JPH01262967A - 塗装乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属ストリップの連続塗装ラインの塗装乾燥装
置に関し、殊に塗装の焼付乾燥のための加熱手段どして
誘導加熱コイルを使用した塗装乾燥装置に関する。

［従来の技術］ 金属スｉ・リップの塗装乾燥用に加熱手段として誘導加
熱コイルを用いた乾燥装置が開発されている。これは、
誘導加熱の次のような有利性を採用したものである。

即ち、誘導加熱は、熱風吹付方式に比較して伝熱速度が
早いために装置が小型化するとともに、操作条件の変化
に対して応答速度が早いなどの有利性がある１、オだ、
熱の伝達方向は熱風吹付方式では塗装表面から内部へ向
かっているために表層の固定化が／、ｌ：、、　ｉ、゛
進み　後から内部の溶剤が表面に出てくる乾燥機構であ
るのに対して、誘導加熱方式では先ず塗装基材の金属表
面が直接加熱されるため、塗装層は金属表面に近い内部
から表面に向かう乾燥機構となるので、塗装の定着性が
良く、曲げ、絞りなどの加工性の良好な製品が得られる
。この装置は第４図に示すように、前工程で金属ストリ
ップ５０の片面又は両面にコーター５１によって塗料（
合成樹脂、顔料、溶剤により形成される有機系塗料が一
般的に使用され、溶剤は重量比で通常４０〜６０％を占
める）を塗布された塗装ストリップ５０を乾燥炉５２へ
連続的に導き、誘導電流（誘導加熱コイル５３）で塗装
ストリップ５０を加熱することによって塗料中の溶剤を
蒸発させて乾燥及び焼付を行う、蒸発した溶剤ペーパー
は主として前記乾燥炉５２のストリップ導入部の開口か
ら吸引されて流入する大気に同伴されて乾燥炉５２の上
部から排出されるが、内部に冷却水を通じた溶剤ペーパ
ーの液化コイル５４を設けたフード５５に流入して、溶
剤の一部または相当部分を凝縮液化して回収するように
なっている。前記フード５５から排出される空気と凝縮
されない残部の溶剤との混合ガスは排風機５６により排
気管５７を通ってガス焼却炉５８で燃焼脱臭処理するこ
とによって公害の発散を防止するようになっている。尚
、図において５９は回収溶剤タンク、６０は電源制御ユ
ニット、及び６１．６２は冷却水の流入口、流出口であ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 誘導加熱装置においては、誘導加熱コイルが通電される
ことによって金属ストリップを加熱するが、コイル自体
も発熱するので、その内部に冷却水を通しながら加熱を
行っている。しかしながら、塗料中から蒸発した溶剤蒸
気が、この冷却されたコイル表面で露点以下となり、誘
導コイル表面や、そのケーシング部で凝縮、結露し、こ
れがストリップ塗装面に滴下付着して製品品質を損なう
問題がある。

また、塗装コーティングから蒸発する溶剤は極めて可燃
性が高く、空気と混合したとき、爆発混合物を形成し、
潜在的に火災、爆発の危険性をもっている。しかし、こ
の危険を避けるために排ガスの溶剤濃度を爆発限界の下
限にする目的で大量の空気を供給することは排ガスの焼
却炉などの排ガス処理装置の設備建設費、運転費の膨張
によって誘導加熱方式を採用する意義の一つを失うとい
う問題がある。

さらには誘導加熱方式は、その熱源として電気エネルギ
ーを使用するため液体または気体燃料を使用する熱風吹
込方式にくらべて単位熱量当りの価格が高価であるため
、熱効率は高いが、そのエネルギー価格差を補いきれな
いという問題も有している。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は塗料中から蒸発した有機溶剤の乾燥炉内での結
露を防止すると共に、火災、爆発のない安全運転が可能
で、かつ運転コストの低減化が可能な誘導加熱方式の塗
装乾燥装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段〕 本発明は上記目的を達成するため、金属ストリップの塗
装ラインにおける塗料の焼付乾燥のための加熱手段とし
て誘導加熱コイルを使用した塗料乾燥炉と、この乾燥炉
内に不活性ガスを循環供給する循環ループと、この循環
ループ内に設けられ前記乾燥炉から排出される塗料溶剤
ベーパーと不活性ガスとの混合ガスを冷却して混合ガス
中の塗料溶剤を回収する冷却手段と、前記循環ループ内
に設けられ前記冷却手段を経た不活性ガスを前記乾燥炉
内に形成される雰囲気ガスの塗料溶剤の露点以上に加熱
して前記乾燥炉内へ供給する予熱手段とを具備している
ことを特徴としている。

また、誘導加熱コイルの冷媒は、乾燥炉内に形成される
不活性ガス・溶剤ペーパー混合ガスの溶剤露点以上の温
度で供給される。

［作　用］ 本発明は上記した構成になっているので、塗料の焼付乾
燥の過程で蒸発した塗料溶剤ペーパーは循環ループ内を
循環するキャリアガスとしての不活性ガスと混合されて
炉内から排出される。この不活性ガスは蒸発した塗料溶
剤ベーパーが乾燥炉内で凝縮しない蒸気圧／温度に保つ
に必要な量及び温度で乾燥炉内へ供給される。

乾燥炉から不活性ガスと共に排出される塗料溶剤ペーパ
ーは冷却手段で冷却されて凝縮し、液体溶剤として回収
される。塗料溶剤は前記冷却手段だけではなく乾燥炉か
ら排出される塗料溶剤ペーパーと不活性ガスとの混合ガ
スを熱媒として用いた予熱手段でも溶剤の高沸点部分が
回収される。

また、誘導加熱コイル内の冷媒としては、乾燥炉内の溶
剤ペーパーの露点以上の温度に加熱された熱媒油が供給
されるので、コイル表面への溶剤ペーパーの凝縮が防止
される。

さらに、乾燥炉を一要素とする循環ループ内は不活性ガ
スで充たされて酸素濃度を火災、爆発の危険性のない一
定値以下に抑制されると共に、焼付乾燥過程における塗
料顔料の酸化も防止される。

［実施例］ 以下、本発明を図示した実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図は本発明の第１実施例を示す０本実施例の塗装乾
燥装置は乾燥炉１、コンデンサー（冷却手段）２、ガス
予熱器（予熱手段）３、及びこれらを配管で連結する循
環ループ４とから大略構成される。

そして、前工程で塗装された金属ストリップ５は連続的
に乾燥炉１内に導入されて焼付、乾燥が行われるように
なっている。

乾燥炉ｌは処理するストリップ５の巾より大きい巾をも
つ矩形断面の銅製誘導加熱コイル６を備えており、この
コイル６は処理す条溶剤の種類と、操作温度を考慮して
選定された耐溶剤性、耐熱性の合成樹脂などでコイルが
すべて埋まるように鋳込まれている。従って、何らかの
原因による火花発生を防止するようになっている。上記
の合成樹脂としては、多くの溶剤に対して、耐性がよく
、耐熱性にも比較的秀れているベークライト（商品名）
などが用いられるが、条件によっては他の合成樹脂を用
いるか、又は別の合成樹脂のライニングを施してもよい
、誘導加熱コイル６は、電源盤７で、商用周波数電流８
を３０００〜５０゜０００Ｈ２程度の高周波電流に変換
し、整合盤９で負荷にマツチした電圧電流をコイル６に
供給して金属ストリップ５を誘導加熱するようになって
いる。

また、不活性ガスはガス供給手段１０からバルブ１１を
介して循環ループ４を構成する配管内へ供給されるよう
になっている。

さらに、乾燥炉１はアルミニウム又は耐熱性の合成樹脂
等の非磁性材料で形成された密閉用のハウジング１２で
、コイル６を含む全体が覆われている。

循環ループ４は乾燥炉ｌの不活性ガス導入口ｌａ及び炉
ｌ内の不活性ガスと塗料溶剤ペーパーとの混合ガスの排
出口１ｂとに配管が連続されることによって乾燥炉１を
一要素とする循環ループとなっている。さらに、乾燥炉
１のストリップ５の人口及び出口には不活性ガスが常時
流出しているエアシール機構１３が設けられている。

尚、図において１４は循環ファン、１５はコンデンサー
２の冷媒、１６はガス予熱器３の熱媒、１７はエアシー
ル機構１３用不活性ガス、及び１８は大気解放用バルブ
である。

次に本実施例の作動を説明する。

先ず、循環ファン１４を起動すると同時にバルブ１１を
開放してガス供給手段１０から窒素ガスなどの不活性ガ
スを循環ループ４を構成する配管に供給して、循環ルー
プ４内の空間を不活性ガスで置換する。この場合、完全
な置換を必要とせず、循環ガス中の酸素濃度が５％以下
、好ましくは２％以下になればよい、前記酸素濃度が所
定値以下に達した時点で乾燥炉ｌのストリップ入口及び
出口のエアシール機構１３から微量の不活性ガス１７を
供給して、開口部のエアシールを行いつつ、ガス供給手
段１０からの不活性ガスの供給を停止するか、あるいは
供給量を絞る。運転中は、常に乾燥炉１を含む不活性ガ
ス循環ループ内は酸素濃度５％以下、好ましくは２％以
下に保たれるように調節する。

このように酸素の濃度を調節することによって、塗料溶
剤ベーパーの可燃性ガスと窒素、二酸化炭素な、どの不
活性ガスとの混合ガスは、非燃焼性となり、溶剤の爆発
、火災の危険性を避けることができる。

次に、予熱器３に熱媒１６を、コンデンサー２に冷媒１
５をそれぞれ通じて、それぞれ循環ガスの加熱、冷却を
行うように準備するが、それぞれの媒体の温度は予熱後
のガス温度がたとえば１３０℃、冷却後のガス温度がた
とえば−２０”Ｃとなるように設定する。以後、定常運
転中もそれぞれの温度は温度調節装置によって熱媒１６
、冷媒１５の温度、圧力、量などのいずれかを制御する
ことによって自動的に調節される。

しかして、コーター（図示せず）によって両面又は片面
に塗料を塗布された金属ストリップ５は乾燥炉１へ入口
側開口部から入り、類１内を通過して乾燥炉１の出口側
開口部から出て、次工程の冷却工程（図示せず）へ導か
れる。この間に金属ストリップ５は乾燥炉１内において
誘導加熱コイメロによって加熱され、この加熱によりて
塗布された塗料の溶剤が蒸発して塗料の乾燥、焼付が行
われる。乾燥炉１内に滞留する塗料溶剤ペーパーは乾燥
炉ｌを含めて構成される循環ループ４内を流れる不活性
ガスと混合されて同伴され、排気ガスとして乾燥炉１の
排出口１ｂから循環ループ４を構成する配管内に導かれ
る。この排気ガスは先ず、コンデンサー２に導入されて
冷却され、前記乾燥炉１で蒸発された量に等しい溶剤分
が凝縮して液体溶剤１９として回収される。コンデンサ
ー２は一般に多管式サーフェスコンデンサーが使用され
るが、プレート式でも、あるいは冷却循環されるコンデ
ンセートの共液で、直接接触するスクラバーコンデンサ
ーでも可能である。コンデンサー２の冷媒１５としては
、塗料のシンナーとして使用される溶剤の組成によって
、選定されるが、蒸気圧の高い溶剤、例えばメタノール
、ＭＥＫ、などの組成分が多いシンナーの場合は、凝縮
しにくいので、０℃乃至−２０℃程度までガスを冷却す
る必要があるので、例えば、エチレングリコール−２５
℃が使用される。またコンデンサー２は２段式として、
１段目では冷媒として２５℃乃至３０℃程度の水を用い
て溶剤ペーパーのうち高沸点のもの、例えばブチルセロ
ソルブ、エチルセロソルブ、セルソルブアセテートなど
を凝縮回収し、２段目で低温冷媒を用いて、低沸点溶剤
を凝縮するようにして、冷凍亭幾（図示せず）の負荷を
減するようにするのが、合理的である。

不活性ガスと溶剤ペーパーの混合ガスのコンデンサー２
における溶剤の凝縮回収率は使用する冷媒１５の温度を
低くするほど高くなることができるが、経済的には９０
％前後とし、回収された溶剤１９は再使用される。

液化しない残余の溶剤を含む不活性ガスは循環ファン１
４により加圧された後、ガス予熱器３で加熱されて前記
乾燥炉１へ供給される。予熱後の不活性ガスの温度は乾
燥炉ｌで蒸発される溶剤が炉内で凝縮しないよう、露点
以上になるような温度とする。予熱器３の熱媒とし′Ｃ
は、低圧スチームが適当であるが、他の熱媒を１重うこ
ともできる。また、循環する不活性キャリアガスは前記
乾燥炉１内で蒸発した溶剤蒸気を速やかに炉外へ同伴し
て排出することを目的とするが、換言すれば不活性のド
ライガスな溶剤ペーパーに混入して、個々の組成溶剤の
蒸気圧を下げて、個々の溶剤の露点を下げることにある
。この目的からすれば、不活性キャリアガスの量は大量
であるほど露点は低下するが、コンデンサー２の冷却負
荷や他の循環ループを形成する機器の経済性をも考慮し
て、大略蒸発溶剤ベーパー比２〜５倍（重量比、また逆
数で０．５〜０．２）とする。

一般的に使用される溶剤の中で、最も蒸気圧の低い、即
ち露点が高い、換言すれば結露しやすいものの一つであ
るブチルセロソルブのキャリアガス中における露点の計
算結果を第３図に示す、この結果はキャリアガスとして
窒素ガスを、ブチルセロソルブ以外の組成溶剤として、
平均分子量１００の物質を仮定して計算しであるので、
プチルセロソＪ１／ブ１００％の部分では正確であるが
、実際の設計・つ際には実際の溶剤の物性に従って、若
干の修ｒｌＥを要するが、本結果は近似的に実用的であ
る、パラメーターとして溶剤濃度Ｈ（＝溶剤量／ドライ
窒素ガス量、ｋｇ／ｋｇ　）による変化を示す。尚、上
記ブチルセロソルブの次に蒸気圧の低いランクに属する
セロソルブアセテートのＩＨＩ線図を第３図中に破線で
示すが、他の物質についてはこれらの物質よりも更に低
い露点をもっているものが多い。このチャートは、キャ
リアガス量を蒸発溶剤量の２倍あるいは２倍以上に保て
ば、乾燥炉内の温度を１３０℃以上に保つことによって
結炉し易いブチルセロソルブ含有溶剤を扱う場合におい
ても結露しないことを示している。

また、本実施例に用いられる誘導加熱コイル６用冷媒は
冷却水の替りに高温度でも沸騰したり、変質しない熱媒
油を乾燥炉１内の雰囲気中の溶剤露点以上で供給するの
で、コイル６の表面温度（惑密にはコイルを鋳込んだ樹
脂表面温度）が上記露点以上の温度に保たれて溶剤の結
露が防止される。誘導加熱コイル６内に供給された冷媒
はコイルを冷却することによって２０〜６０℃程度昇温
されてコイル６から出るが、コイル外の冷却器（図示せ
ず）で冷却されて、自動温度制御を行いつつ循環使用さ
れる。

第２図は本発明の第２実施例を示す。

本実施例は前述した第１実施例と循環ループを構成する
配管系統を異にするものである。尚、第１実施例と同一
構成のものは同一符号を付して重複する説明を省略する
。

本実施例の配管系統は乾燥炉１の排気ガスを熱媒とする
加熱手段２１と、この加熱手段２１を経た排気ガスを冷
却する冷却手段２２とを具備し、加熱手段２１及び冷却
手段２２により排気ガスの塗料溶剤を回収すると共に、
冷却手段２２を経た排気ガスを上記加熱手段２１により
加熱して乾燥炉１へ供給する循環ループを形成している
１本実施例は乾燥炉１内の蒸発溶剤の組成中にブチルセ
ロソルブ、エチルセロソルブ等のように蒸気圧の低い溶
剤が含まれない場合に好適に実施できる。

この場合には乾燥炉１内の雰囲気ガスの露点が高くなる
ので、循環ループの配管系統から乾燥炉１内に供給する
不活性ガスの温度は左程高くする必要はなく、冷却手段
２２を経た不活性ガスを乾燥炉ｌから排出された排気ガ
ス（加熱手段２１）で加熱するだけで乾燥炉１内で溶剤
が結露しない温度まで予熱することができる。

また、本実施例によれば排気ガス中の溶剤は加熱手段２
１で第１段目の回収が行われ、冷却手段２２で第２段目
の回収が行われるので、冷却手段２２の冷凍機の負荷を
減するので好ましい。

しかして本実施例においても塗料が塗布された金属スト
リップ５は乾燥炉１内で誘導加熱されることによって、
塗料の乾燥、焼付が行われる。

また、本発明においては循環ループへの空気の混入を最
小限に保つために乾燥炉１の入口及び出口から外気の混
入を防ぐことが重要である。この外気の侵入防止手段と
して、乾燥炉１内の操作静圧を例えば水中２ｍｍ程度の
微正圧に保つこと、上記人口及び出口の開口部の大きさ
を運転上許容される最小限として、かつ適当な形状の例
えば、不活性ガスのカーテンなどの公知の空気動力学的
な密封装置などを設けることによって可能である。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されているので、次のような
種々の特徴を有する。

■　塗料から蒸発した溶剤は不活性ガスで希稀されて露
点が低下し、かつ誘導加熱コイルの冷媒によってコイル
表面が上記露点以上の温度に維持されることによって乾
燥炉内での結露が防止される。このことによって、乾燥
、焼付後の塗装表面は結露した溶剤で汚染されることが
なくなり、良好な品質の塗装製品が得られる。

Ｃ９乾燥炉を一構成要素とする不活性ガスの循環ループ
を形成しているので、系内ガスの酸素濃度を低濃度に保
つことができ、溶剤による火災、爆発のない安全運転が
可能である。

また、塗料の乾燥焼付は低酸素濃度の不活性ガス雰囲気
中で行われるのでこの過程における塗料顔料の酸化は極
力抑えられ、優れた塗装製品が得られる。

■　また、塗料中に含まれていた、高価な溶剤は単に公
害防止のために燃焼処理して大気へ放出されることなく
循環ループ内で経済的に液体溶剤として回収されて、塗
料の溶解や、他の溶剤本来の付加価値の高い用途、ある
いは高い発熱量をもった液体燃料として利用することが
できるので運転コストの低減化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の系統図、第２図は同上他の実
施例の系統図、第３図は有機溶剤含有混合ガスの露点を
示す線図、第４図は従来の誘導加熱方式による塗装乾燥
の系統図である。 ｌ・・・乾燥炉、 ２．２２・・・コンデンサー（冷却手段）、３．２１・
・・予熱器（加熱手段）、 ４・・・循環ループ、５・・・金属ストリップ、６・・
・誘導加熱コイル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属ストリップの塗装ラインにおける塗料の焼付
   乾燥のための加熱手段として誘導加熱コイルを使用した
   塗料乾燥炉と、この乾燥炉内に不活性ガスを循環供給す
   る循環ループと、この循環ループ内に設けられ前記乾燥
   炉から排出される塗料溶剤ペーパーと不活性ガスとの混
   合ガスを冷却して混合ガス中の塗料溶剤を回収する冷却
   手段と、前記循環ループ内に設けられ前記冷却手段を経
   た不活性ガスを前記乾燥炉内に形成される雰囲気ガスの
   塗料溶剤の露点以上に加熱して前記乾燥炉内へ供給する
   予熱手段とを具備していることを特徴とする塗装乾燥装
   置。
2. （２）予熱手段の熱媒が乾燥炉から排出される塗料溶剤
   ペーパーと不活性ガスとの混合ガスである請求項（１）
   項記載の塗装乾燥装置。
3. （３）誘導加熱コイルの冷媒温度が前記乾燥炉内に形成
   される不活性ガスと溶剤ペーパーの混合ガスの溶剤の露
   点以上である請求項（１）項記載の塗装乾燥装置。