JPS6160918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は冷凍兼ヒートポンプユニツトを利用し
て省エネルギーを図る電着塗装装置に関する。

（従来の技術） 従来の電着塗装においては、例えば自動車の車
体フレーム等の場合、第１図に示すような工程に
より行われる。図において、矢印は熱の流れる方
向を示すものである。60℃〜65℃の湯液で物品を
湯洗する（）工程、60℃〜65℃の湯液で脱脂を
行う（）工程、水洗する（）工程及び化成す
る（）工程を経て下地塗装の電着塗装を行う
（）工程へと移行する。（）工程では、塗料液
の温度が上るため、電着の効率が悪いので冷却を
行う必要がある。そのため現在は冷凍機を別に設
けて冷却をしている。次いで、物品は塗装（ブー
ス）の（）工程と乾燥の（）工程を経て仕上
るものである。従来技術では、（）ないし
（）工程における加熱と（）工程における冷
却とは、熱的に関連のない別々の装置により行わ
れているため、熱効率が悪く省エネルギーの目的
に沿わない。

また、前記のような従来技術の改良策として、
特開昭58−161797号公報（特願昭57−41951号）
及び特開昭58−136800号公報（特願昭57−19385
号）所蔵のものがある。これらは何れも、前処理
槽と電着槽の間にヒートポンプを配設し、これに
より後者を冷却すると共に前者を加熱することに
よつて廃熱を回収する点において省エネルギー上
有効なものではあるが、ヒートポンプの運転にお
いて、電着槽の負荷の変動や外気温の変動に対す
る対策において未だ十分ではない。すなわち、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及び電着槽の
塗料液冷却用の熱交換器から流出しヒートポンプ
へ還流する流体の温度よりも外気の温度が低くな
つた場合の対策は、前記の先行技術においても考
慮されていないので、省エネルギー対策が種々の
運転条件に対して十分に配慮されているとは言い
難い。

（発明が解決しようとする問題点） 従来技術には前記のように種々の問題点があ
る。本発明は、ヒートポンプの吸熱側の回路に側
路を設けここに外気熱交換器を置くことによつて
前記の問題点を除去する電着塗装装置を得ること
を目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の電着塗装装置は前記問題点を解決する
ために、 電着槽、前記電着槽の塗料液を冷却する流体を
冷却する冷凍兼ヒートポンプユニツト、該冷凍兼
ヒートポンプユニツトにより冷却される流体の流
路に設けけられた側路に設けられて前記電着槽の
負荷の変動に応じてクーリングタワー又はヒーテ
ングタワーとして働く外気熱交換器、前記冷凍兼
ヒートポンプユニツトの凝縮器から放出される熱
により加熱された温水を加温及び昇温するための
温水ボイラ、前記温水ボイラにより加温及び昇温
された温水により加熱される湯洗槽、脱脂槽等の
前処理工程槽 により構成されるものである。

（作 用） 電着槽の塗料液を冷却するための流体を冷凍兼
ヒートポンプユニツトにより冷却するとともに、
ここで吸収された熱を前記ユニツトの凝縮熱の一
部として放出させ、凝縮熱により温水を加熱した
後、更にこの温水を温水ボイラにおいて加温及び
昇温して所要温度の温水を得、この温水を利用し
て湯洗槽、脱脂槽等の前処理工程槽の湯液の加熱
を行うことができるとともに、電着槽の負荷が小
となり熱交換器を流出した前記流体の温度が下る
と、側路に該流体の一部が流入し、外気熱交換器
が吸熱器として作用して前記ユニツトの熱源に不
足を生じさせない。また前記熱交換器を流出する
前記流体の温度が下つた場合で外気温度がそれよ
りも低いとき、側路に該流体の一部が流入し外気
熱交換器を放熱器として作用させ、ヒートポンプ
ユニツトに流入する流体の温度を下げて該ユニツ
トの荷を軽くすることもできる。

（実施例） 本発明を第２図の実施例により説明する。

１は電着槽、２は湯洗、脱脂槽、３，４は熱交
換器、５は冷凍兼ヒートポンプユニツト、６は温
水ボイラ、７はクツシヨン水槽、８はクーリンク
又はヒーテングタワーからなる外気熱交換器、９
は負荷調整温水槽であつて隔壁１０により２室１
１，１２に分れている。冷凍兼ヒートポンプユニ
ツト（以下、「ユニツト」と略称する）５内には
圧縮機、凝縮器、膨脹弁、蒸発器等からなるサイ
クルが形成され、蒸発器により電着槽冷却用の水
を冷却し、凝縮器により湯洗、脱脂槽加熱用の温
水を加熱する。12℃でユニツト５を出た冷水は導
入管１５、三方切換弁１６を経て熱交換器３の冷
水管１７に流入し、管１８内を流れる塗料液を冷
却する。塗料液はポンプ１９により電着槽１と管
１８との間を循環する。１７℃で冷水管１７を流
出した水は導出管２１、クツシヨン水槽７から戻
管２２、ポンプ２３、戻管２４を経てユニツト５
に還流する。電着槽１の負荷変動に応じ導出管２
１の水の温度が上下する。この場合、例えば負荷
が小さくなり導出管２１の水の温度が下ると側路
２６に一部の水を流入させ外気熱交換器８を吸熱
器として作用させることにより大気中より熱を吸
収した後、側路２７を経て戻管２２に流入させる
ようにしユニツト５のヒートポンプの熱源として
の熱量に不足が生じないようにする。２８は温度
検出器で塗料液の温度を検出して切換弁１６を切
換え冷水を側路２０の方へバイパスさせる。２９
も温度検出器で冷水温度を検出してユニツト５の
運転を制御する。２５は側路、３１ないし３６は
開閉弁である。

また、導出管２１の水の温度が所定の温度（例
えば17℃）より下つた場合で、外気温度がそれよ
り低いとき、水を側路２６に流し外気熱交換器８
を放熱器として作用させることにより、ユニツト
５に流入する水の温度を下げてユニツト５の荷
（冷却力）を軽くすることができ、これにより省
エネルギー効果を奏することができる。

ユニツト５において冷却負荷は冷却の目的と同
時にヒートポンプの吸熱源となつており、凝縮熱
は加熱側の加熱源となりユニツト５内にパツケー
ジ化されて前記機能を果すようになつている。ユ
ニツト５の凝縮器から放出される熱により加熱さ
れた温水は流出管４０から60℃で開閉弁６２、管
５８、管５９を流れて（開閉弁６１及び開閉弁６
３は閉止）温水ボイラ６に流入し、更に昇温され
65℃となつて流出管６０を経て負荷調整温水槽９
の室１１に貯溜し、ここから、ポンプ４２、導入
管４３、切換弁４５を経て温水管４６に流入し、
管４７内を流れる湯液を加熱する。湯液はポンプ
４８により湯洗、脱脂槽２と管４７との間を循環
する。55℃で導出管４９を流出した温水は負荷調
整温水槽９の室１２に貯溜した後、ポンプ５０、
流入管５１、切換弁５２を経てユニツト５へ還流
する。５３は温度検出器、５９，６０，６５は側
路である。また５４も温度検出器で湯液の温度を
検出して切換弁４５を切換え、温水を側路５５の
方へ流入させる。

電着槽１においては、塗料液の温度が上ると電
気抵抗が減り、電流が流れ易くなり、更に熱に変
つて温度上昇し、電着効果が薄れる。逆に塗料液
の温度を低温度に保つと電気抵抗が増えて、塗料
液の分子運動が少なくなり、塗料液中に電流が流
れにくくなり、塗料液は金属体に附着し易くな
る。したがつて本実施例によれば塗料液の温度を
18℃位に冷却させて電着効果を増進させることが
できる。また、ユニツト５の駆動力にエンジンを
使用してその排気熱、ジヤケツト、油冷却の熱負
荷をも利用している（図示しない）ので一層ヒー
トポンプの効率を高くすることができる。

次に本実施例による省エネルギーの効果を第３
図により説明する。第３図は年間の加熱と冷却に
要する熱負荷想定パターンであり、０線より上方
部分が年間を通じての加熱負荷、０線より下方部
分が年間を通じての冷却負荷である。年間は、１
月〜４月の冬（３ケ月）、４月〜６月の中間（２
ケ月）、６月〜９月の夏（３ケ月）、９月〜11月の
中間（２ケ月）、11月〜１の冬（２ケ月）に区分
され、区分された各期間の総熱量を夫々棒ラフグ
にして各期間の終端部に表示してある。なお、加
熱負荷は冬期が最大であるから、この熱量を100
％とし、他の各期の熱量を百分率で示している。
冷却負荷は夏期が最大であるからこの熱量を100
％とし、他の各期の熱量を百分率で示している。

０線より下側の冷却負荷（斜線）を熱源として
エンジン駆動の冷凍兼ヒートポンプユニツトを運
転すると、０線より上側の加熱負荷における斜線
部分が凝縮熱として得られることになる。したが
つて、この熱量を差引いて白色の棒グラフ部分の
熱量を温水ボイラで補給すればよいことになる。
このようにすることにより本実施例によれば冷却
目的と加熱目的とが同時に達成できるのでユニツ
ト５の効率は倍増し温水ボイラ６の使用燃料を大
幅に節約でき省エネルギー上有効である。また、
ユニツト５により加熱された温水を直接熱交換器
４に導入させることなく、該温水を次に温水ボイ
ラ６に流入させて更に昇温させた上で、熱交換器
４に導入させるようにしたから、湯洗、脱脂槽２
の加熱に必要とされる湯液温度、したがつて熱交
換器４の温水管４６を流れる温水の所要温度に対
し、ユニツト５を流出する流出管４０の温度を下
げて設定することができることになる。これによ
りユニツト５における冷媒の蒸発温度と凝縮温度
との温度差を小さくすることができることにな
り、ヒートポンプの成績係数を向上させることが
できるので省エネルギー上一層有効な装置の運転
が可能となる。

また湯洗、脱脂槽２に超音波振動発生器５６
を、電着槽１に超音波振動発生器５７を夫々設置
し槽内の液に超音波の振動を与えることにより、
更に洗滌効果、電着塗装の効果を上げることがで
きる。更に、塗装（ブース）の（）工程、乾燥
の（）工程における排気は何れも大気に放出し
ているが、この大気の保有する熱を利用したり、
（）工程の乾燥に冷凍機による低温乾燥として
ヒートポンプを使用することもできる。

〔発明の効果〕

電着槽の塗料液を冷却するための流体が冷凍兼
ヒートポンプユニツトにより冷却され、ここで吸
収された熱が前記ユニツトの凝縮熱の一部として
放出され、凝縮熱により温水が加熱され、更にこ
の温水を温水ボイラにおいて加温及び昇温するこ
とによつて所要温度の温水が得られるので、この
温水により湯洗槽、脱脂槽等の前処理工程槽の湯
液の加熱を行うことができる。

また、電着槽の負荷が小となり熱交換器を流出
した前記流体の温度が下ると、側路の外気熱交換
器が吸熱器として作用し、前記ユニツトの熱源の
不足を補うことができる。更に前記熱交換器を流
出する前記流体の温度が下り、一方外気温度がそ
れよりも低いときは、外気熱交換器を放熱器とし
て作用させ前記ユニツトに流入する流体の温度を
下げて該ユニツトの荷を軽くすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車の車体フレーム等の電着塗装の
工程を示す系統図、第２図は本発明の一実施例の
系統図、第３図は本発明の一実施例の冷却と加熱
との年間を通じての熱負荷パターン及び省エネル
ギー効果を説明するためのグラフである。 １……電着槽、２……前処理工程槽としての湯
洗、脱脂槽、５……冷凍兼ヒートポンプユニツ
ト、６……温水ボイラ、８……外気熱交換器、２
６，２７……側路、５６，５７……超音波振動発
生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電着槽、前記電着槽の塗料液を冷却する流体
   を冷却する冷凍兼ヒートポンプユニツト、該冷凍
   兼ヒートポンプユニツトにより冷却される流体の
   流路に設けられた側路に設けられて前記電着槽の
   負荷の変動に応じてクーリングタワー又はヒーテ
   ングタワーとして働く外気熱交換器、前記冷凍兼
   ヒートポンプユニツトの凝縮器から放出される熱
   により加熱された温水を加温及び昇温するための
   温水ボイラ、前記温水ボイラにより加温及び昇温
   された温水により加熱される湯洗槽、脱脂槽等の
   前処理工程槽とからなることを特徴とする電着塗
   装装置。 ２ 冷凍兼ヒートポンプユニツトの駆動にエンジ
   ンを使用し、その排気熱、シリンダジヤケツト等
   の熱を利用して、凝縮器により加熱された温水を
   加熱及び昇降する特許請求の範囲第１項記載の電
   着塗装装置。 ３ 湯洗槽、脱脂槽、電着槽等の液体に超音波の
   振動を与える超音波振動発生器を前記槽に設けた
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電着塗装
   装置。