JP7192644B2 - 加熱システム - Google Patents

Description

本発明は、加熱システムに関するものである。

従来より、加熱対象物に対して熱風を高速で噴出させる装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１－１４４４２６号公報

ところで、加熱対象物であるワークの腐食を防止するためワークに塗料を塗布した後、熱風を高速で吹き付ける加熱システムがある。

この加熱システムは、図８に示すように、ワーク９００を所定温度の空気で急速に加熱する急速加熱炉８００と、急速加熱炉８００で加熱されたワーク９００を、所定温度よりも低い温度の空気で時間をかけて加熱する不図示の焼付炉を備えている。この加熱システムは、ワーク９００を支持するワーク支持部８１０と、急速加熱炉のワーク支持部８１０を焼付炉に搬送する搬送チェーン８２０と、を有し、急速加熱炉８００内のワーク９００は急速加熱炉８００内で急速加熱された後、搬送チェーン８２０によって焼付炉に搬送される。

この加熱システムは、中央に貫通する貫通孔９０１が形成されたワーク９００を加熱する。このような加熱システムでは、ワーク９００に向けて熱風を吹き付ける際に熱風が貫通孔９０１を通過してしまうと無駄が生じワーク９００全体を効率よく加熱できない。

このため、この加熱システムでは、まず、蓋状の蓋部材８３１と、蓋部材８３１から上下方向下側に突出する凸部８３２と、を有する内径部挿入冶具８３０をワーク９００の上下方向上側に配置する。次に、凸部８３２をワーク９００の貫通孔９０１に挿入するよう内径部挿入冶具８３０を下側に移動させる。そして、この状態で、ワーク９００の上下方向下側からワーク９００に向けて熱風を吹き付けるようにしている。これにより、熱風がワーク９００の貫通孔９０１を通過することなくワーク９００全体に吹き付けられる。

上記した加熱システムは、ワーク９００の上側からワーク９００の貫通孔９０１に内径部挿入冶具８３０を挿入する機構を備える必要があるためシステムが大型になってしまうといった問題がある。また、ワーク９００を高速加熱するたびに内径部挿入冶具８３０を上下させる必要があるので構成が複雑である。

本発明は上記点に鑑みたもので、加熱炉の小型化を図るとともに加熱炉の構成を簡素化することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、貫通孔（１０１）が形成されたワーク（１００）に加熱された空気を吹き付ける加熱システムであって、ワークを支持するワーク支持部（２２１）と、空気が流れる流路形成部（３２１）と、流路形成部の内部に配置される整流ノズルであって、前記貫通孔に前記流路形成部が対向したときに、流路形成部を流れる空気をワーク支持部に支持されたワークの貫通孔より径方向外側に案内する整流ノズル（３２）と、流路形成部、ワーク支持部および整流ノズルを内部に配置した加熱炉（１０）と、を備えている。

上記した構成によれば、加熱された空気が流れる流路形成部の内部に流路形成部を流れる空気をワーク支持部に支持されたワークの貫通孔より径方向外側に案内する整流ノズルが設けられているので、加熱炉の小型化を図るとともに加熱炉の構成を簡素化することができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施
形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

一実施形態に係る加熱システムの上面図である。 図１中のII矢視図である。 炉内パレットの外観図である。 急速加熱ユニットの外観図である。 急速加熱ユニットの概略断面図である。 整流ノズルの外観図である。 急速加熱ユニットでワークが加熱される様子を示した図である。 課題を説明するための図であって、蓋部材から上下方向下側に突出する凸部を有する内径部挿入冶具を備えた加熱システムの構成を示した図である。

一実施形態に係る加熱システムについて図１～図７を用いて説明する。本加熱システムは、加熱対象物であるワークに塗布された塗料を乾燥させるための高速加熱と、ワークに塗布された塗料を硬化させる焼付けを行う。本加熱システムは、中央に貫通する貫通孔が形成されたワークを加熱する。本実施形態のワークは、電磁クラッチのロータとなっている。

本加熱システムは、図１～図２に示すように、加熱炉１０、搬送ユニット２０および急速加熱ユニット３０を備えている。

加熱炉１０は、ワークを加熱する空間を形成している。加熱炉１０の上面は、断熱材によって構成されている。加熱炉１０の上面には、第１撹拌ファン１１、第２撹拌ファン１２、第３循環ファン１３、第４循環ファン１４、第１ヒータ１７、第２ヒータ１８および流路形成部１６が取り付けられている。第１ヒータ１７および第２ヒータ１８は加熱部に相当する。

第１撹拌ファン１１は、加熱炉１０内における第１撹拌ファン１１の周囲の空気を攪拌させる。第１撹拌ファン１１の動作によって図１の矢印ＦＬ１に示すような空気流れが発生する。

第２撹拌ファン１２は、加熱炉１０内における第２撹拌ファン１２の周囲の空気を攪拌させる。なお、図１では、第２撹拌ファン１２を省略してある。第２撹拌ファン１２の動作によって図１の矢印ＦＬ２に示すような空気流れが発生する。

第３循環ファン１３は、加熱炉１０内における第３循環ファン１３の周囲の空気を攪拌させる。第４循環ファン１４は、加熱炉１０内における第４循環ファン１４の周囲の空気を攪拌させる。第３循環ファン１３および第４循環ファン１４の動作によって図２の矢印ＦＬ３、ＦＬ４に示すような空気流れが発生する。

第３循環ファン１３および第４循環ファン１４は、それぞれ回転するファンを有し、ファンの軸方向から吸い込んだ空気をファンの径方向外側へ噴き出す。第３、第４循環ファン１３、１４から吹き出された空気は、流路形成部１６を通って第１ヒータ１７および第２ヒータ１８に導かれる。

第１ヒータ１７および第２ヒータ１８は、それぞれ流路形成部１６を通って導入された空気を加熱するヒータ装置である。第１ヒータ１７および第２ヒータ１８は、電気ヒータによって構成されている。

第１ヒータ１７および第２ヒータ１８によって加熱された空気の大半は、第３、第４循環ファン１３、１４に吸い込まれ、流路形成部１６を通って、再度、第１ヒータ１７および第２ヒータ１８に導かれる。そして、再度、第１ヒータ１７および第２ヒータ１８によって加熱される。

搬送ユニット２０は、搬送チェーン２１、炉内パレット２２、ギヤ２３、支持部材２４と、を有している。搬送ユニット２０は、ギヤ２３の回転に伴って搬送チェーン２１に取り付けられた炉内パレット２２に取り付けられたワークが搬送ユニット２０の前端から後端に向けて搬送されるようになっている。

本実施形態の搬送ユニット２０は、２つの搬送チェーン２１を有している。２つの搬送チェーン２１は、それぞれ搬送ユニット２０の前端と後端に設けられた複数のギヤ２３に巻き掛けられている。２つの搬送チェーン２１は、搬送ユニット２０の前端と後端に設けられたギヤ２３に所定の間隔を空けて並ぶように巻き掛けられている。

支持部材２４は、搬送チェーン２１およびギヤ２３を支持する。支持部材２４は、さらに、搬送チェーン２１のたるみを防止する複数のローラを有している。

ギヤ２３は、不図示のモータによって回転する。ギヤ２３の回転に伴って複数のギヤ２３に巻き掛けられた搬送チェーン２１が周回する。

炉内パレット２２は、２つの搬送チェーン２１を跨ぐように取り付けられている。炉内パレット２２は、図３に示すように、長方形を成す板状部材２２０と、板状部材の長手方向に直線状に配置された６個のワーク支持部２２１と、を有している。

ワーク支持部２２１は、３本のワーク受け２２２、円環状の整流冶具２２３、カバー２２４および支持部２２５を有している。３本のワーク受け２２２、整流冶具２２３および円環状のカバー２２４は同心円状に配置され、支持部２２５によって支持されている。

ワーク受け２２２は、それぞれ棒状を成しており、鉛直方向に延びるように配置されている。各ワーク受け２２２は、後述するワーク１００を上下方向下側から支持する。

整流冶具２２３は、円筒状を成している。整流冶具２２３は、上下方向に延びるように配置されている。

カバー２２４は、板状部材２２０の上面に沿って拡がるフランジ部２２４ａと、フランジ部２２４ａから立設された円環状の筒状部２２４ｂを有している。筒状部２２４ｂは、ワーク１００の外周を覆うように形成されている。

急速加熱ユニット３０の構成を図４～図５に示す。なお、図５には、急速加熱ユニット３０とともに炉内パレット２２も示してある。

急速加熱ユニット３０は、６つのダクト３１ａ～３１ｆ、ダクト部材３１および吹出部３２を有している。

ダクト３１ａ～３１ｆは、筒状を成している。ダクト３１ａ～３１ｆは、図示しない熱源と接続される。ダクト３１ａ～３１ｆには、それぞれ熱源から加熱された高温の空気である熱風が導入される。

ダクト３１ａ～３１ｆは、ダクト部材３１と接続されている。また、ダクト部材３１の内部には、ダクト３１ａ～３１ｆと、６つのワーク支持部２２１と対応する６つの流路形成部３２１との間を連結する流路が形成されている。

ダクト部材３１の上面には、６つの吹出部３２が固定されている。６つの吹出部３２は、それぞれダクト部材３１の上面に配置されている。

吹出部３２は、流路形成部３２１、フランジ部３２２、整流ノズル３２３および支持部３２４を有している。

流路形成部３２１は、筒状を成している。流路形成部３２１は、ダクト部材３１からの空気が流れる空気流路を形成している。流路形成部３２１は、炉内パレット２２のワーク受け２２２より上下方向下側に配置されている。流路形成部３２１は、ダクト部材３１からの空気をワーク支持部２２１に支持されたワーク１００に向けて熱風を吹き出す。

フランジ部３２２は、吹出部３２をダクト部材３１に固定するためのものであり、ダクト部材３１の上面に拡がるように形成されている。

整流ノズル３２３は、流路形成部３２１の内部で、かつ、流路形成部３２１の上下方向上端部に配置されている。整流ノズル３２３は、支持部３２４により流路形成部３２１に支持されている。

整流ノズル３２３は、図６に示すように、円錐形状を成す円錐形状部３２３ａと、筒状を成す筒状部３２３ｂと、を有している。円錐形状部３２３ａおよび筒状部３２３ｂは一体化されている。

整流ノズル３２３は、円錐形状部３２３ａの先端が上下方向下側を向くよう支持部３２４によって支持されている。すなわち、円錐形状部３２３ａは、ワーク支持部２２１との距離が短くなるにつれて拡径するよう配置されている。

整流ノズル３２３は、流路形成部３２１を流れる熱風をワーク支持部２２１に支持されたワーク１００の貫通孔１０１の径方向外側に案内する。

６つのダクト３１ａ～３１ｆには、それぞれ図示しない熱源から加熱された高温の空気である熱風が導入される。そして、６つのダクト３１ａ～３１ｆに導入された熱風は、それぞれ対応する６つの流路形成部３２１を通って、各ワーク支持部２２１に設置されたワーク１００に吹き付けられる。

この際、流路形成部３２１の内部に配置された整流ノズル３２３により流路形成部３２１を流れる空気がワーク支持部２２１に設置されたワーク１００の貫通孔１０１の径方向外側に案内される。

次に、本加熱システムによるワーク１００の加熱処理について図７を用いて説明する。まず、作業者は、搬送ユニット２０の前端側に配置された炉内パレット２２に設けられたワーク支持部２２１にそれぞれワーク１００を設置する。この際、ワーク１００に形成されたＵ字状の溝部１０２に整流冶具２２３が入り込むようにワーク１００を設置する。

次に、作業者は、熱源から急速加熱ユニット３０のダクト部材３１に熱風を導入させる。これにより、ダクト部材３１からワーク支持部２２１に熱風が吹き出される。

次に、作業者は、操作部を操作して搬送ユニット２０のギヤ２３を回転させる。これにより、ギヤ２３とともに搬送チェーン２１が回転し、ワーク１００が設置された炉内パレット２２が急速加熱ユニット３０の上下方向上側に搬送される。

そして、ワーク１００が設置された炉内パレット２２が急速加熱ユニット３０の上下方向上側に位置すると、ダクト部材３１からワーク支持部２２１に熱風が吹き付けられる。

この際、流路形成部３２１の内部に整流ノズル３２３が配置されているので、この整流ノズル３２３により流路形成部３２１を流れる空気がワーク支持部２２１に設置されたワーク１００の貫通孔１０１の径方向外側に案内される。したがって、図８に示したような内径部挿入冶具８３０を設けることなく、効率的にワーク１００を加熱することが可能となる。

そして、ワーク１００が設置された炉内パレット２２が急速加熱ユニット３０の上下方向上側よりも搬送ユニット２０の後端側に移動すると、ワーク支持部２２１に支持されたワーク１００が焼き付けされる。

この際、第１ヒータ１７および第２ヒータ１８によって加熱された空気と整流ノズル３２３を介してワーク１００に吹き付けられた空気の熱によって搬送ユニット２０によって搬送されるワーク１００が焼き付けされる。

なお、例えば、急速加熱炉で加熱されたワーク１００を焼付炉に搬送して焼き付けする構成では、途中でワーク１００の温度が低下してしまうが、本実施形態の加熱システムでは、途中でワーク１００の温度を低下させることなく焼き付けを行うことができる。

以上、説明したように、本加熱システムは、貫通孔１０１が形成されたワーク１００に加熱された空気を吹き付ける加熱システムであって、ワーク１００を支持するワーク支持部２２１を備えている。また、空気が流れる流路形成部３２１と、流路形成部３２１の内部に配置され、流路形成部３２１を流れる空気をワーク支持部２２１に支持されたワーク１００の貫通孔１０１より径方向外側に案内する整流ノズル３２３を備えている。また、流路形成部３２１、ワーク支持部２２１および整流ノズル３２３を内部に配置した加熱炉１０を備えている。

上記した構成によれば、加熱された空気が流れる流路形成部３２１の内部に流路形成部３２１を流れる空気をワーク支持部２２１に支持されたワーク１００の貫通孔１０１より径方向外側に案内する整流ノズル３２３が設けられている。したがって、加熱炉１０の小型化を図るとともに加熱炉１０の構成を簡素化することができる。

また、本加熱システムは、ワーク１００を支持するワーク支持部２２１を搬送する搬送ユニット２０と、ワーク１００の内部の空気を加熱する第１ヒータ１７および第２ヒータ１８を備えている。

そして、第１ヒータ１７および第２ヒータ１８によって加熱された空気と整流ノズル３２３を介してワーク１００に吹き付けられた空気の熱によって搬送ユニット２０によって搬送されるワーク支持部２２１に支持されたワーク１００が焼き付けされる。

このように、第１ヒータ１７および第２ヒータ１８によって加熱された空気だけでなく、整流ノズル３２３を介してワーク１００に吹き付けられた空気の熱を利用してワーク１００の焼き付けを行うことができる。

また、整流ノズル３２３は、ワーク支持部２２１との距離が短くなるにつれて拡径する円錐形状部３２３ａを有している。

このような円錐形状部３２３ａによりワーク１００の貫通孔１０１より径方向外側に案内することができる。

また、ワーク１００は、貫通孔１０１の径方向外側に貫通孔１０１の軸線方向に凹むリング状の溝部１０２が形成され、整流ノズル３２３から溝部１０２に向かって空気が吹き付けられるようにワーク支持部２２１に支持されている。そして、ワーク支持部２２１は、溝部１０２に向かって延びるリング状の整流冶具２２３を有している。したがって、溝部１０２を加熱しすぎないようにすることができる。

また、ワーク支持部２２１は、ワーク１００の外周を覆うカバー２２４を有している。したがって、加熱された空気がカバー２２４によってワーク１００の周囲に流出するのを防止することができる。

（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、電磁クラッチのロータをワークとして説明したが、ワークはロータに限定されるものではなく、例えば、電磁クラッチのステータをワークとすることもできる。

（２）上記第１実施形態の整流ノズル３２３は、円錐形状を成す円錐形状部３２３ａと、筒状を成す筒状部３２３ｂと、を有しているが、筒状部３２３ｂを省略した構成とすることもできる。

（３）上記実施形態では、ワーク１００に塗布された塗料を乾燥させる加熱システムについて説明したが、本実施形態の加熱システムを、塗料の乾燥以外の目的でワークを加熱するシステムに適用することもできる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、加熱システムは、貫通孔が形成されたワークに加熱された空気を吹き付けるシステムであって、ワークを支持するワーク支持部と、空気が流れる流路形成部と、を備えている。また、流路形成部の内部に配置され、流路形成部を流れる空気をワーク支持部に支持されたワークの貫通孔より径方向外側に案内する整流ノズルを備えている。また、流路形成部、ワーク支持部および整流ノズルを内部に配置した加熱炉を備えている。

また、第２の観点によれば、本加熱システムは、ワークを支持するワーク支持部を搬送する搬送ユニットと、加熱炉の内部の空気を加熱する加熱部を備えている。

そして、加熱部によって加熱された空気と整流ノズルを介してワークに吹き付けられた空気の熱によって搬送ユニットによって搬送されるワーク支持部に支持されたワークが焼き付けされる。

このように、加熱部によって加熱された空気だけでなく、整流ノズルを介してワークに吹き付けられた空気の熱を利用して搬送ユニットによって搬送されるワーク支持部に支持されたワークの焼き付けを行うことができる。

また、第３の観点によれば、整流ノズルは、ワーク支持部との距離が短くなるにつれて拡径する円錐形状部を有している。

このような円錐形状部により加熱された空気をワークの貫通孔より径方向外側に案内することができる。

また、第４の観点によれば、ワークは、貫通孔の径方向外側に貫通孔の軸線方向に凹むリング状の溝部が形成され、整流ノズルから溝部に向かって空気が吹き付けられるようにワーク支持部に支持されている。そして、ワーク支持部は、溝部に向かって延びるリング状の整流冶具を有している。したがって、溝部を加熱しすぎないようにすることができる。

また、第５の観点によれば、ワーク支持部は、ワークの外周を覆うカバーを有している。したがって、加熱された空気がカバーによってワークの周囲に流出するのを防止することができる。

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、第１ヒータ１７および第２ヒータ１８が加熱部に相当する。

１０ 加熱炉
２０ 搬送ユニット
２２ 炉内パレット
３０ 急速加熱ユニット
１７ 第１ヒータ
１８ 第２ヒータ
３２ 整流ノズル
１００ ワーク
２２１ ワーク支持部
２２３ 整流冶具
２２４ カバー
３２１ 流路形成部
３２２ 整流部

Claims (5)

1. 貫通孔（１０１）が形成されたワーク（１００）に加熱された空気を吹き付ける加熱システムであって、
   前記ワークを支持するワーク支持部（２２１）と、
   前記空気が流れる流路形成部（３２１）と、
   前記流路形成部の内部に配置される整流ノズルであって、前記貫通孔に前記流路形成部が対向したときに、前記流路形成部を流れる前記空気を前記ワーク支持部に支持された前記ワークの前記貫通孔より径方向外側に案内する整流ノズル（３２３）と、
   前記流路形成部、前記ワーク支持部および前記整流ノズルを内部に配置した加熱炉（１０）と、を備えた加熱システム。
2. 前記ワークを支持する前記ワーク支持部を搬送する搬送ユニット（２０）と、
   前記加熱炉の内部の前記空気を加熱する加熱部（１７、１８）と、を備え、
   前記加熱部によって加熱された前記空気と前記整流ノズルを介して前記ワークに吹き付けられた前記空気の熱によって前記搬送ユニットによって搬送される前記ワーク支持部に支持された前記ワークが焼き付けされる請求項１に記載の加熱システム。
3. 前記整流ノズルは、前記ワーク支持部との距離が短くなるにつれて拡径する円錐形状部（３２３ａ）を有している請求項１または２に記載の加熱システム。
4. 前記ワークには、前記貫通孔の径方向外側に前記貫通孔の軸線方向に凹むリング状の溝部（１０２）が形成され、前記整流ノズルから前記溝部に向かって前記空気が吹き付けられるように前記ワーク支持部に支持されており、
   前記ワーク支持部は、前記溝部に向かって延びるリング状の整流冶具（２２３）を有している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の加熱システム。
5. 前記ワーク支持部は、前記ワークの外周を覆うカバー（２２４）を有している請求項１ないし４のいずれか１つに記載の加熱システム。

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