JP6280194B1 - 塗装乾燥装置および塗装乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗装乾燥装置および塗装乾燥方法において安全性を向上させること。
【解決手段】鋼帯を連続搬送しながら塗装して乾燥処理する塗装乾燥装置は、鋼帯を連続搬送する搬送部と、搬送されている鋼帯に対して有機溶剤を含む塗料を塗布して塗装する塗装部と、塗装位置よりも下流側において鋼帯を加熱空間にて乾燥・焼付処理するオーブンと、加熱空間を排気する排気部と、加熱空間における有機溶剤の有機溶剤濃度を測定する濃度測定部と、塗装乾燥装置の運転を制御する制御部と、を備え、制御部は、濃度測定部が測定した有機溶剤濃度に基づいて到達予測濃度を演算し、到達予測濃度が所定の閾値濃度以上である場合に、搬送部による搬送を継続しながら塗装部による塗装を停止するように制御する。
【選択図】図４Ｃ

Description

本開示は、鋼帯を連続搬送しながら塗装して乾燥処理する塗装乾燥装置および塗装乾燥方法に関する。

従来、鋼帯（金属ストリップ）にロールコータで塗装を行う装置として、鋼帯に塗布された塗料を、鋼帯を搬送しながらオーブン内で乾燥・焼付処理する塗装乾燥装置およびその方法が提案されている（例えば、特許文献１−３参照）。

特許文献１−３の塗装乾燥装置では、オーブンの内部はブロワで常時一定量を排気しており、オーブンに入った鋼帯は奥に入るに従って温度が上昇し、塗布された塗料は乾燥される。オーブンの中ほどで塗料の全量が乾燥し、焼付工程に入る。

特開平４−１９３３７１号公報 特開２００５−２６２１３２号公報 特開平８−３８８５５号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されるような塗装乾燥装置では、鋼帯に塗布される塗料には通常、引火性の有機溶剤が含まれており、オーブン内の雰囲気には、蒸発した有機溶剤が拡散される。オーブン内の熱によって有機溶剤の成分が引火しないようにするためにも、オーブン内の雰囲気の有機溶剤の濃度を所定濃度以下に維持することが望ましく、そのような制御を精度良く実現することで安全性を向上させ、排気量の適正化による省エネルギー化を実現することができる技術の開発が求められている。

ところが実際の操業では、塗装乾燥装置を運転する際の人為的ミスや、塗布量を制御する制御装置の故障などにより、運転開始時点から誤って塗布量が倍程度あるいはそれ以上も過剰に大きくなってしまう場合がある。このような場合、有機溶剤濃度の高い雰囲気を排気しきれずに爆発事故を起こす恐れがある。

一方で、特許文献３のようにオーブン内の有機溶剤濃度に基づいて排気量を増加させるというものも有るが、過剰な有機溶剤濃度となった雰囲気を素早く排気するには大型のブロワが必要となり、製作コストが上昇し、大きな設置スペースも必要となる。

本開示は、前記課題を解決するものであり、塗装乾燥装置および塗装乾燥方法において安全性を向上させ、操業時の省エネルギー化を実現することを目的とする。

本開示の一態様の塗装乾燥装置は、鋼帯を連続搬送しながら塗装して乾燥処理する塗装乾燥装置であって、前記鋼帯を搬送する搬送部と、搬送されている前記鋼帯に対して有機溶剤を含む塗料を塗装位置にて塗布して塗装する塗装部と、前記塗装位置よりも下流側において前記鋼帯を乾燥処理するための加熱空間を形成するオーブンと、前記加熱空間を排気する排気部と、前記加熱空間における前記有機溶剤の有機溶剤濃度を測定する濃度測定部と、前記塗装乾燥装置の運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記濃度測定部が測定した前記有機溶剤濃度に基づいて到達予測濃度を演算し、前記到達予測濃度が所定の閾値濃度以上である場合に、前記搬送部による搬送を継続しながら前記塗装部による塗装を停止するように制御する、塗装乾燥装置である。

前記構成によれば、加熱空間における有機溶剤の濃度が過度に高くなることを防止する制御が可能となり、加熱空間の熱によって有機溶剤が引火することを精度良く防止することができ、安全性を向上させることができる。

前記塗装乾燥装置において、前記制御部は、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、前記塗装部による塗装停止に加えて、前記搬送部による搬送速度を遅くするように制御してもよい。これにより、有機溶剤の濃度上昇をさらに抑制することができ、安全性をさらに向上させることができる。

前記塗装乾燥装置は、前記塗装部によって前記鋼帯に塗布された前記塗料を前記加熱空間よりも上流側で除去する除去部をさらに備え、前記制御部は、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、前記塗装部による塗装停止に加えて、前記除去部により塗料の除去を行うように制御してもよい。これにより、有機溶剤の濃度上昇をさらに抑制することができ、安全性をさらに向上させることができる。

前記塗装乾燥装置において、前記制御部は、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、前記排気部による排気量を同量に維持しながら前記塗装部による塗装停止を行うように制御してもよい。これにより、簡便な制御と機構として実施することができる。

本開示の一態様の塗装乾燥方法は、鋼帯を連続搬送しながら塗装して乾燥処理する塗装乾燥方法であって、前記鋼帯を搬送するステップと、搬送されている前記鋼帯に対して有機溶剤を含む塗料を塗装位置にて塗布する塗装ステップと、前記塗装位置よりも下流側において前記鋼帯を加熱空間にて乾燥処理する乾燥ステップと、前記加熱空間を排気する排気ステップと、前記加熱空間における前記有機溶剤の有機溶剤濃度を測定する測定ステップと、測定した前記有機溶剤濃度に基づいて、到達予測濃度を演算する演算ステップと、前記到達予測濃度が所定の閾値濃度以上である場合に、前記鋼帯の搬送を継続しながら塗装を停止する塗装停止ステップと、を含む、塗装乾燥方法である。

前記構成によれば、加熱空間における有機溶剤の濃度が過度に高くなることを防止する制御が可能となり、加熱空間の熱によって有機溶剤が引火することを確実に防止する等、安全性を向上させることができる。

前記塗装乾燥方法において、塗装停止ステップは、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、塗装の停止に加えて、前記鋼帯の搬送速度を遅くするステップを含んでもよい。これにより、有機溶剤の濃度上昇をさらに抑制することができ、安全性をさらに向上させることができる。

前記塗装乾燥方法において、塗装停止ステップは、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、塗装の停止に加えて、前記塗装位置にて前記鋼帯に塗布された前記塗料を前記加熱空間よりも上流側で除去するステップを含んでもよい。これにより、有機溶剤の濃度上昇をさらに抑制することができ、安全性をさらに向上させることができる。

前記塗装乾燥方法において、塗装停止ステップは、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、排気量を同量に維持しながら塗装の停止を行ってもよい。これにより、簡便な制御として実施することができる。

本開示によれば、安全性を向上させることができる。

実施形態１における塗装乾燥装置の概略構成を示す図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転による有機溶剤の濃度変化の一例を示す図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転状態の別の例を説明する概略図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転状態の別の例を説明する概略図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転状態の別の例を説明する概略図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転状態の別の例を説明する概略図 実施形態１における塗装乾燥装置の運転による有機溶剤の濃度変化の別の例を示す図 実施形態２における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態２における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態２における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態２における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態２における塗装乾燥装置の運転による有機溶剤の濃度変化の一例を示す図 実施形態３における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態３における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態３における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態３における塗装乾燥装置の運転状態の一例を説明する概略図 実施形態３における塗装乾燥装置の運転による有機溶剤の濃度変化の一例を示す図 塗装の停止に加えて搬送を停止した場合の有機溶剤の濃度変化の一例を示す図

以下、本開示に係る塗装乾燥装置および塗装乾燥方法の好適な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本開示に含まれる。

（実施形態１）
図１は、実施形態１における塗装乾燥装置２の概略構成を示す図である。

塗装乾燥装置２は、鋼帯Ｓを連続搬送しながら塗装して乾燥・焼付処理する装置である。図１に示すように、塗装乾燥装置２は、搬送部４と、塗装部６と、オーブン８と、排気部１０と、濃度測定部１２と、制御部１４とを備える。

塗装乾燥装置２は、搬送部４によって鋼帯Ｓを連続搬送しながら、塗装部６によって塗装位置７にて有機溶剤を含む塗料を塗布する（例えば厚さ約５０μｍ）。その後、塗装位置７の下流側にあるオーブン８内の加熱空間９にて鋼帯Ｓを加熱することにより、鋼帯Ｓに塗布された塗料の乾燥・焼付処理を行う。

本開示の発明は特に、オーブン８内の加熱空間９に接続された濃度測定部１２によって加熱空間９内の雰囲気の有機溶剤濃度を測定し、当該測定濃度に基づいて、その後到達することが予測される濃度としての「到達予測濃度」を演算する。さらに、到達予測濃度が所定の閾値濃度以上である場合に、搬送部４による鋼帯Ｓの搬送を継続しながら塗装部６による塗装を停止するように制御するものである。

以下、塗装乾燥装置２のそれぞれの構成要素について説明する。

搬送部４は、鋼帯Ｓを一定速度で下流側へ連続搬送する機構である。図１に示す搬送部４は、複数の回転ロールにより構成されている。鋼帯Ｓは例えば、鋼板の製造過程で帯状に薄く伸ばした金属ストリップをドーナツ状に巻き取ったコイル材（図示せず）から巻き出されて、搬送部４に供給される。

塗装部６は、搬送部４によって搬送されている鋼帯Ｓに対して塗装位置７にて塗料を塗布する部材である。塗装部６が塗布する塗料としては、トルエン、キシレン等の有機溶剤を含む塗料が使用される。図１に示すように、塗装部６による塗装位置７は、オーブン８よりも上流側である。

図１に示す塗装部６は、２つの回転ロールを有するロールコータで構成される。具体的には、塗装部６は、２つの回転ロールとして、ピックアップロール６ａおよびアプリケータロール６ｂを備え、さらに、塗料貯留部６ｃと、移動機構６ｄとを備える。ピックアップロール６ａは、塗料貯留部６ｃに貯留されている塗料を持ち上げてアプリケータロール６ｂに供給又は転写するように接触させる回転ロールである。アプリケータロール６ｂは、ピックアップロール６ａから供給される塗料を鋼帯Ｓの表面に塗布するように鋼帯Ｓに接触する回転ロールである。塗料貯留部６ｃは、塗料を貯留する部材（例えば容器）である。移動機構６ｄは、ピックアップロール６ａ、アプリケータロール６ｂおよび塗料貯留部６ｃを一体的に駆動可能な部材（例えば油圧シリンダ）である。

このような構成において、移動機構６ｄの駆動制御により、鋼帯Ｓへの塗装を行う塗装状態と、塗装状態から退避した待機状態を相互に切り替えることができる。図１では、塗装状態が示されている。鋼帯Ｓに対する塗料の塗布量は、ピックアップロール６ａとアプリケータロール６ｂを相互に押し付ける押付力および回転速度を制御することで制御可能である。実施形態１では、運転中における鋼帯Ｓに対する塗料の塗布量は一定に制御される。

オーブン８は、塗料が塗布された鋼帯Ｓを加熱して鋼帯Ｓ上の塗料を乾燥・焼付処理するための炉である。オーブン８は、乾燥・焼付処理を完了するのに十分な長さの加熱空間９を内側に形成する。オーブン８内の加熱空間９を所定温度に維持することで、加熱空間９における鋼帯Ｓが全体的に加熱される。鋼帯Ｓは加熱空間９内を一定速度で搬送されるため、加熱空間９の下流側に行くほど鋼帯Ｓの加熱が進む。

図１に示すように、オーブン８は、鋼帯Ｓの搬送方向Ａにおいて塗装部６による塗装位置７よりも下流側に設けられている。塗装部６とオーブン８は間隔を空けて配置されており、塗装部６の塗装位置７からオーブン８の加熱空間９の入り口部分までの区間は、塗装済みの鋼帯Ｓが非加熱状態で搬送される空走区間１６となる。

排気部１０は、オーブン８内の加熱空間９を排気する部材である。図１の例では、排気部１０は、ダクト１０ａとブロワ１０ｂとを備える。ダクト１０ａは、加熱空間９に直接的に接続されたパイプであって、加熱空間９の空気を外部へ通気させる。ブロワ１０ｂは、ダクト１０ａを通気される空気を外部に排出する。

濃度測定部１２は、加熱空間９における雰囲気の有機溶剤濃度を測定する部材である（例えば、濃度センサ）。図１に示す濃度測定部１２は、加熱空間９内の雰囲気の有機溶剤濃度を直接的に測定するように加熱空間９を代表する位置に接続されており、好ましくは、加熱空間９において雰囲気の有機溶剤濃度が最も高くなることが想定される位置に設けられるのがよい。

制御部１４は、塗装乾燥装置２の運転を制御する部材である。制御部１４は例えば、メモリと、ＣＰＵなどのプロセッサに対応する処理回路とを備えたマイクロコンピュータにより構成される。制御部１４は少なくとも、搬送部４、塗装部６、排気部１０および濃度測定部１２に電気的に接続されており、これらの部材の運転を制御する。

このように構成される塗装乾燥装置２の運転例について、図２Ａ―２Ｄを用いて説明する。

まず、昇温を行う（昇温ステップ）。具体的には、制御部１４の制御によりオーブン８を運転し、オーブン８内の加熱空間９全体を所定の加熱温度（例えば３００度）まで昇温し、その加熱温度を維持する。

次に、鋼帯Ｓの搬送を行う（搬送ステップ）。具体的には、図２Ａに示すように、制御部１４の制御により搬送部４を運転し、鋼帯Ｓを下流側に向けて一定速度で連続搬送する（搬送方向Ａ）。

さらに、塗装を行う（塗装ステップ）。具体的には、図２Ａに示すように、制御部１４の制御により塗装部６を運転し、搬送中の鋼帯Ｓに対して塗装位置７にて塗料を塗布する。前述したように、塗装部６による塗料の塗布量は、単位時間当たり一定に維持される。これにより、鋼帯Ｓ上に塗料が均一な厚みに塗布される。

図２Ａに示す例では、塗料が塗布された鋼帯Ｓがオーブン８内の加熱空間９に入る直前の状態が示される。鋼帯Ｓは、塗装位置７から加熱空間９の入り口部分までの空走区間１６を走行するため、塗装部６による塗装を開始してから、鋼帯Ｓの塗装済み部分（太線で図示）が加熱空間９に入るまでにタイムラグが生じる。

さらに、加熱を行う（加熱ステップ）。具体的には、所定の加熱温度に維持されたオーブン８内の加熱空間９において塗装済みの鋼帯Ｓが加熱される。

図２Ｂは、図２Ａに示す状態から鋼帯Ｓがさらに搬送された状態を示す。塗装済みの鋼帯Ｓが加熱空間９内で加熱されると、鋼帯Ｓに塗布された塗料中に含まれる有機溶剤が蒸発する。常温で加熱空間９に入った鋼帯Ｓは下流に進むに従い、徐々に温度が上昇するため、鋼帯Ｓ上の塗料中に含まれる有機溶剤は加熱空間９における最も上流側から蒸発を開始し、徐々に蒸発量が増加する。

図２Ｂでは、鋼帯Ｓにおける有機溶剤の蒸発度合いを示す蒸発量１８が示される。図２Ｂに示すように、塗装済みの鋼帯Ｓがオーブン８内に入ってから加熱および蒸発が進み、鋼帯Ｓの搬送方向Ａにおいて下流側にいくほど有機溶剤の蒸発量１８が上昇している。図２Ｂでは、蒸発量１８を斜線部で視覚的に示している。斜線部の高さはその位置における蒸発量であり、面積は全体の蒸発量である。

さらに、雰囲気の有機溶剤濃度の測定を行う（測定ステップ）。具体的には、濃度測定部１２を運転し、加熱空間９における雰囲気の有機溶剤濃度を測定する。本実施形態１では、濃度測定部１２による有機溶剤の濃度測定を連続的に行い、その測定結果を制御部１４に随時伝送する。

さらに、排気を行う（排気ステップ）。具体的には、制御部１４の制御により排気部１０を運転し、加熱空間９の排気を行う。本実施形態１では、排気部１０のブロワ１０ｂの排気量は、単位時間当たり一定に設定される。

図２Ｃは、図２Ｂに示す状態から鋼帯Ｓがさらに搬送された状態を示す。図２Ｃにおける有機溶剤の蒸発量２０に示すように、蒸発終了点２２で有機溶剤の蒸発が完了している。有機溶剤が蒸発して残った残りの塗料は加熱空間９でさらに加熱されることにより、鋼帯Ｓの表面に焼き付けられる。

図２Ｄは、図２Ｃに示す状態から鋼帯Ｓがさらに搬送された状態を示す。図２Ｄにおける有機溶剤の蒸発量２４に示すように、加熱空間９の入口から蒸発終了点２２までの領域は、有機溶剤が蒸発されて乾燥される乾燥領域２３となる。蒸発終了点２２から加熱空間９の出口までの領域は、鋼帯Ｓ上の塗料が加熱されて焼き付けられる焼付領域２５となる。

前述したように、搬送部４による搬送速度、塗装部６による塗布量、排気部１０による排気量が一定に制御されているため、オーブン８内の塗料中の有機溶剤の蒸発量２４は定常化し、図２Ｄに示す状態が維持される。

ここで、図２Ｂに示すように鋼帯Ｓがオーブン８内に入って以降、有機溶剤の蒸発が進み、蒸発した有機溶剤がオーブン８内に拡散し始める。これにより、濃度測定部１２による測定値の値が０から変化し始める。

図２Ａ−２Ｄの運転例による加熱空間９内の雰囲気の有機溶剤の濃度推移の一例を図３に示す。図２Ａ−２Ｄおよび図３に示す例は、塗装部６による塗布量が正常に制御されている場合を示す。

図３は、横軸に時間、縦軸に加熱空間９の雰囲気中の有機溶剤の濃度を示す。図３に示すように、加熱空間９の雰囲気における有機溶剤の実際の平均濃度である実平均濃度Ｄ１と、濃度測定部１２が測定した有機溶剤濃度である測定濃度Ｄ２とが、塗装乾燥装置２の運転開始（時間ｔ０）以降、徐々に増加し始める。図３に示すように、実平均濃度Ｄ１の増加に遅れて測定濃度Ｄ２が増加している。これは、鋼帯Ｓ上の有機溶剤が蒸発してから濃度測定部１２に到達するまでに移動を要するためである。なお、本実施形態１における実平均濃度Ｄ１は、塗装部６で鋼帯Ｓに塗布した有機溶剤の量、塗装部６からオーブン８までの距離（空走区間１６）、オーブン８の容量、排気部１０によるオーブン８からの排気量、鋼帯Ｓの速度等に基づいて、オーブン８内での有機溶剤の揮発量から計算した値である。

その後、実平均濃度Ｄ１および測定濃度Ｄ２がともに一定となり、定常状態となる。

本実施形態１では、濃度測定部１２が測定した有機溶剤の測定濃度Ｄ２に基づいて、制御部１４は到達予測濃度Ｄ３を演算する。より具体的には、濃度測定部１２が測定した有機溶剤の測定濃度Ｄ２が０から最初に変化したとき（時間ｔ１）の値に基づいて、制御部１４は到達予測濃度Ｄ３を演算する。その後も到達予測濃度Ｄ３の演算を継続して行う。

なお、「最初に変化したときの値」というのは、濃度測定部１２の測定周期の１パルス（例えば１００ｍｓ）の間にゼロから変化した時の値に限らない。この安全対策が成立するように過去のデータや計算結果に基づいて得られた時間後の値でもよい（例えばオーブン８内に有機溶剤が流れ込んできてから０．５秒後）。

到達予測濃度Ｄ３の具体的な演算式の一例は以下の通りである。以下の演算式は一例であって、この他にも、有機溶剤の測定濃度Ｄ２に基づいて到達予測濃度Ｄ３を演算するものであれば、任意の演算方法を用いてもよい。

＜数式１＞
Ｄ３＝Ｄ２/(１−ｅｘｐ(−(ｔ１−ｘ)/Ｔ))

ここで、ｔ１は、塗装開始からの経過時間であり、ｘは、有機溶剤流入までのラグ時間などを含む変数であり、Ｔは、時定数である。

図３に示す例では、時間ｔ１において制御部１４が演算した到達予測濃度Ｄ３が、予め定められた所定の閾値濃度Ｄ４を超えていない。このように、到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４を超えない場合には、制御部１４は正常状態と判定し、特段の制御を行わない。なお、閾値濃度Ｄ４は、有機溶剤の爆発下限界の濃度よりも小さな値とする。

図２Ａ−２Ｄおよび図３では、塗装部６による塗布量が正常に制御されている場合を示したが、塗装乾燥装置２を運転する際の人為的ミスや、塗装部６の塗布量を制御する制御装置の故障等により、運転開始時点（時間ｔ０）から塗布量が誤って過剰に大きくなっている場合が想定される。

このような場合に備えて、実施形態１の塗装乾燥装置２では、有機溶剤の測定濃度Ｄ２に基づく制御を行っている。具体的には、濃度測定部１２による測定濃度Ｄ２に基づいて到達予測濃度Ｄ３を演算し、到達予測濃度Ｄ３が予め定めた所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に、実平均濃度Ｄ１が閾値を超える前に塗装部６の運転（塗装）を停止するように制御する。実施形態１では、塗装部６の運転を停止しながらも搬送部４による鋼帯Ｓの搬送は継続して行い、かつ、搬送部４による搬送速度および排気部１０による排気量は変更せず、同速度および同排気量に維持する。

上記制御の一例を図４Ａ−４Ｄおよび図５に示す。

図４Ａ、４Ｂに示すように、塗装部６による塗布量が誤って過剰に高くなってしまったため、蒸発量２６、２７は、図２Ｂ、２Ｃに示した蒸発量１８、２０よりも大幅に多くなっている。

図４Ａに示すように、鋼帯Ｓがオーブン８内の加熱空間９に進入した時点で有機溶剤が蒸発するため、濃度測定部１２による測定結果が変化し始める。本実施形態１では、濃度測定部１２が測定した有機溶剤の測定濃度Ｄ２が０から最初に変化したときの値に基づいて、到達予測濃度Ｄ３を演算する。具体的には、数式１に示した演算式により、到達予測濃度Ｄ３を演算する。

図５に示すように、時間ｔ１において制御部１４が演算した到達予測濃度Ｄ３は、所定の閾値濃度Ｄ４を超えている。このように到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４を超えている場合に、制御部１４は、搬送部４の運転を継続しながら塗装部６の運転を停止するように制御する。具体的には、図４Ａに示すように、塗装部６を塗装状態から待機状態に退避させることで、塗装部６による塗装を停止する。塗装終了点２９で鋼帯Ｓ上の塗装は終わっているが、鋼帯Ｓの搬送は継続して行われる。

塗装部６による塗装を停止した状態で、搬送部４による鋼帯Ｓの搬送を継続した状態を図４Ｃに示す。図４Ｃに示すように、塗装部６による塗装が最後に行われた点である塗装終了点２９から上流側では有機溶剤の蒸発は生じていない。このとき、加熱空間９全体における有機溶剤の蒸発量２８は、図４Ｂ（塗装終了点２９がオーブン８の加熱空間９へ進入した瞬間の状態）に示した蒸発量２７に比べて減少している。このように、加熱空間９における有機溶剤の濃度上昇が抑制されている。

このような制御によれば、図５に示すように、時間ｔ１以降においても実平均濃度Ｄ１の最大値Ｐが所定の閾値濃度Ｄ４を超えないようにすることができ、爆発に至る危険を無くすことができる。

図４Ｄは、図４Ｃに示す状態から鋼帯Ｓがさらに搬送された状態を示す。図４Ｄに示すように、乾燥・焼付処理の完了した鋼帯Ｓがオーブン８の外部に排出される。この鋼帯Ｓは、塗装部６の塗布量が誤って設定された異常運転によるものであるため、その後、廃棄されてもよい。

そして、この後、異常運転の原因を取り除き、正常な状態で再び運転を開始する。

上述したように、本実施形態１の塗装乾燥装置２は、鋼帯Ｓを連続搬送しながら塗装して乾燥処理する塗装乾燥装置２である。塗装乾燥装置２は、鋼帯Ｓを搬送する搬送部４と、搬送されている鋼帯Ｓに対して有機溶剤を含む塗料を塗装位置７にて塗布する塗装部６と、塗装位置７よりも下流側において鋼帯Ｓを加熱空間９にて乾燥処理するオーブン８と、オーブン８の加熱空間９を排気する排気部１０と、オーブン８の加熱空間９における雰囲気の有機溶剤濃度を測定する濃度測定部１２と、塗装乾燥装置２の運転を制御する制御部１４とを備える。さらに、制御部１４は、濃度測定部１２が測定する有機溶剤の測定濃度Ｄ２に基づいて到達予測濃度Ｄ３を演算し、到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に、搬送部４による搬送を継続しながら、塗装部６による塗装を停止するように制御する。

同様に、本実施形態１の塗装乾燥方法は、鋼帯Ｓを連続搬送しながら塗装して乾燥処理する塗装乾燥方法であって、鋼帯Ｓを搬送するステップと、搬送されている鋼帯Ｓに対して有機溶剤を含む塗料を塗装位置７にて塗布する塗装ステップと、塗装位置７よりも下流側において鋼帯Ｓを加熱空間９にて乾燥処理する乾燥ステップと、加熱空間９を排気する排気ステップと、加熱空間９における雰囲気の有機溶剤濃度を測定する測定ステップと、測定した有機溶剤の測定濃度Ｄ２に基づいて到達予測濃度Ｄ３を演算する演算ステップと、到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に、鋼帯Ｓの搬送を継続しながら、塗装を停止する塗装停止ステップと、を含む。

上記構成によれば、演算した到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に塗装部６の運転を停止することで、その後の加熱空間９における有機溶剤の濃度上昇を抑えることができる。このような制御により、加熱空間９における有機溶剤の濃度が過剰に高くなることを防止する制御が可能となり、加熱空間９の熱によって有機溶剤が引火することを精度良く防止する等、安全性を向上させることができる。さらに、操業時の省エネルギー化を実現することができる。

上記方法および装置にて排気部１０による排気量の適正化が達成できたので、排ガス顕熱を低く抑えられた結果、熱効率の向上につながった。

また、本実施形態１の塗装乾燥装置２によれば、制御部１４は、塗装部６による塗装開始後、濃度測定部１２が測定する有機溶剤の測定濃度Ｄ２が０から最初に変化したときの値に基づいて、到達予測濃度Ｄ３を演算する。同様に、本実施形態１の塗装乾燥方法によれば、演算ステップは、塗装開始後において有機溶剤の測定濃度Ｄ２が０から最初に変化したときの値に基づいて、到達予測濃度Ｄ３を演算する。

上記構成によれば、到達予測濃度Ｄ３を演算する際に、測定濃度Ｄ２が最初に変化したときの値を用いることで、塗装部６による塗装停止を迅速に判断することができる。これにより、加熱空間９における有機溶剤の濃度上昇を迅速に抑えることができ、安全性をさらに向上させることができる。

さらに、本実施形態１の塗装乾燥装置２によれば、制御部１４は、到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に、排気部１０による排気量を同量に維持しながら、塗装部６による塗装停止を行う。同様に、本実施形態１の塗装乾燥方法によれば、塗装停止ステップは、到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に、排気量を同量に維持しながら塗装停止を行う。

上記構成によれば、雰囲気中の有機溶剤濃度が高くなったときに排気量を増加させる場合に比べて、簡便な機構と制御として実施することができる。

（実施形態２）
本開示に係る実施形態２の塗装乾燥装置３０について説明する。実施形態２では、主に実施形態１と異なる点について説明する。実施形態２においては、実施形態１と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施形態２では、実施形態１と重複する記載は省略する。

実施形態１では、到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に、塗装部６による塗装を停止する制御を行ったが、実施形態２では、塗装の停止に加えて、搬送部４による搬送速度を遅くする制御をあわせて行う点が異なる。

実施形態２にかかる塗装乾燥装置３０の運転例および有機溶剤の濃度推移の一例を図６Ａ−６Ｄおよび図７にそれぞれ示す。

図６Ａに示すように、実施形態１と同様に、塗装部６を塗装状態から待機状態に退避させて、塗装部６による塗装を停止する。これは、図７に示すように、時間ｔ１において濃度測定部１２による測定濃度Ｄ２に基づき演算した到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４を超えているためである。実施形態２ではさらに、制御部１４は、搬送部４による搬送速度を遅くするように制御する（例えば、４０〜８０％の速度にする）。具体的には、図６Ａに示すように、搬送部４を駆動するモータ３１の回転速度を低下させる。

図６Ａの状態からさらに鋼帯Ｓが搬送された状態を図６Ｂに示す。図６Ｂに示す状態では、加熱空間９の入口から下流側における蒸発終了点３２において、有機溶剤の蒸発が終了している。図４Ｂに示す実施形態１の蒸発終了点２２と比較すると、図６Ｂに示す実施形態２の蒸発終了点３２は上流側に位置する。これは、搬送部４による搬送速度を遅くしたことにより、鋼帯Ｓが少ない搬送距離でも同じ時間加熱されるためである。

このように、塗装部６による塗装停止に加えて、搬送部４による搬送速度を遅くすることで、単位時間当たりに加熱空間９に入ってくる塗料の量が減少する。これにより、搬送部４による搬送速度を遅くせずに同じ速度に維持する場合に比べて、加熱空間９における有機溶剤の蒸発量３４、３６（図６Ｃ）が少なくなり、有機溶剤の濃度上昇をさらに抑制することができる。図７に示すように、塗装部６による塗装停止（時間ｔ１）以降における加熱空間９内の有機溶剤の実平均濃度Ｄ１の上昇をより抑制することができる。実平均濃度Ｄ１の最大値Ｐも実施形態１（図５）よりも下がっている。

上述したように、本実施形態２の塗装乾燥装置３０によれば、制御部１４は、塗装部６による塗装停止に加えて、搬送部４による搬送速度を遅くするように制御する。同様に、本実施形態２の塗装乾燥方法によれば、塗装停止ステップは、塗装の停止に加えて、鋼帯Ｓの搬送速度を遅くする。

このような制御によれば、鋼帯Ｓの搬送速度を遅くすることで、単位時間当たりに加熱空間９に入る塗料の量を少なくすることができるため、加熱空間９内の有機溶剤の濃度上昇をさらに抑えることができる。これにより、安全性をさらに向上させることができる。

なお、搬送速度を遅くするとは言っても、搬送を停止してしまったのでは、加熱空間９における鋼帯Ｓの最も上流側の部分までもがオーブン８の加熱温度（例えば３００℃）にまで上昇し、加熱空間９で停止した塗料全体から有機溶剤が一斉に蒸発するため、実平均濃度Ｄ１が閾値濃度Ｄ４を超えてしまう恐れがある（図１０に示す蒸発量４７を参照）。そこで、搬送速度を遅くする場合は、そういう状態に近づかない速度とすることが有効である。

（実施形態３）
本開示に係る実施形態３の塗装乾燥装置４０について説明する。実施形態３では、主に実施形態１と異なる点について説明する。実施形態３においては、実施形態１と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施形態３では、実施形態１と重複する記載は省略する。

実施形態１では、到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に、塗装の停止のみ行うように制御したが、実施形態３では、塗装の停止に加えて、既に塗装されてしまった塗料を乾燥・焼付前に除去する点が異なる。

実施形態３にかかる塗装乾燥装置４０の運転例および有機溶剤の濃度推移の一例を図８Ａ−８Ｄおよび図９に示す。

図８Ａ−８Ｄに示すように、実施形態３における塗装乾燥装置４０は、除去部４２を備える。除去部４２は、塗布位置７にて鋼帯Ｓに塗布された塗料をオーブン８の加熱空間９よりも上流側で除去する部材である。図８Ａ−８Ｄに示す除去部４２は上下に昇降可能なプレートを有し、プレートの先端を鋼帯Ｓの表面に押し付けることで鋼帯Ｓ上の塗料を掻き取る装置である。除去部４２のプレートの昇降は、制御部１４によって制御される。また、プレートの下方には受け皿４３が設けられており、プレートによって掻き取られた塗料は下方の受け皿４３に流れ落ちる。

図９に示すように、時間ｔ１において測定濃度Ｄ２に基づき演算した到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４を超えているため、図８Ａに示すように、塗装部６を塗装状態から待機状態に退避させて、塗装部６による塗装を停止する。

本実施形態３では、塗装部６による塗装の停止に加えて、除去部４２による塗料の除去を行う。具体的には、図８Ａに示すように、除去部４２のプレートを下降させて鋼帯Ｓの表面に接触させることで、プレートの先端にて塗料を掻き取る。これにより、オーブン８の加熱空間９には、塗料が塗布されていない状態の鋼帯Ｓが搬送されるようになる。

図８Ｂは、図８Ａに示す状態から鋼帯Ｓがさらに搬送された状態を示す。図８Ｂに示す状態では、蒸発終了点４４において有機溶剤の蒸発が終了している。図４Ｂに示す実施形態１の蒸発終了点２２と比較すると、図８Ｂに示す実施形態３の蒸発終了点４４は同じ点に位置する。これは、実施形態３でも実施形態１と同様に、搬送部４による搬送速度を変更せずに同速度に維持しているためである。

一方で、除去部４２による塗料の除去を行っているため、図８Ｂに示すように、加熱空間９における鋼帯Ｓの上流側の部分では塗料が塗布されておらず、有機溶剤の蒸発は生じていない。図８Ｂに示す塗装終了点４８は、図４Ｂに示す塗装終了点２９よりも、同じ鋼帯Ｓにおける下流側の位置に移動している。また、図８Ｂに示す有機溶剤の蒸発量４６は、図４Ｂに示す有機溶剤の蒸発量２７と比較すると大幅に少なくなっている。その後、図８Ｃに示すように、除去部４２のプレートは上昇して元の位置に戻り、図８Ｄに示すように、塗布された部分が排出される。

このように、塗装部６による塗装停止に加えて、除去部４２による塗料の除去を行うことで、単位時間当たりに加熱空間９に入ってくる塗料の量を減少させることができる（実施形態３では０にする）。これにより、加熱空間９における有機溶剤の蒸発量４６が少なくなり、有機溶剤の濃度上昇を抑制することができる。図９に示すように、塗装部６による塗装停止（時間ｔ１）以降における加熱空間９内の有機溶剤の実平均濃度Ｄ１の上昇がさらに抑制されており、実平均濃度Ｄ１の最大値Ｐもさらに低くなっている。このようにして、より安全な制御が可能となる。

上述したように、本実施形態３の塗装乾燥装置４０は、塗装部６によって鋼帯に塗布された塗料をオーブン８の加熱空間９よりも上流側で除去する除去部４２をさらに備える。さらに、制御部１４は、到達予測濃度Ｄ３が所定の閾値濃度Ｄ４以上である場合に、塗装部６による塗装停止に加えて、除去部４２による塗料の除去を行うように制御する。同様に、本実施形態３の塗装乾燥方法によれば、塗装停止ステップは、塗装の停止に加えて、塗装位置７にて鋼帯Ｓに塗布された塗料を加熱空間９よりも上流側で除去するステップを含む。

上記構成によれば、鋼帯Ｓに塗布された塗料（空走区間１６における塗料）をオーブン８の加熱空間９よりも上流側で除去することで、単位時間当たりに加熱空間９に入る塗料の量を少なくすることができる。これにより、加熱空間９内の有機溶剤の濃度上昇をさらに抑えることができ、安全性をさらに向上させることができる。

以上、上述の実施形態１−３を挙げて本開示の発明を説明したが、本開示の発明は上述の実施形態１−３に限定されない。例えば、上記実施形態１−３では、搬送部４が複数の回転ロールにより構成される場合について説明したが、このような場合に限らず、鋼帯Ｓを連続搬送可能であれば、任意の構成を採用してもよい。また、上記実施形態１−３では塗装部６がロールコータにより構成される場合について説明したが、このような場合に限らず、鋼帯Ｓに塗料を塗布可能であれば、任意の構成を採用してもよい（例えば、スリットノズル）。また、上記実施形態１−３では、排気部１０がダクト１０ａおよびブロワ１０ｂを備えて構成される場合について説明したが、このような場合に限らず、オーブン８内の加熱空間９を排気可能であれば、任意の構成を採用してもよい。

また、上記実施形態１−３では、塗装乾燥装置２として、鋼帯Ｓを乾燥・焼付処理する装置である場合について説明したが、このような場合に限らず、焼付処理を行わずに乾燥処理のみを行う塗装乾燥装置であっても適用可能である。

また、上記実施形態１−３では、濃度測定部１２を加熱空間９に直接的に接続する場合について説明したが、このような場合に限らず例えば、排気部１０の排気ダクト１０ａの途中に濃度測定部を設けてもよい。このような場合であっても、加熱空間９内の雰囲気の有機溶剤濃度を測定可能である。このように、加熱空間９内の雰囲気の有機溶剤濃度を間接的に測定してもよい。

また、上記実施形態３では、除去部４２が昇降可能なプレートを有し、オーブン８の入口に取り付けられる場合について説明したが、このような場合に限らない。オーブン８の加熱空間９よりも上流側で塗料を除去可能であれば、例えば未乾燥で液状の塗料を吸引する機構など、任意の構成の除去部を採用してもよい。

また、上記実施形態１−３では、塗装部６による塗装開始後、濃度測定部１２が測定した有機溶剤の測定濃度Ｄ２が０から最初に変化したときの値に基づいて、到達予測濃度Ｄ３を演算する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、有機溶剤濃度の測定を継続的に行うとともに、任意のタイミングの測定値に基づいて到達予測濃度Ｄ３を演算してもよい。

また、上記実施形態２、３では、単位時間当たりに加熱空間９に入ってくる塗料の量を少なくするために、搬送部４による搬送速度を遅くする制御（実施形態２）、あるいは除去部４２により鋼帯Ｓ上の塗料を除去する制御を行う場合（実施形態３）について説明したが、このような場合に限らない。単位時間当たりに加熱空間９に入る塗料の量を少なくすることができる制御であれば、その他の制御を実行してもよい。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した特許請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、各実施形態における要素の組合せや順序の変化は、本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。

本開示は、鋼帯を連続搬送しながら塗装して乾燥・焼付処理する塗装乾燥装置および塗装乾燥方法であれば適用可能である。

２、３０、４０ 塗装乾燥装置
４ 搬送部
６ 塗装部
７ 塗装位置
８ オーブン
９ 加熱空間
１０ 排気部
１０ａ ダクト
１０ｂ ブロワ
１２ 濃度測定部
１４ 制御部
１６ 空走区間
１８、２０、２４、２６、２７、２８、３４、３６、４６、４７ 蒸発量
２２、３２、４４ 蒸発終了点
２３ 乾燥領域
２５ 焼付領域
２９、４８ 塗装終了点
３１ モータ
４２ 除去部
４３ 受け皿
Ａ 搬送方向
Ｄ１ 実平均濃度
Ｄ２ 測定濃度
Ｄ３ 到達予測濃度
Ｄ４ 閾値濃度
Ｐ 実平均濃度の最大値
Ｓ 鋼帯

Claims (8)

1. 鋼帯を連続搬送しながら塗装して乾燥処理する塗装乾燥装置であって、
   前記鋼帯を搬送する搬送部と、
   搬送されている前記鋼帯に対して有機溶剤を含む塗料を塗装位置にて塗布して塗装する塗装部と、
   前記塗装位置よりも下流側において前記鋼帯を乾燥処理するための加熱空間を形成するオーブンと、
   前記加熱空間を排気する排気部と、
   前記加熱空間における前記有機溶剤の有機溶剤濃度を測定する濃度測定部と、
   前記塗装乾燥装置の運転を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記濃度測定部が測定した前記有機溶剤濃度に基づいて到達予測濃度を演算し、前記到達予測濃度が所定の閾値濃度以上である場合に、前記搬送部による搬送を継続しながら前記塗装部による塗装を停止するように制御する、塗装乾燥装置。
2. 前記制御部は、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、前記塗装部による塗装停止に加えて、前記搬送部による搬送速度を遅くするように制御する、請求項１に記載の塗装乾燥装置。
3. 前記塗装部によって前記鋼帯に塗布された前記塗料を前記加熱空間よりも上流側で除去する除去部をさらに備え、
   前記制御部は、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、前記塗装部による塗装停止に加えて、前記除去部により塗料の除去を行うように制御する、請求項１又は２に記載の塗装乾燥装置。
4. 前記制御部は、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、前記排気部による排気量を同量に維持しながら前記塗装部による塗装停止を行うように制御する、請求項１から３のいずれか１つに記載の塗装乾燥装置。
5. 鋼帯を連続搬送しながら塗装して乾燥処理する塗装乾燥方法であって、
   前記鋼帯を搬送するステップと、
   搬送されている前記鋼帯に対して有機溶剤を含む塗料を塗装位置にて塗布する塗装ステップと、
   前記塗装位置よりも下流側において前記鋼帯を加熱空間にて乾燥処理する乾燥ステップと、
   前記加熱空間を排気する排気ステップと、
   前記加熱空間における前記有機溶剤の有機溶剤濃度を測定する測定ステップと、
   測定した前記有機溶剤濃度に基づいて、到達予測濃度を演算する演算ステップと、
   前記到達予測濃度が所定の閾値濃度以上である場合に、前記鋼帯の搬送を継続しながら塗装を停止する塗装停止ステップと、
   を含む、塗装乾燥方法。
6. 塗装停止ステップは、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、塗装の停止に加えて、前記鋼帯の搬送速度を遅くするステップを含む、請求項５に記載の連続塗装乾燥方法。
7. 塗装停止ステップは、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、塗装の停止に加えて、前記塗装位置にて前記鋼帯に塗布された前記塗料を前記加熱空間よりも上流側で除去するステップを含む、請求項５又は６に記載の連続塗装乾燥方法。
8. 塗装停止ステップは、前記到達予測濃度が前記閾値濃度以上である場合に、排気量を同量に維持しながら塗装の停止を行う、請求項５から７のいずれか１つに記載の連続塗装乾燥方法。

Images