(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被乾燥物が搬送される炉体の少なくとも一の壁面に沿って、加熱手段に用いられるフレッシュエアーが流通する通路が設けられ、
前記加熱手段は、
燃焼用バーナーを有する燃焼系と、
前記燃焼系からの熱風と直接的または間接的に接続され、前記炉体内を通過する前記被乾燥物を加熱する熱風を循環させる熱風循環系と、を備え、
前記フレッシュエアーは、前記通路を通過して予備加熱されたのち、前記燃焼系の熱風と熱交換され、前記熱風循環系の熱風として供給され、
前記予備加熱されたフレッシュエアーと前記燃焼系の熱風との熱交換を行う熱交換器の前記燃焼系の熱風側の流路に酸素濃度センサが設けられ、当該酸素濃度センサで検出された酸素濃度が所定値より高い場合には、前記熱交換器を通過した燃焼系の熱風を当該燃焼系の燃焼用エアーとして回収することを特徴とする塗装乾燥炉。
【請求項２】
前記通路はエアーダクトからなり、少なくとも当該エアーダクトが設けられた壁面以外の前記炉体の壁面には保温材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の塗装乾燥炉。
【請求項３】
前記通路は、前記炉体の壁面に設けられた少なくとも２層の保温材の間の空隙であることを特徴とする請求項１記載の塗装乾燥炉。
【請求項４】
前記フレッシュエアーは、前記通路を通過して予備加熱されたのち、前記燃焼系の燃焼用エアーとして供給されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の塗装乾燥炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車ボディまたは自動車部品の塗装ラインで用いられる塗装乾燥炉に関し、特に炉体からの放熱を回収してフレッシュエアーを予備加熱できる省エネ型塗装乾燥炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の塗装乾燥炉としては、例えば図４に示すような山形炉１が知られている。山形炉１は、炉体を同図（Ａ）に示す如き側面視において、山形の通路状に形成し、ガスバーナ、ダクトおよび熱交換器などからなる加熱手段（図示せず。）によって内部空間に熱風を対流させ、この中に自動車ボディ等の被塗物を図中左方から右方へ通過搬送させることで、塗膜を焼き付ける。こうした山形炉１とすると、熱風や煙が乾燥炉の入口１１２または出口１１３から炉外へ逃げることが防止され、省エネ化や環境改善に寄与することができる。
【０００３】
山形炉１の一般断面は、同図（Ｂ）に示す構造とされている。すなわち、ボディＢが通過する炉体は、骨材を介して側壁、天井および床のそれぞれの壁面にパネル１１１が設けられており、このパネル１１１の外面に保温材（断熱材）１４が設けられ、炉内の熱が放出されるのを防止する。また、炉内の左右両側には、炉体の延在方向に沿って熱風の給気ダクト１２２ａと排気ダクト１２２ｂとが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車の組立工場の塗装ラインには、電着乾燥炉、中塗り乾燥炉および上塗り乾燥炉などが設置されているが、自動車ボディは塗装台車ＴＤ（図４参照）か塗装ハンガに搭載された状態でフロアコンベアまたはオーバーヘッドコンベアによってライン内を搬送されるので、塗装乾燥炉１内にもフロアコンベアＣやオーバーヘッドコンベアが敷設される。
【０００５】
このため、図４に示すようなフロアコンベアＣにあっては、乾燥炉１の床面に当該コンベアＣを敷設するための耐荷重用構造部材を設ける必要が生じ、また図示はしないがオーバーヘッドコンベアが敷設される乾燥炉にあっては、天井にコンベアの耐荷重用構造部材を設ける必要が生じる。
【０００６】
すなわち、従来の塗装乾燥炉１では、乾燥炉の床構造や天井構造が複雑になって、部分的に保温材１４が設けられない部位が存在するため、そこからの放熱を抑制することが困難であった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、炉体からの放熱を回収してフレッシュエアーを予備加熱できる省エネ型塗装乾燥炉を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の塗装乾燥炉は、内部に被乾燥物が搬送される炉体の少なくとも一の壁面に沿って、加熱手段に用いられるフレッシュエアーが流通する通路が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の塗装乾燥炉では、炉体の壁面にフレッシュエアー用通路が設けられているので、炉体の当該壁面から放出される熱は通路を通過するフレッシュエアーに伝達され、これにより当該フレッシュエアーを予備加熱することができる。すなわち、加熱手段に用いられるフレッシュエアーを余剰熱エネルギーを利用して予備加熱するので、加熱手段における熱エネルギーをそのぶんだけ節約することができる。
【００１０】
本発明に係る通路の構造は、特に限定されないが、請求項２記載の塗装乾燥炉では、前記通路はエアーダクトからなり、少なくとも当該エアーダクトが設けられた壁面以外の前記炉体の壁面には保温材が設けられていることを特徴とする。この請求項２記載の発明において、保温材によって炉体からの放熱を抑制し難い壁面にエアーダクトを設けることがより好ましい。このとき、保温材をエアーダクトにも設けても良い。
【００１１】
また、本発明に係る通路の構造について、請求項３記載の塗装乾燥炉では、前記通路は、前記炉体の壁面に設けられた少なくとも２層の保温材の間の空隙であることを特徴とする。１層のみの保温材では炉体からの放熱が充分に防止できないことを利用し、内層から放熱された熱エネルギーによりフレッシュエアーを予備加熱する。
【００１２】
本発明に係る加熱手段は、燃焼用バーナーを有する燃焼系と、前記燃焼系からの熱風と直接的または間接的に接続され、前記炉体内を通過する前記被乾燥物を加熱する熱風を循環させる熱風循環系と、を備えたことを特徴とする。つまり、本発明の塗装乾燥炉は、直接型熱風乾燥炉であっても間接型熱風乾燥炉であっても適用することができる。
【００１３】
本発明において、予備加熱されたフレッシュエアーは、前記通路を通過して予備加熱されたのち、前記燃焼系の熱風と熱交換され、前記熱風循環系の熱風として供給されることを特徴とする。つまり、間接型熱風乾燥炉の加熱用エアーとして炉体内に供給することができる。
【００１４】
また本発明の塗装乾燥炉は、前記予備加熱されたフレッシュエアーと前記燃焼系の熱風との熱交換を行う熱交換器の前記燃焼系の熱風側の流路に酸素濃度センサが設けられ、当該酸素濃度センサで検出された酸素濃度が所定値より高い場合には、前記熱交換器を通過した燃焼系の熱風を当該燃焼系の燃焼用エアーとして回収することを特徴とする。こうすることで、燃焼に充分な酸素濃度を有する熱風を廃棄することなく再利用でき、しかも充分に高温であるため加熱手段における熱エネルギーをそのぶんだけ節約することができる。
【００１５】
また、予備加熱されたフレッシュエアーの供給先について、請求項４記載の塗装乾燥炉では、前記フレッシュエアーは、前記通路を通過して予備加熱されたのち、前記燃焼系の燃焼用エアーとして供給されることを特徴とする。予備加熱されたフレッシュエアーを燃焼させるので、要求温度まで昇温させるための熱エネルギーがそのぶんだけ少なくて済み、省エネを図ることができる。
【００１６】
本発明の塗装乾燥炉は、電着乾燥炉、中塗り乾燥炉および上塗り乾燥炉に好ましく用いられる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱手段に用いられるフレッシュエアーが余剰熱エネルギーを利用して予備加熱されるので、省エネを達成することができる。
【００１８】
また、燃焼に充分な酸素濃度を有する熱風を廃棄することなく再利用できるので、より省エネが達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の塗装乾燥炉の実施形態を示すブロック図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３（Ａ）は本発明の塗装乾燥炉の他の実施形態を示す断面図、同図（Ｂ）はＢ部拡大断面図である。
【００２０】
本実施形態は、本発明の塗装乾燥炉を上塗り塗装乾燥炉に適用した一実施形態を示すものであり、図２に示されるように自動車ボディＢは塗装台車ＴＤに搭載された状態で炉内を搬送される。
【００２１】
本実施形態の上塗り塗装乾燥炉１は、図１に示すようにいわゆる山形炉であって、図２に示す炉体１１の一般断面は、骨材によって構築されており、その間の側壁、天井および床のそれぞれの壁面１１１はパネルによって形成されている。また、左右両側壁および天井１１１の外面には保温材（断熱材）１４が全面にわたって設けられ、炉内の放熱を防止する。
【００２２】
また、炉体１１内には、ボディＢをたとえば１４０℃で焼き付けるため、その左右両側であって炉体１１の延在方向に沿って、給気ダクト１２２ａと排気ダクト１２２ｂとが設けられている。給気ダクト１２２ａには、図１に示す加熱装置（加熱手段）１２から熱風が供給され、炉体１１の内部に熱風を供給する。排気ダクト１２２ｂは、この炉体１１内に供給された熱風を吸い込んで系外へ廃棄するか、あるいは先ほどの加熱装置１２へ循環させるためのものである。
【００２３】
本実施形態では、炉体１１の床面１１１の外側に炉体１１の延在方向に沿ってエアーダクト１３が設けられている。さらにエアーダクト１３を覆うように上述した保温材１４が設けられており、当該保温材１４を介して脚部のステーが取り付けられている。
このエアーダクト１３には、図１に示すフィルタ１３１および給気ファン１３２を介してフレッシュエアーが導入される。また、こうして導入されてエアーダクト１３を通過したフレッシュエアーは、同図に示す給気ファン１３３を介して熱交換器１２１ｄで熱を吸収して熱風となったのち、熱風循環系１２２の系内に供給される。
【００２４】
本実施形態の加熱装置１２は、間接型脱臭方式であって、燃焼用バーナー１２１ａ、熱交換器１２１ｂ、１２１および給気ファン１２１ｃを有する燃焼系１２１と、炉体１１内に設けられた給気ダクト１２２ａ、排気ダクト１２２ｂ、フィルタ１２２ｃおよび給気ファン１２２ｄを有する熱風循環系１２２とを備えている。
【００２５】
燃焼系１２１は、燃焼用バーナー１２１ａで燃焼した高温ガスを熱交換器１２１ｂを介して熱交換器１２１ｄへ送り、ここでフレッシュエアーとの熱交換を行って当該フレッシュエアーを昇温させたのち、切替ダンパ１２３ａから排気される。
【００２６】
ただし、熱交換器１２１ｄの出口ダクト内に設置された酸素濃度センサ１２３ｄによって検知された酸素濃度が所定値（燃焼用バーナー１２１ａで充分に燃焼できる値）よりも高い場合には、ダンパコントローラ１２３ｃによって切替ダンパ１２３ａが閉じるとともに切り替えダンパ１２３ｂが開いて、先ほどの排気されるべき燃焼ガスは回収されて、再び燃焼用バーナー１２１ａに供給されるようになっている。このように、高温の燃焼ガスの酸素濃度が再燃焼に充分な値である場合には、これを回収することで省エネを図ることができる。
【００２７】
なお、燃焼用バーナー１２１ａに供給される燃焼用エアーは炉体１１内の排気ダクトからの熱風が用いられ、これを熱交換器１２１ｂで燃焼ガスと熱交換したのち燃焼用バーナー１２１ａに供給される。
【００２８】
一方、熱風循環系１２２は、給気ファン１２２ｄを用いて炉体１１内の排気ダクト１２２ｂから熱風を吸入し、フィルタ１２２ｃで濾過したのち、炉体１１内の給気ダクト１２２ａに供給する。
【００２９】
なお、こうした加熱装置１２は、本発明では特に限定されず、上述した間接型熱風炉以外にも、直接型熱風炉も勿論適用することができるし、炉体１１内の加熱方式についても、暗赤ゾーン、対流ゾーン等々、種々のタイプのものを適用することができる。
【００３０】
次に作用を説明する。
まず、燃焼系１２１の給気ファン１２１ｃを作動して炉体１１内の排気ダクト１２２ｂからエアーを吸い込んで燃焼用バーナー１２１ａに供給するとともに、燃焼用バーナー１２１ａを点火する。これにより燃焼ガスが発生する。
【００３１】
また、熱風循環系１２２の給気ファン１２２ｄを作動して炉体１１内の排気ダクト１２２ｂから空気を吸入してフィルタリングしたのち給気ダクト１２２ａへ供給する。これにより循環サイクルが作動する。
【００３２】
さらに、給気ファン１３２を作動してフレッシュエアーを吸入してエアーダクト１３へ供給するとともに、給気ファン１３３を作動して、エアーダクト１３を通過したフレッシュエアーを熱交換器１２１ｄを介して熱風循環系１２２へ供給する。
【００３３】
燃焼ガスにより熱交換器１２１ｄを通過するフレッシュエアーが昇温されるので、この昇温されたフレッシュエアーは、熱風循環系１２２によって、給気ダクト１２２ａから炉体１１内へ供給され、ボディＢをたとえば１４０℃で焼き付ける。
【００３４】
このとき、熱交換器１２１ｄを通過するフレッシュエアーは、エアーダクト１３を通過することで炉体１１内の放熱を吸収して若干昇温するので、熱交換器１２１ｄにおける熱効率が向上することとなり、ひいては燃焼用バーナーの出力を従来より低下させることができる。
【００３５】
また、熱交換器１２１ｄを通過して吸熱された燃焼ガスは、酸素濃度センサ１２３ｄによってその酸素濃度が検出され、この出力値がダンパコントローラ１２３ｃに送られる。
【００３６】
ダンパコントローラ１２３ｃには、予め酸素濃度のしきい値が記憶されており、酸素濃度センサ１２３ｄから入力された測定値と当該しきい値とを比較して、もししきい値以上の酸素濃度を有しているときは、切替ダンパ１２３ａを閉じるとともに切替ダンパ１２３ｂを開いて、燃焼ガスを回収し、再び燃焼用バーナー１２１ａに供給する。燃焼ガスは十分高温であることから、燃焼用バーナーによる燃焼効率が向上し、ここにおいても省エネを達成することができる。
【００３７】
ちなみに、酸素濃度センサ１２３ｄから入力された測定値がしきい値よりも低い酸素濃度である場合には、燃焼用エアーとしては不適であるので、切替ダンパ１２３ａを開くとともに切替ダンパ１２３ｂを閉じて、燃焼ガスをそのまま排気する。
【００３８】
本発明の塗装乾燥炉は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、たとえば図３示すように改変することもできる。同図に示す実施形態では、フレッシュエアーの通路として、図１に示すエアーダクト１３に代えて、２層構造とされた保温材１４ａ，１４ｂの間の空隙１３が採用されている。
【００３９】
すなわち、壁面パネル１１１の外側には、第１の保温材１４ａが設けられ、この第１の保温材１４ａの外側に若干の空隙１３を設けて第２の保温材１４ｂが張り巡らされている。
【００４０】
２層構造の保温材１４ａ，１４ｂの間に空隙１３を設ける具体的手段は特に限定されないが、本実施形態では、同図（Ｂ）に示すように、第１の保温材１４ａの外側にチャンネル材１４ｃを取り付け、このチャンネル材１４ｃの他端に第２の保温材１４ｂを取り付ければ、炉体１１の壁面１１１の全域にわたって空隙１３を有する２層構造の保温材１４ａ，１４ｂが構成される。なお、脚部のステーは保温材１４ａ，１４ｂを介して取り付けられている。
【００４１】
そして、図示は省略するが、この空隙１３の炉体延在方向の一端に、図１に示したフレッシュエアー導入用のフィルタ１３１や給気ファン１３２を設けて、当該空隙１３内にフレッシュエアーを導入するとともに、炉体延在方向の他端に図１に示した給気ファン１３３を設けて、当該空隙１３を通過して予備加熱されたフレッシュエアーを熱風循環系１２２に供給する。
【００４２】
このように構成しても、炉体１１内の温度が昇温されるにしたがって、炉体１１からの放熱量も増加するので、この熱によりフレッシュエアーを予備加熱することができ、こうして昇温されたフレッシュエアーを熱風循環系１２２のエアーとして用いることにより省エネを達成することができる。
【００４３】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４４】
たとえば、上述した実施形態では、エアーダクト１３や空隙１３を通過したフレッシュエアーを熱風循環系１２２に供給したが、予備加熱されたフレッシュエアーの利用箇所は、これ以外にもたとえば燃焼用エアーとして用いることもできる。また、熱風循環用エアーと燃焼用エアーとに分岐して用いても良い。
【００４５】
また上述した実施形態では、塗装乾燥炉１内の搬送手段としてフロアコンベアＣを例示したが、オーバーヘッドコンベアを適用することも可能である。さらに、上塗り塗装乾燥炉以外にも、中塗り乾燥炉や電着乾燥炉に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗装乾燥炉の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の塗装乾燥炉の他の実施形態を示す断面図および要部拡大断面図である。
【図４】従来の山形塗装乾燥炉を示す側面図および断面図である。
【符号の説明】
１…塗装乾燥炉
１１…炉体
１１１…壁面
１２…加熱装置（加熱手段）
１２１…燃焼系
１２１ａ…燃焼用バーナー
１２２…熱風循環系
１２２ａ…給気ダクト
１２２ｂ…排気ダクト
１３…エアーダクト，空隙（通路）
１３１…フィルタ
１３２，１３３…給気ファン
１４，１４ａ，１４ｂ…保温材
Ｂ…自動車ボディ（被乾燥物）
Ｃ…フロアコンベア
ＴＤ…塗装台車
【図１】
0003918275.tif 000002
【図２】
0003918275.tif 000003
【図３】
0003918275.tif 000004
【図４】
0003918275.tif 000005