JPH0421828Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は電着塗装装置その他の冷却、加熱に使
用する蒸発熱と凝縮熱を効果的に利用して温度制
御を図つたヒートポンプシステムに関する。

「従来の技術」 従来より電着塗装装置においては湯洗、脱脂、
化成処理等の前処理工程においては円滑且つ速や
かな前処理を可能にする為に、前記前処理用の処
理液を60〜70℃に加温制御する必要があり、一方
電着槽内では塗料液を通電しながら前記前処理終
了後の被塗装体に塗装処理を施す為に温度上昇が
生じ易く而も該温度上昇を放置したままでは適正
の塗装処理が不可能になる為に、前記電着槽内の
塗料液を30℃前後の温度に冷却制御させる必要が
ある。

そしてかかる加温制御と冷却制御は従来は夫々
独立した（冷）熱源を用いて行つていたが、この
ような独立した熱源を用いる事は熱効率の面から
合理的でない為に、ヒートポンプサイクルにおけ
る蒸発熱（冷却）と凝縮熱（加熱）を効果的に利
用して電着槽と前処理工程槽の温度制御を図つた
電着塗装装置が提案されている。（特公昭6033914
号他） そしてかかるシステムを円滑に作動させる為に
はヒートポンプサイクルの蒸発側と凝縮側の熱バ
ランスとともにその負荷変動を円滑に吸収し得る
事が必要である。

かかる要請を満足する為に、前記電着槽の塗料
液と熱交換を行う流体をヒートポンプサイクルの
蒸発熱により冷却させ間接的に塗料液の冷却を行
うとともに、前記流体の流路回路に側路を設け、
ここにクーリングタワー又ヒーテイングタワーと
して機能する外気熱交換器を置いた技術が本出願
人等より開示されている。（特公昭61−60918号） 「考案が解決しようとする課題」 しかしながらかかる手段を講じてもヒートポン
プサイクルの成績効率の向上の面より、又前記電
着塗装装置の温度制御の面より尚種々の問題があ
る。

例えば前記従来技術においては、塗料液の温度
制御の変動を防止する為に、前記塗料液と蒸発熱
源との間に流体を介在させ、該流体の緩衝効果を
もたせているが、このような構成を取ると塗料液
循環経路と冷媒循環サイクルに加えて、その間に
流体循環経路と熱交換器が別異に必要とし、結果
として装置の大型化とともに前記流体循環経路を
介在させる為その分熱交換効率も低下する。

更に前記従来技術においては、電着槽の負荷が
小さくなりヒートポンプの熱源としての熱量に不
足が生じた場合の対策として前記流体の流路回路
に側路を設け、ここにクーリングタワー又ヒーテ
イングタワーとして機能する外気熱交換器を設け
ているが、前記被熱交換体として機能する流体に
は液体を用いている為に、これを外気のような気
体と熱交換させても熱交換効率を大にする事が出
来ず、結果として前記対策が十分実施出来ない。

本考案はかかる従来技術の欠点に鑑み、本出願
人が先に開発した電着塗装装置においてヒートポ
ンプシステムの改良を図る事を目的とする。

即ちより具体的には前記熱負荷変動が生じた場
合においても、目的の冷却、加熱の温度制御を精
度よく行いつつ該温度制御を行うヒートポンプサ
イクルの成績効率が一層の向上を図つた電着塗装
装置におけるヒートポンプシステムを提供する事
を目的とする。

「課題を解決する為の手段」 本考案の第１の特徴とする所は、電着槽の塗
料液とヒートポンプサイクルの冷媒の蒸発熱と
を直接熱交換可能に構成した点にある。

この結果前記従来技術のように流体経路を介
在させる事がない為に、装置の小型化とともに
熱交換効率が大幅に向上するがこのように冷媒
と塗料液を直接熱交換させる事は、冷媒の蒸発
潜熱（−５〜−20℃）と塗料液の制御温度（略
30℃）間が温度差を有する為にその制御が困難
である。

そして本考案はかかる欠点を解消する為に前
記蒸発器を挟んでヒートポンプサイクルの上流
側と下流側の夫々の冷媒について温度と圧力の
安定化を図つてものである。

即ち、その第１点は塗料液の熱交換を行う蒸
発器に供給される冷媒の温度の変動を極力防止
する事にある。

即ち本考案は、その凝縮側で行われる電着塗
装用前処理工程槽の処理液とヒートポンプサイ
クルの凝縮熱との熱交換を直接行う事なく第２
の流体経路を介して行つた点にある。これによ
り前記処理液に熱変動が生じても第２の流体が
緩衝的機能を果す。

又前記第２の流体を前記凝縮熱自体で所定温
度にまで上昇されるのではなく単に予備的加熱
に用いる為に、冷媒熱負荷の一層の均等化が図
れる。

又前記凝縮を予備的加熱に用いる事はその分
凝縮潜熱を低くする事が出来、これによりヒー
トポンプサイクルの成績効率を向上させる事が
出来る。

次に前記第２点は前記塗料液を熱交換後の蒸
発冷媒の温度を安定化させた点にある。

この為本考案は、前記蒸発器通過後の低圧側
管路に側路を介してエバポレーテイブコンデン
サ（以下エバコンという）を設け前記電着槽の
負荷変動の緩衝手段として機能させている。

即ちエバコンを用いたが故に、電着槽内の被
塗装体の負荷温度が変動した場合でもヒートポ
ンプサイクルの低圧側管路の側路に設けたエバ
コンに冷媒を流すことにより圧縮機に導入され
る冷媒の温度や圧力は外気と対応させてほぼ一
定にさせる事が出来、結果として圧縮機の運転
効率の向上とともにヒートポンプサイクルの安
定化に寄与し得る。

この結果、前記と併せてヒートポンプサイ
クル自体の圧力（温度）変動が一層抑制される
為に、前記塗料液の温度制御の容易化とともに
熱負荷である被塗装体の負荷変動をも容易に緩
衝させる事が出来る。

又ヒートポンプサイクル自体の圧力変動を抑
制し得る事は、併せて成績効率も向上する。

又特に本考案は前記従来技術のように液気接
触ではなく、一般に高圧側凝縮器に用いるいわ
ゆるハエコンを低圧側回路に設け、蒸発冷媒と
いう気体とエバコン内の蒸発水とのいわゆる気
液接触である為に、蒸発器側で多少の熱変動が
生じてもこれを完全に抑制する事が出来、前記
効果を一層円滑に達成し得る。

「実施例」 以下、図面を参照して本考案の好適な実施例を
例示的に詳しく説明する。ただしこの実施例に記
載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、
この考案の範囲をそれのみに限定する趣旨ではな
く、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本考案の実施例に係る電着塗装装置の
概略図を示し、電着槽１の塗料液を循環させる経
路Ａ、温洗槽兼脱脂槽として機能する前処理槽２
内の処理液を循環させる経路Ｂ、冷凍兼ヒートポ
ンプサイクルＣ、及び該サイクルＣと処理液循環
経路間に介在させた加熱温水経路（第２の流体経
路）Ｄからなる。

そして先ず電着槽１側の経路について説明する
に、塗料液循環経路Ａは管路２２，ポンプ２３、
及び塗料熱交換６から構成され、一方ヒートポン
プサイクルＣは、ヒートポンプ用圧縮機３、吐出
管１６、凝縮器５内に内装された流体熱交換器
７、高圧液管１７、自動膨張弁１４、塗料熱交換
器６内に内装された蒸発器４及び吸入管１５から
構成され、ひして吸入管１５の途中経路に電気三
方調節弁１８及び側路４１を介して、エバコン９
が接続されている。

エバコン９は、外気熱源と熱交換される蒸発水
２０がポンプ２１より噴射口４４よりスプレーし
ながら蒸発冷媒と熱交換され、蒸発冷媒の凝縮作
用を行う。尚３９は液分離器である。

次に前処理槽２側の経路について説明するに、
処理液循環経路Ｂは管路２５、ポンプ２４、及び
塗料熱交換器２７，２６から構成され、一方加熱
温水経路Ｄは負荷調整温水槽１０、ポンプ２９、
吐出管路３１、熱交換器２６、戻入管路３５及び
ヒートポンプ凝縮器５と熱交換される温水熱交換
器７からなり、そして前記吐出管路３１の途中に
は電気三方調節弁３３が取付けられ、バイパス管
路３４を介して戻入管路３５と直接連通可能に構
成している。

負荷調節温水槽１０は、仕切板１１により導入
側水槽１２と加熱側水槽１３に分割され、導入側
水槽１３に分割され、導入側水槽１２側の温水が
順次加熱側水槽１３側にオーバフローされて供給
可能に構成されている。

そして導入側槽１２には温水熱交換器７とポン
プ３０及びリターン管４２により閉回路が形成さ
れ、該水槽内の温度を50℃前後に一定に維持、言
い換えれば凝縮器５よりの吐出冷媒の安定化を図
つている。

加熱側水槽１３側には、ボイラ８、加熱管２
８、ポンプ４３からなる加熱回路を形成し、導入
側水槽１２側より供給された温水を65〜70℃前後
に加熱している。

次にかかる実施例の作用を説明する。

電着槽１内の塗料液は前記循環経路Ａを循環し
ながら、熱交換器６内の蒸発器４と接触し自動膨
張弁１４により膨張した蒸発冷媒と直接接触し、
前記塗料の冷却を行う。

従つて本実施例によれば塗料と冷媒間が直接熱
接触する構成を取る為に、前記両者を間接的に熱
接触させる従来装置に比較して５〜10℃以上の温
度差が縮小できることになる。従つてヒートポン
プサイクルＣの蒸発温度は５℃以上高くとること
ができ、その分成績係数が良好となり、而も余分
な流体経路や熱交換器が省略することができる為
にシステムの小型化と製造コストの低減も可能と
なる。

そして前記塗料液と熱交換終了後の蒸発冷媒は
吸入管１５を通つて圧縮機３内に導入される訳で
あるが、この際前記電着槽１内の被塗装体の熱負
荷が変動し、電着槽１の負荷が小となつた場合に
は蒸発器４から出る冷媒の圧力及び温度が下りヒ
ートポンプサイクル側の加熱容量が不足する場合
は、電気三方調節弁１８により側路４１に設けた
エバコン９に冷媒が流し、エバコン９が外気熱を
吸熱してヒートポンプ側の熱源に不足を生じさせ
ないようにする。

又電着槽１の負荷が大きく冷媒の圧力及び温度
が上がつた場合にも側路４１に設けたエバコン９
に冷媒を流し外気との熱交換により冷媒の圧力及
び温度を下げる。

即ちかかる実施例によれば圧縮機３に導入され
る冷媒の温度や圧力は外気と対応させてほぼ一定
になるようにした為に、その圧縮機の運転効率の
向上とともにヒートポンプサイクルＣの安定化に
寄与し得る為に、成績効率が向上する。

又ヒートポンプサイクルＣが安定化する事は、
塗料液の制御温度と温度差の大なる蒸発冷媒と熱
交換を行う場合でもその分電着槽１内の温度制御
が容易になる。

次に前処理槽２側の温度制御動作について説明
する。

加熱側水槽１３より供給された65℃前後の加熱
水が熱交換器により処理液と熱交換された後、戻
入管路３５を通つて温水熱交換器内でヒートポン
プの凝縮熱と熱交換され導入側水槽１２に戻入さ
れるが、この際前記温水熱交換器５とポンプ３０
及びリターン管４２により閉回路が形成されてい
る為に、前記蒸発器４側の塗料液の負荷変動が生
じた場合においても前記閉回路を利用して適宜
量、導入側水槽１２内の温水をリターンする事に
より該水槽内の温度を50℃前後に一定に維持する
事が出来、これにより凝縮器５より蒸発器４に供
給される吐出冷媒の一定化を図り、前記塗料液の
温度制御が一層精度よく行われるように構成して
いる。前記凝縮器５は温度の低い戻入管路側に設
置しており導入側水槽に連通している。

又前記凝縮熱による加熱は予備的加熱である為
に、温度変更が多少生じても問題はなく而も加熱
水（65℃）に比較してその温度を55℃より低い温
度に設定する事により、凝縮温度もこれに対応し
て55〜60℃以下に設定する事が出来、その分圧縮
機の動力エネルギの低減とヒートポンプサイクル
Ｃの成績係数が良好となる。

そして導入側水槽１２に供給された温水はオー
バフローされて加熱側水槽１３側に供給された
後、ボイラ、蒸気管等からなる加熱回路により65
〜70℃前後に加熱し前記動作を繰り返す。

「考案の効果」 以上記載した如く、本考案によればヒートポン
プサイクルの蒸発冷媒を塗料と直接熱交換可能に
構成する事により消費熱エネルギーの大幅低減と
ヒートポンプサイクルの成績係数の向上、更には
装置の小型化と省部品点数化を図るとともに、特
に精度よい温度制御が要求される塗料液と、温度
差の大きい蒸発冷媒とを接触させた場合において
も容易に温度制御が可能なように、前記ヒートポ
ンプサイクルＣ内の温度及び圧力バランスの安定
化を図る事が出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係るヒートポンプシ
ステムの概略図を示す。 １……電着槽、２……前処理槽、３……ヒート
ポンプ圧縮機、４……蒸発器、５……凝縮器、９
……エバポレーテイブコンデンサー、８……ボイ
ラ、１０……負荷調節温水槽。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電着槽の塗料液を循環させる循環経路中に直接
   介在させた蒸発器と、電着塗装用前処理工程槽の
   処理液と熱交換する流体の予備加熱を行なう凝縮
   器とにより冷凍兼ヒートポンプサイクルを構成す
   ると共に、 前記蒸発器通過後の冷媒管路に側路を介してエ
   バポレーテイブコンデンサを設け、 一方前記凝縮器の凝縮熱により加温した流体を
   実質的に閉回路で循環する予備加熱サイクルと、
   該予備加熱サイクルの一部をなす液貯溜部より供
   給された予備加熱液をボイラー又は蒸気管その他
   の第２の熱源により所定温度まで加温した後、前
   記前処理工程槽の処理液と熱交換する本加熱サイ
   クルとを設けた事を特徴とする電着塗装装置にお
   けるヒートポンプシステム。