JPH02237677A

JPH02237677A - 遠赤外線加燃炉

Info

Publication number: JPH02237677A
Application number: JP5762189A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Sakai; 坂井　有; Yasuhiko Hattori; 服部　靖彦
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-09-20
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH0822415B2

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］本発明は遠赤外線により被加熱部材を加熱するための炉
に係り、特に遠赤外線の放射源として遠赤外線放射材料
が放熱面に被覆されたスチーム式ヒータを用いる遠赤外
線加熱炉に関する。

［従来の技術］遠赤外線はその波長が長いことからたとえばプラスチッ
ク或いは樹脂を主成分とする塗料に対して浸透力が大き
く且つ塗料に効率良く吸収される特徴がある。このため
、搬送装置により一列に搬送される被塗装部材に対面し
且つ少なくとも上下方向において面状に配列された複数
の遠赤外線パネル式ヒータを有する塗装乾燥装置が考え
られている．このようにすれば、遠赤外線パネル式ヒー
タから放射された遠赤外線が塗料に吸収されてその内部
も好適に加熱されるのでヒータが比較的低温でも被塗装
部材が速やかに乾燥され且つ高品質が得られる．また、
遠赤外線が塗料に無駄なく吸収されるので高いエネルギ
効率が得られる。

ところで、上記乾燥装置においては少なくとも上下方向
において配設された遠赤外線パネル式ヒータから発射さ
れた遠赤外線が被塗装部材に投射され、これにより被塗
装部材が専ら加熱されるが、各遠赤外線パネル式ヒータ
にそれぞれ同じ電力エネルギなどを供給させると、対流
などの影響により被加熱部材の上部温度が下部に対して
高くなり、温度分布に不均一が生じる不都合があった。

そこで、搬送装置により一列に搬送される被塗装部材に
対面し且つ少なくとも上下方向において面状に配列され
た複数の遠赤外線パネル式ヒータを有する塗装乾燥装置
において、（ａ）前記複数の遠赤外線パネル式ヒータの
内、上部に位置する遠赤外線パネル式ヒータの出力を制
御する上部出力制御装置と、（ｂ）前記複数の遠赤外線
パネル式ヒータの内、下部に位置する遠赤外線パネル式
ヒータの出力を制御する下部出力制御装置と、を含むも
のが提案された（特開昭６３−１０４６８１号）。

このようにすれば、被塗装部材．に対面し且つ少なくと
も上下方向において面状に配列された複数の遠赤外線パ
ネル式ヒータの内の上部のものが上部出力制御装置によ
り出力制御され、下部のものが下部出力制御装置により
出力制御されるので、被塗装部材の上部および下部の加
熱状態に応じて上部および下部に位置する遠赤外線パネ
ル式ヒータの出力を設定し或いは制御することにより、
乾燥領域中の被塗装物の温度分布を好適に改善すること
ができる。

［発明が解決しようとする課題］特開昭６３−１０４６８１号で提案された装置で主とし
て用いられている遠赤外線ヒータは電気パネル式のもの
であり、エネルギコストが嵩んでいた．なお、同号公報
第３頁にエネルギが蒸気であっても良いことが記載され
ているが、具体的な蒸気制御機構等は記載されていない
。

本発明は、炉内の温度分布が自由に設定でき、エネルギ
コストも低廉である遠赤外線加熱炉を提供するものであ
る。

［課題を解決するための手段］本発明の請求項（１）は、被加熱部材を加熱するための
加熱炉であフて、該加熱炉には独立して制御される複数
のヒータが設置箇所を異ならせて設置された遠赤外線加
熱炉において、該ヒータは放熱パイプの放熱面に遠赤外
線放射材料が被覆されたスチーム式ヒータであり、該放
熱バイブには、炉内温度及び設定温度に応じてスチーム
流量を制御する制御弁を介してボイラが接続されており
、かつ炉壁には排気ファンが設けられていることを特徴
とするものである．請求項（２）は、請求項（！）において炉内減圧用減圧
装置を僅えたものである。

［作用］請求項（１）の発明にあっては、制御弁を開度調節する
ことによりヒータ出力を制御できる。これにより、炉内
の各箇所における投入加熱エネルギを所望通りに制御で
きる．また、熱源はスチームであり、エネルギコストが
低廉である．請求項（２）のように構成すると、空気加
熱に伴う熱ロスが減少される．［実施例］以下、図面に基いて実施例を説明する。

第１図は実施例装置の一部破断斜視図であり、炉体１内
に被加熱部材２を通過させるための搬送装置（図示略）
が設けられている．この炉体１の天井部には天井部スチ
ームヒータ３が設けられ、側壁部には側部スチームヒー
タ４．５が設けられている．炉体１にはこれらスチーム
ヒータ３．４，５に供給されるスチームを制御するため
のスチームコントロールユニット６と制御盤７が設けら
れている。また、炉体１の天井部には排気ファン８が設
けられている。

なお、スチームコントロールユニットはスチーム配管９
を介してスチームボイラ（図示略）に接続ざれている．
また、炉体１内には炉内温度（雰囲気温度や被加熱部材
２の表面温度）を測定するためのセンサが設けられてお
り、センサの出力値は制御盤７に入力されている．制御
盤７には炉内の被加熱部材２の加熱プログラムの設定器
が設けられている。

前記スチームヒータ３，４．５は、それぞれ炉体１の長
手方向に延在する１対のヘッダ管３ａ，４ａ，５ａと、
該１対のヘッダ管を橋絡するように炉体幅方向又は高さ
方向に配設された放熱バイブ３ｂ．４ｂ，５ｂを備えて
おり、該放熱パイプ３ｂ，４ｂ，５ｂの表面には遠赤外
線の放射材料が被覆されている（なお、ヘッダ管３ａ，
４ａ，５ａにも同様の被覆を施しても良い．）このよう
に構成された加熱装置において、被加熱部材２は炉体１
の長手力向に順次送られ、その途中においてスチームヒ
ータ３，４．５から放射される遠赤外線により十分に加
熱される．この場合、各スチームヒータ３，４．５は独
立して出力制御可能であり、被加熱部材２の側面や上面
に入力される輻射エネルギを各面ごとに制御できる．また、この際の炉内温度や被加熱部材２の表面温度がセ
ンサにより検出され、検出温度が設定プログラムの温度
に合致した温度となるようにスチームコントロールユニ
ット６が作動されるので、被加熱部材２を設定プログラ
ムに正確に従つて加熱することができる。

この加熱により被加熱部材２等から蒸発した気体等は、
排気ファン８により炉外に排出される。

なお、上記実施例装置を用いて木製家具やアオリ板の塗
装乾燥を行なったところ、従来の熱風乾燥炉に比べ、１
／２〜１／３程度の時間で乾燥が行なえた．また、熱風
乾燥炉の如く炉内に熱風が流通されることもないので、
炉内雰囲気が塵芥のない清浄なものとなり、塗膜面が汚
れることも全くなかフた．さらに、熱源としてスチームを採用しており、エネルギ
コストも低廉であった。

上記実施例では、スチームヒータを天井部及び側壁部に
別々に設けたが、本発明では例えば炉体１の入口側と出
口側とに別々にスチームヒータを配設するなど、スチー
ムヒータの加熱対象区域の区画は任意である。

本発明では、必要に応じ、炉内を減圧するための減圧装
置を付設しても良い．減圧の程度は、５０ｔｏｒｒ以下
とりわけ２０〜３０ｔｏｒｒの炉内圧になるようにする
のが好適である．このように減圧すると、空気加熱に伴
う熱ロスが著しく減少される．木発明において、遠赤外線放射材料としては特に制限は
なく、各種の遠赤外線放射セラミックスを用いることが
できる．また被覆層の厚さにも特に制限はなく、ヒータ
１の大きさ、性能、要求特性、被覆層の強度等を勘案し
て、一般には０．０１〜０．５ｍｍ程度の範囲で適宜決
定される。

このような遠赤外線放射材料の被覆層は、遠赤外線放射
材料を刷毛塗り又はスプレー塗装等により鋼製円管等の
基体表面に塗布し、これを加熱乾燥又は焼結することに
より、あるいは遠赤外線放射材料を溶射することにより
、容易に形成することができる．なお、図に示すスチームヒータ３．４．５は−実施例で
あって、本発明は何ら図示のものに限定されるものでは
ない。

例えば、ヘッダ管と放熱パイプとの接続形態を変えるこ
とにより、図示の平面状のヒータに限らず、様々な形状
のヒータとすることができる。

ヘッダの断面は円形に限らず矩形あるいは半月状でも良
く、また、放熱管も円管に限らず断面矩形の所謂角パイ
プであっても良い．また、フィン付管を用いても良い．
角バイブを用いた場合には、放熱面が略平面状となり、
放熱効率が高められるという利点がある．また、フィン
付管の場合にも、放熱面積がフィンの面積分だけ増える
ため、放熱効率が高められる．第２図は好適な一例に係るスチームヒータ２０の正面図
、第３図は第２図のＩＩＩ　−　ＩＩ線断面図である。

このスチームヒータ２０は１対のヘッダ管２１．２２の
間に放熱管２３が架設されたものである．この放熱管２
３は両端側が小径部２３ａとなっており、中央部が拡径
した胴体状の大径部２３ｂとなっている．このスチーム
ヒータ２０においては、大径部２３ｂ同志の間が狭まり
（例えば５ｍｍ以下、とりわけ２〜３ｍｍ程度）、スチ
ームヒータ全体としての放熱面積が大きくなるという効
果が奏される。

第３図では小径部２３ａと大径部２３ｂとが同軸的に設
けられているが、本発明では第４図の如く、小径郎２３
ａの内面と大径部２３ｂの内面とが連続した面２３Ａを
形成するようにしても良い。このように連続面２３Ａを
形成すると、放熱管２３内の凝縮水等がヘッダ管２１．
２２へ向って流れ易くなるという効果が奏される。第４
図のスチームヒータは、特に被加熱物体の底面を加熱す
るように配設されるのに好適であるが、被加熱物体の上
面や側面を加熱するように配設されても良いことは明ら
かである。なお、第３図に示した構成のスチームヒータ
は、被加熱物体の上面又は側面を加熱するように配設さ
れる場合に好適である。

なお、第２〜４図のスチームヒータ２０にあっては、小
径部２３ａをヘッダ管２１．２２に溶接する場合、溶接
の長さ（ビードの長さ）が短いと共に、小径部２３ａの
周囲にスペースが存在するところから、溶接が簡単に行
なえるという効果が奏される。

本発明において、遠赤外線放射材料の被覆層としては、
比較的低温の加熱乾燥により容易に硬化させることがで
き、しかも金属基体に強固に付着させることができるな
どの利点を備えることから、次の方法により形成したも
のが好ましい．即ち、遠赤外線放射セラミックス粉末２
０〜９０重量％、第一燐酸アルミニウム塩粉末５〜２０
重量％及び平均粒径５０〜８００μｍの骨材５〜７５重
量％を配合してなる粉体原料１００重量部と、水ガラス及び／又はアルミナゾルと、必要に応じて希釈
剤とからなる液体原料と、を該液体原料中の固形分が前記粉体原料１００重量部に
対し５〜２５重量部となるように混合すると共に混練し
、ペースト状又はスラリー状と成し、これを鋼管等の放
熱管基体の表面に塗布し、常温ないし３００℃以下の温
度で乾燥硬化させる方法である．以下に、このような遠赤外線放射材料の被覆層の形成方
法について説明する．なお、以下において、％は特記し
ない限り重量％を表す。

まず、遠赤外線放射セラミックス粉末２０〜９０％、好
ましくは４０〜７５％、第一燐酸アルミニウム塩粉末５
〜２０％、好ましくは１０〜２０％、及び骨材５〜７５
％、好ましくは５〜５０％を予め混合し、粉体原料とす
る．次に、水ガラス、アルミナゾル、又は、アルカリ珪
酸塩とアルミナゾルとの混合液、更に必要に応じて希釈
剤を加えたものを液体原料として調製し、前記粉体原料
に液体原料を、粉体原料１００重量部に対し、液体原料
中の固形分が５〜２５ｌ！量部となる割合で加え、所望
の粘度のペースト又はスラリーとする。

このようにして調製したペースト又はスラリーは、刷毛
塗りやスプレー塗装等で放熱パイプ等の表面に塗布した
後、常温ないし３００℃以下の低温で乾燥して硬化させ
る。

この場合、遠赤外線放射セラミックス粉末としては、通
常用いられるもので良く、特に制限はないが、例えばジ
ルコニア、アルミナ、チタニア、その他遷移金属酸化物
系セラミックス等の粉末が挙げられる。これらのうちで
も遷移金属酸化物を５０重量％以上含むものが好ましい
．この遠赤外線放射セラミックス粉末の粒度は、骨材の
粒度よりも小さいものとし、かつなるべく細かいものが
好ましい。

第一燐酸アルミニウム塩粉末としては、トリポリリン酸
アルミニウム粉末等が好ましい．骨材としては、シャモ
ット、焼結アルミナ、焼結ジルコニア等のセラミックス
の粗粒や、珪砂、官母等の天然鉱物等の無機買骨材が挙
げられ、その平均粒径は５０〜８００μｍ１好ましくは
、２００〜６００ｐｍのものとする。

水ガラスとしては、各種の市販のソーダ水ガラス、カリ
水ガラス等で、用途に合う種類のものを適宜選択して用
いる。また、アルミナゾルは、アルカリ珪酸塩の白華現
象を抑制したい場合に用いるのが好ましい。

希釈剤としては、コロイダルシリカ、水又はアルコール
等が挙げられる．なお、製造過程における原料ペースト又はスラリーの粘
度調節、あるいは、得られる遠赤外線放射材料の耐水性
の向上等のために、必要に応じて、層状構造を有するカ
オリン、粘土、タルク等の充填材を原料中に配合するこ
ともできる。

このように第一燐酸アルミニウム塩、水ガラス、アルミ
ナゾル等を用いることにより、常温ないし３００℃以下
の比較的低温度の加熱乾燥で被覆層を形成することがで
きる．また、第一燐酸アルミニウム塩は耐水性を高め、白華を
抑制すると共に、材料の熱膨張率を金属の熱膨張率に近
づけるという効果がある。

このようにして形成させた被覆層の放熱管基体への付着
性は極めて強固である．しかも骨材添加により、形成される被覆層外表面が粗と
なり、その表面積を大きくすることができる．更に骨材
の添加により、ひび割れ、欠け，被覆層の脱落等を防止
することもできる．このようにして遠赤外線放射セラミ
ックスを用いて製造されるスチームヒータは、前述した
スチームヒータの利点に加え、 ■　放熱体が熱的、化学的に安定なセラミックスで被覆
されたものであるため、耐久性に優れる。

■　加熱、乾燥時間が短縮され、生産性が向上する。

■　既存のスチームヒータについて容易に被覆すること
がで診る。

等の効果を有し、粉体乾燥、印刷面乾燥、石膏ボード、
合板の乾燥、塗装面乾燥、布の乾燥、ウエブ材料の乾燥
等、様々な加熱ないし乾燥工程等に幅広く利用すること
ができる。

［発明の効果］以上の通り、本発明の請求項（１）、（２）の遠赤外線
加熱炉によると、次の如き各種の効果が臭される。

■　温度分布が自由に設定でき、加熱された後の物品の
品質を向上できる。

■　スチームヒータによる加熱のため、品温がおさえら
れ、過熱防止できる。また、雰囲気温度も低くてすむ． ■　熱風循環のためのファンが不要である．（ただし、
本発明ではこの熱風循環ファンを併用しても良い．） ■　スチーム源として各種のものを採用できる。

例えばプロセススチームや、廃材を燃料とするボイラの
スチーム等が利用できる。

請求項（２）によると、熱ロスが減少し、加熱効率が向
上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例を示す斜視図である。第２図はスチーム
ヒータ２０の正面図、第３図及び第４図はスチームヒー
タの断面図である．１・・・炉体、３，４，５．２０・・・スチームヒータ、８・・・排気
ファン。代理人　　弁理士　　重　野　　剛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被加熱部材を加熱するための加熱炉であって、該
加熱炉には独立して制御される複数のヒータが設置箇所
を異ならせて設置された遠赤外線加熱炉において、該ヒータは放熱パイプの放熱面に遠赤外線放射材料が被
覆されたスチーム式ヒータであり、該放熱パイプには、
炉内温度及び設定温度に応じてスチーム流量を制御する
制御弁を介してボイラが接続されており、かつ炉壁には排気ファンが設けられていることを特徴と
する遠赤外線加熱炉。
（２）加熱炉内を減圧する減圧装置を備えたことを特徴
とする請求項（１）の遠赤外線加熱炉。