間で乾燥させることができる乾燥炉を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、搬送されるワークに熱風を吹き付けることにより前記ワークの表面を乾燥させる乾燥炉において、ワーク搬送空間を区画する炉殻と、前記ワーク搬送空間に熱風を吹き出す吹出口が形成され、前記ワーク搬送空間の外側に配置された熱風供給ダクトとを備え、前記ワーク搬送空間が、前記炉殻の少なくとも上側半分の領域において上方にいくほど徐々に幅狭になっていることを特徴とした乾燥炉をその要旨とする。
【００１１】
従って、請求項１に記載の発明によると、熱風供給ダクトをワーク搬送空間の外側に配置したことにより、熱風供給ダクトの厚さに相当する分だけ、炉殻の内側面とワークの表面との間隔を従来よりも小さくすることが可能となる。しかも、ワーク搬送空間の形状が、炉殻の少なくとも上側半分の領域において上方にいくほど徐々に幅狭になっているため、従来構造とは異なり、気流の乱れ等の原因となる空きスペースが生じなくなる。それゆえ、炉殻の内側面とワークの表面との間隔を一様に狭くすることが可能となり、ワークの表面に沿って流れる熱風に乱れ等を生じさせることなくその流速を全体的に速めることができる。また、ワーク搬送空間の断面積、ひいてはワーク搬送空間の総容積が小さくなるため、加熱容量が小さくなる。
【００１２】
以上のように、本発明によると、少ないエネルギーでも効率よくワークを昇温することができ、ワークを短時間で乾燥させることができる。
【００１３】
なお、炉殻の内側面とワークの表面との間隔の最大値は、炉殻の内側面とワークの表面との間隔の最小値の１倍〜２倍程度であることが望ましく、さらには１倍〜１．５倍程度であることがより望ましい。前記間隔をこの範囲内で設定すれば、熱風の流速を確実に速めることができるからである。また、ワーク搬送空間の総容積をより確実に小さくするには、排気ダクトについてもワーク搬送空間の外側に配置することが望ましい。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記炉殻の少なくとも上側半分の領域の内側面が、湾曲状凹面になっていることをその要旨とする。
【００１５】
従って、請求項２に記載の発明のように、炉殻の少なくとも上側半分の領域の内側面を湾曲状凹面としたことにより、例えば屈曲部などが存在する面に比べて空気との接触抵抗を小さくすることができる。このため、湾曲状凹面に沿って熱風が炉殻の上方へスムーズに案内されつつ流れるようになる。従って、熱風の乱れ等を確実に防止することができ、かつ、熱風の流速を確実に速めることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記熱風供給ダクトは、前記炉殻を構成する側壁の少なくとも一部を兼ねることをその要旨とする。
【００１７】
従って、請求項３に記載の発明によると、側壁自身が熱風によって加熱されることにより、側壁の内側面からワークに向けて輻射熱が発せられるようになる結果、その輻射熱もワークの加熱に利用することが可能となる。
【００１８】
なお、前記熱風供給ダクトの高さは、前記炉殻の高さの１／２以上であることが望ましい。通常、圧力損失を小さく維持するために、熱風供給ダクトの断面積をある程度確保しておく必要がある。熱風供給ダクトがワーク搬送方向に沿って延びているものとすると、その断面積は厚さ（即ち炉の幅方向に沿った寸法）と高さとの積によって決定されることとなる。ゆえに、熱風供給ダクトの高さを炉殻の高さの１／２以上に設定すれば、熱風供給ダクトの厚さについては抑えることができる。よって、熱風供給ダクトをワーク搬送空間の外側に配置した構成を採っているにもかかわらず、炉全体の幅広化を回避することができる。また、この構成であれば、ワークの下部ばかりでなく上部も輻射熱により加熱されやすくなる。
【００１９】
ここで、前記乾燥炉は、搬送される車両ボディに熱風を吹き付けることにより前記車両ボディの表面の塗膜を乾燥させる塗装用乾燥炉であることが特に好適である（請求項４）。自動車ボディに代表される車両ボディは、上方にいくほど徐々に幅狭になっていることが多い（図１等参照）。従って、このような形状のワークを本発明の乾燥炉内に収容した場合には、炉殻の内側面とワークの表面との間隔が一様に狭くなった状態となる。つまり、本発明の塗装用乾燥炉は、かかる車両ボディをワークとした場合に最もその威力を発揮する。よって、本発明によれば、少ないエネルギーでも効率よく車両ボディを昇温することができ、車両ボディの表面に形成された塗膜を短時間で乾燥させることができる。かかる塗装用乾燥炉の具体例としては、下塗り塗装の塗膜を乾燥させる下塗り炉、中塗り炉、上塗り炉などがあるほか、塗装ゾーンに搬入して塗装を行う前に表面に付着している水分を乾燥除去する水切り炉などがある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
以下、本発明を具体化した第１の実施形態の塗装用乾燥炉１を図１に基づき詳細に説明する。図１は、塗装用乾燥炉１における対流加熱ゾーンを、ワーク搬送方向に直交する面で切った様子を概略的に示している。
【００２２】
本実施形態の塗装用乾燥炉１は、ワークである自動車ボディ２に熱風を吹き付けることにより、自動車ボディ２の表面に形成された塗膜を乾燥させるための乾燥炉である。この塗装用乾燥炉１は数十ｍの長さを有するトンネル型に形成されていて、その両端には搬入口及び搬出口（いずれも図示略）が形成されている。塗装用乾燥炉１の主要部を構成する炉殻３は、左右一対の側壁４，５及び床壁６によって構成されるとともに、その内部にはワーク搬送空間Ｓ１が区画形成されている。また、炉殻３の周囲は図示しない断熱材によって包囲されている。炉殻３内において床壁６の上には、炉殻３の長手方向に沿って延びるようにフロアコンベア７が敷設されている。このフロアコンベア７上には台車８が設置され、その台車８上には自動車ボディ２が水平状態で載置されている。フロアコンベア７は、自動車ボディ２が載置された台車８を搬入口から搬出口に向けて搬送するようになっている。
【００２３】
本実施形態の場合、左右一対の側壁４，５は、いずれも内側面４ａ，５ａが全体的に湾曲状凹面となるように形成されており、内側面４ａ，５ａの曲率もほぼ一定となっている。従って、このような形状の側壁４，５によって区画されたワーク搬送空間Ｓ１は、炉殻３の少なくとも上側半分の領域（具体的には炉殻３の上側２分の３程度の領域）において、上方にいくほど徐々に幅狭になっている。なお、これら側壁４，５は、ワーク搬送空間Ｓ１の上方にも及んでいるので、いわば上壁としての役割も有している。
【００２４】
また、炉殻３の下部位置には、ワーク搬送空間Ｓ１に熱風を供給するための熱風供給ダクト１１が配設されている。熱風供給ダクト１１は全体的にワーク搬送空間Ｓ１の外側に配置されている。本実施形態の熱風供給ダクト１１の主面（即ちワーク搬送空間Ｓ１にて露出する面）は、全体的に湾曲状凹面となっていて、その面の曲率は前記側壁４，５の内側面４ａ，５ａの曲率と同程度に設定されている。また、熱風供給ダクト１１の主面と側壁４，５の内側面４ａ，５ａとは連続している。従って、本実施形態の熱風供給ダクト１１は、いわば側壁４，５の一部を兼ねるものとなっている。熱風供給ダクト１１の底面は床壁６の上面と同じレベルにある一方、熱風供給ダクト１１の上面は炉殻３の高さＨ１の約２／５程度の位置にある。つまり、熱風供給ダクト１１は、炉殻３の高さＨ１の約２／５程度の高さＨ２を有している。
【００２５】
熱風供給ダクト１１の主面には、ノズル状をした複数の吹出口１２がワーク搬送方向（炉殻３の長手方向）に沿って所定間隔を隔てて配設されている。これらの吹出口１２は、熱風供給ダクト１１とワーク搬送空間Ｓ１とを連通させている。吹出口１２の先端部は、自動車ボディ２のロッカー部を狙うべく斜め上方向に向けられている。その結果、各吹出口１２の先端部からロッカー部に向けて１５０℃〜１７０℃の熱風が勢いよく吹き出されるようになっている。
【００２６】
一方、炉殻３の上部中央の位置には、複数の排気口１３がワーク搬送方向（炉殻３の長手方向）に沿って所定間隔を隔てて配設されている。これらの排気口１３は、炉殻３の外部にある図示しない排気ダクトに接続されている。従って、ワーク搬送空間Ｓ１内にて発生した汚染空気は、これらの排気口１３を介して炉殻３の上部から炉外に排出されるようになっている。
【００２７】
次に、このように構成された塗装用乾燥炉１の作用について説明する。
【００２８】
本実施形態におけるワークである自動車ボディ２は、ボディ上方にいくほど徐々に幅狭になる断面形状を有している。そして、このような形状の自動車ボディ２を対流加熱ゾーンに搬入した場合には、側壁４，５の内側面４ａ，５ａと自動車ボディ２の表面との間隔が一様に狭くなった状態となる（図１参照）。具体的には、前記間隔の最大値が前記間隔の最小値の１倍〜１．３倍程度となり、最大値・最小値の差が従来に比べて極めて小さくなる。従って、吹出口１２の先端部からロッカー部に向けて熱風を吹き付けると、その熱風は前記隙間を下方から上方に向けて比較的速い流速で移動するようになる。左右一対の側壁の内側面４ａ，５ａは湾曲状凹面であるため、熱風はその湾曲状凹面に沿って炉殻３の上方にスムーズに案内されつつ流れるようになる。しかしながら、熱風は上方に行くに従って徐々にワーク搬送空間Ｓ１の中央方向に進行方向を変える。以上のことから、自動車ボディ２の両側面ばかりでなく上面にも流速の速い熱風が十分に接触するようになり、熱風と自動車ボディ２との接触による熱交換が効率よく行われる。その結果、自動車ボディ２が短時間で効率よく加熱される。
【００２９】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００３０】
（１）この塗装用乾燥炉１では、熱風供給ダクト１１をワーク搬送空間Ｓ１の外側に配置している。それゆえ、熱風供給ダクト１１の厚さに相当する分だけ、側壁４，５の内側面４ａ，５ａと自動車ボディ２の表面との間隔を従来よりも小さくすることが可能となる。しかも、ワーク搬送空間Ｓ１の形状が、炉殻３の少なくとも上側半分の領域において上方にいくほど徐々に幅狭になっている。そのため、従来構造とは異なり、気流の乱れ等の原因となる空きスペースが炉殻３の内部に生じない。それゆえ、前記間隔を一様に狭くすることが可能となり、自動車ボディ２の表面に沿って流れる熱風に乱れ等を生じさせることなくその流速を全体的に速めることができる。また、上記構成によれば、ワーク搬送空間Ｓ１の断面積、ひいてはワーク搬送空間Ｓ１の総容積が小さくなるため、加熱容量が小さくなる。よって、この塗装用乾燥炉１によれば、少ないエネルギーでも効率よく車両ボディ２を昇温することができ、車両ボディ２表面の塗膜を短時間で乾燥させることができる。従って、特に炉長を長くしなくても自動車ボディ２を完全に乾燥させることが十分可能となり、エネルギーの節約及びランニングコストの削減を図ることができる。
【００３１】
［第２の実施の形態］
以下、本発明を具体化した第２の実施形態の塗装用乾燥炉２１を図２に基づいて詳細に説明する。図２は、塗装用乾燥炉２１における対流加熱ゾーンを、ワーク搬送方向に直交する面で切った様子を概略的に示している。なお、ここでは第１の実施形態と相違している構成についてのみ言及し、共通している構成については同じ部材番号を付すのみとする。
【００３２】
図２に示されるように、この塗装用乾燥炉２１では、熱風供給ダクト２２の構造が第１実施形態と異なっている。この熱風供給ダクト２２は、その高さＨ２が炉殻３の高さＨ１とほぼ等しくなっていて、しかもその厚さ（炉の幅方向に沿った寸法）が上方にいくに従って全体的に大きくなっている。それゆえ、熱風供給ダクト２２の湾曲状凹面からなる主面全体が側壁４，５の内側面４ａ，５ａとして機能しており、いわば熱風供給ダクト２２が側壁４，５の少なくとも一部（正確にはほぼ全部）を兼ねた状態となっている。
【００３３】
従って、本実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【００３４】
（１）熱風供給ダクト２２の高さＨ２が炉殻３の高さＨ１とほぼ同等であることから、熱風供給ダクト２２の厚さを相当抑えたとしても、圧力損失を小さい値に維持することができる。従って、熱風の流速低下を未然に回避することができるとともに、熱風供給ダクト２２をワーク搬送空間Ｓ１の外側に配置した構成を採っているにもかかわらず炉全体の幅広化を回避することができる。
【００３５】
（２）また、上記第１の実施形態の構成であっても、側壁４，５を兼ねる熱風供給ダクト１１の主面から自動車ボディ２に向けて輻射熱が発せられ、この輻射熱を自動車ボディ２の加熱に利用することができる。しかし、本実施形態の熱風供給ダクト２２の構成によれば、自動車ボディ２の下部ばかりでなく上部も輻射熱により加熱することができる。よって、かかる輻射熱をより有効に利用することができ、エネルギーをさらに節約することができる。
【００３６】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００３７】
・前記実施形態では、左右一対の側面４，５の内側面４ａ，５ａや、当該内側面４ａ，５ａとして機能する熱風供給ダクト２２の主面が、湾曲状凹面であったが、これを屈曲状凹面としてもよい。
【００３８】
・前記実施形態では、ワーク搬送空間Ｓ１内に収容された台車８上に自動車ボディ２を載置して搬送を行いつつ乾燥を行っていたが、勿論これに限定されることはない。例えば、ワーク搬送空間Ｓ１外に配置した台車８から支持柱を突設させてその先端にサポートを設け、そのサポート上に自動車ボディ２を載置して搬送を行いつつ乾燥を行うようにしてもよい。
【００３９】
・本発明の乾燥炉は、自動車ボディ２等のワークをほぼ一定の速度で搬送しながら乾燥を行う連続乾燥炉として具体化されてもよいほか、搬送と一旦停止とを繰り返しながらワークの乾燥を行うバッチ乾燥炉として具体化されてもよい。
【００４０】
・前記実施形態では、本発明を自動車ボディ２を乾燥するための乾燥炉１，２１として具体化したが、勿論これに限定されることはない。例えば、本発明を、列車ボディのように自動車ボディ２以外の車両ボディを乾燥するための乾燥炉として具体化してもよい。また、車両ボディ以外のもの（特に車両のように大きくて重いワーク）を乾燥するための乾燥炉として具体化してもよい。
【００４１】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００４２】
（１）請求項１乃至４のいずれか１項に記載の乾燥炉を用いた乾燥方法であって、前記炉殻の内側面とワークの表面との間隔の最大値を、炉殻の内側面とワークの表面との間隔の最小値の１倍〜２倍に設定することを特徴とする乾燥方法。従って、この技術的思想によると、熱風の流速を確実に速めることができる。
【００４３】
（２）前記熱風供給ダクトの高さは、前記炉殻の高さの１／２以上であることを特徴とする請求項３に記載の乾燥炉。
【００４４】
（３）前記熱風供給ダクトの高さは、前記炉殻の高さの２／３以上であることを特徴とする請求項３に記載の乾燥炉。
【００４５】
（４）搬送されるワークに熱風を吹き付けることにより前記ワークの表面を乾燥させる乾燥炉において、ワーク搬送空間を区画する炉殻と、前記ワーク搬送空間に熱風を吹き出す吹出口が形成され、前記ワーク搬送空間の外側に配置された熱風供給ダクトとを備え、前記炉殻の少なくとも上側半分の領域における内側面が、凹面になっていることを特徴とした乾燥炉。
【００４６】
（５）熱風を利用してワークを乾燥させる乾燥炉に使用可能であって、炉内空間に露出される主面に吹出口を有するとともに、当該主面が凹面であることを特徴とする熱風供給ダクト構造。従って、この技術的思想によると、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の乾燥炉を実現するうえで好適な構造を有したものとなる。
【００４７】
（６）熱風を利用してワークを乾燥させる乾燥炉に使用可能であって、炉内空間に露出される主面に吹出口を有するとともに、当該主面が湾曲状凹面であり、その厚さが上方にいくに従って全体的に大きくなっていることを特徴とする熱風供給ダクト構造。従って、この技術的思想によると、特に請求項３または４に記載の乾燥炉を実現するうえで好適な構造を有したものとなる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１〜４に記載の発明によれば、少ないエネルギーでも効率よくワークを昇温することができ、ワークを短時間で乾燥させることができる乾燥炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した第１の実施形態の塗装用乾燥炉を示す概略断面図。
【図２】第２の実施形態の塗装用乾燥炉を示す概略断面図。
【図３】従来の塗装用乾燥炉を示す概略断面図。
【符号の説明】
１，２１…乾燥炉としての塗装用乾燥炉
２…ワークとしての自動車ボディ
３…炉殻
４，５…側壁
１１，２２…熱風供給ダクト
１２…吹出口
Ｓ１…ワーク搬送空間
Ｈ１…炉殻の高さ
Ｈ２…熱風供給ダクトの高さ
【図１】
2004271052.tif 000003
【図２】
2004271052.tif 000004
【図３】
2004271052.tif 000005