皮膜材を焼成して皮膜を形成する焼成炉および皮膜形成方法
【課題】 搬送治具に載置した反射板を長期間、連続使用でき、反射板の耐久性が向上すると共に、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する焼成炉および皮膜形成方法を提供すること。
【解決手段】 赤外線を照射し、皮膜材３を被処理物２に焼成して成膜する皮膜形成方法であって、皮膜材３を塗布した被処理物２を載置すると共に、反射板１３〜１６を配備した搬送治具１１を有する搬送装置１０により、被処理物２を焼成ゾーン２０に搬送し、焼成ゾーン２０のランプユニット２１からの赤外線を直接、被処理物２に照射すると共に、反射板１３〜１６で反射させ被処理物２の皮膜材３の塗布部分２ａと、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃに照射し皮膜材３を焼成する。次に搬送装置１０で被処理物２を冷却ゾーン３０に搬送し、皮膜材３を焼成した被処理物２と反射板１３〜１６とを冷却する。
【解決手段】 赤外線を照射し、皮膜材３を被処理物２に焼成して成膜する皮膜形成方法であって、皮膜材３を塗布した被処理物２を載置すると共に、反射板１３〜１６を配備した搬送治具１１を有する搬送装置１０により、被処理物２を焼成ゾーン２０に搬送し、焼成ゾーン２０のランプユニット２１からの赤外線を直接、被処理物２に照射すると共に、反射板１３〜１６で反射させ被処理物２の皮膜材３の塗布部分２ａと、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃに照射し皮膜材３を焼成する。次に搬送装置１０で被処理物２を冷却ゾーン３０に搬送し、皮膜材３を焼成した被処理物２と反射板１３〜１６とを冷却する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば樹脂などの皮膜材を塗布した被処理物に光源から放射される赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して皮膜する焼成炉および皮膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の樹脂コート皮膜の焼成炉として、内部に処理空間を有する炉体と、被処理体を積載して、処理空間を加熱する中赤外線若しくは近赤外線を放熱するヒーターと、処理空間内に少なくとも一つ配置された、熱を反射する熱反射面を有する熱反射部材と、を備えた焼成炉であって、熱反射部材は、熱反射面が搬送手段の搬送方向と略同一方向となるように配置されてなる焼成炉が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、反射性が高く水を透過して金属の界面を昇温させる近赤外線を利用しその赤外線ランプの前面に反射性の高い材質、研ぎのアルミ、ステンレス鋼板等で幅は５０ｍｍ〜１００ｍｍの筒状のカバーを設け、光の分散を防ぎ、折曲げ部分の底辺に光を集中的に当て、乾燥させる方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、少なくともヤニの付着しやすい炉内壁面に近赤外線を照射し、炉内壁面へのヤニの付着を防止するとともに、炉内壁面から近赤外線を反射させ、その反射された近赤外線を被塗物に当て、塗膜の乾燥に利用する塗膜乾燥炉におけるヤニ付着防止方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
また、オーブン窯内の熱板上に置かれた被加工物に対し、熱源からの遠・近赤外線を反射機構によって反射して調理、焼成するようにした製菓・製パン用オーブン装置において、反射機構は、表面が湾曲状である複数の反射棒状材を配列した製菓・製パン用オーブン装置が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
また、第１の加熱板と、第１の加熱板とは所定の距離離間して対向するように配置され、複数の穴が形成された第２の加熱板と、第２の加熱板における第１の加熱板と対向する面とは反対の面から所定の距離離間して配置され、赤外線を放射する加熱手段と、を有し、加熱対象物を第１の加熱板と第２の加熱板との間に介在させ、加熱対象物を加熱する加熱装置が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１８５９７４号公報
【特許文献２】特開平１０−２８９４３号公報
【特許文献３】特開平８−８０４６６号公報
【特許文献４】特開平１０−１６９６７８号公報
【特許文献５】特開２００７−１２０９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、熱反射部材は、熱的強度確保のため、耐熱性金属または石英ガラスを使用しており、石英ガラスの場合、反射率が低いため、反射率の高い材質を反射部材の反射面にコーティングしなければならない。熱反射部材は、炉内に固定され、高温下にあるので、反射面の皮膜の劣化防止から、反射面を所定時間毎に水などの冷却媒体で冷却する必要がある。このため焼成炉を使用できる時間が制限され、冷却せず長期間、連続使用すると故障する問題がある。
【０００８】
また、被処理体の上面上方と下面下方、および、被処理体の進行する前面方向と背面方向には反射板が配備されない。このためこれらの方向に進行する近赤外線は断熱材に大部分吸収され、エネルギーが損失する問題がある。
【０００９】
また、特許文献２は、反射性の高い材質の筒状のカバーで赤外線の分散を防ぎ、折曲げ部分の底辺に光を集中させている。この折曲げ部は可動するため、筒状のカバーの変形や劣化による可動の故障を防止する必要から、筒状のカバーと折曲げ部を所定時間毎に水などの冷却媒体で冷却する必要がある。筒状のカバーと折曲げ部は移動出来ないので、冷却時は焼成炉の稼動を停止する。結果、焼成炉を使用できる時間が制限され、冷却せず長期間、連続使用すると故障する問題がある。
【００１０】
また、特許文献３は、近赤外線を炉内壁面に当て、炉内壁面の温度を上昇させ炉内壁面へのヤニの付着を防止し、その反射する近赤外線のエネルギーを塗物に照射して塗物を乾燥する。近赤外線を散乱させるので、塗物に照射されない散乱した近赤外線のエネルギーは、損失する。また、炉内壁面へのヤニの付着防止が不要の場合、炉内壁に吸収されたエネルギー分、損失する。従って、散乱による近赤外線のエネルギーの損失と、炉内壁に吸収されるエネルギーを損失する問題がある。
【００１１】
また、特許文献４は、反射機構における反射は、反射棒状材の表面が湾曲状であるために、熱源からの遠・近赤外線が特定区域されることなく、オーブン窯内全般に散乱される。従って、被加工物に照射されない散乱した近赤外線のエネルギーを損失する問題がある。
【００１２】
また、特許文献５は、ミラーで反射されるハロゲンランプの赤外線と、ハロゲンランプから直接放射される赤外線のうち、第２の加熱板の穴を通過する赤外線は加熱対象物を加熱し有効に使用されるが、第２の加熱板の穴を通過せず第２の加熱板に当たる赤外線の大部分は損失する。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、搬送治具に載置した反射板を長期間、連続使用でき、従来と比べてエネルギー損失が少なくエネルギー効率の高い焼成炉および皮膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光源から赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して成膜する焼成炉であって、被処理物を載置すると共に赤外線を反射して被処理物に照射する反射板を設置した搬送治具を有し、被処理物を搬送する搬送手段と、光源を設置し、光源からの赤外線を搬送手段により搬送された被処理物に照射し、被処理物に塗布した皮膜材を被処理物に焼成する焼成ゾーンと、皮膜材を焼成した被処理物と、反射板とを冷却する冷却ゾーンと、を備える。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、反射板は、被処理物の上方向と、下方向と、被処理物の搬送方向と、搬送反対方向とのうち少なくとも一つの方向に配置される。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、光源から赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して成膜する皮膜形成方法であって、赤外線を反射して被処理物に照射する反射板を設置した搬送治具を有する搬送手段により、被処理物を搬送治具に載置して被処理物を焼成ゾーンに搬送する搬送工程と、焼成ゾーンに搬送した被処理物に、焼成ゾーンに設置した光源からの赤外線を被処理物に照射し、被処理物に塗布した皮膜材を被処理物に焼成する焼成工程と、焼成工程終了後、搬送手段により、被処理物を冷却ゾーンに搬送し、冷却ゾーンで被処理物と反射板とを冷却する冷却工程と、を備える。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、搬送工程の前に皮膜材が塗布される塗布をしない部分であって赤外線が照射される照射部分に赤外線を吸収して被処理物の温度を高める表面処理を施す載置工程を備える。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、前記焼成工程において、反射板は被処理物の皮膜材が塗布される塗布部分および表面処理を施した部分の少なくとも一方に光源からの赤外線を反射して集光する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明では、焼成ゾーンに設置した光源から赤外線が放射される（以下、光源の赤外線）。光源の赤外線は、直接、被処理物の皮膜材塗布部分と、被処理物の塗布部分以外の照射部分を照射する。被処理物に直接照射せず本来漏れとなる赤外線（以下、漏れる赤外線）は、搬送治具に配備した反射板で反射され、被処理物の皮膜材塗布部分と、被処理物の塗布部分以外の照射部分に集光される。従って、光源から放射される赤外線の殆どを被処理物に集光して照射できる。塗布部分を照射した赤外線は、直接、塗布部分の皮膜材と、皮膜材を介在し被処理物を昇温させる。塗布部分以外の照射部分を照射した赤外線の輻射熱エネルギーは、被処理物と、被処理物内を伝わり塗布部分の皮膜材を昇温させる。これにより光源からの赤外線の輻射熱エネルギーを無駄にすることなく有効に使って皮膜材と被処理物を昇温させ、被処理物に皮膜材を焼成するので、従来技術に比べ、光源に供給する電力は減少する。あるいは、同じ電力では焼成時間を短縮できる。結果、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜できる。
【００２０】
また、焼成ゾーンでの焼成終了後、搬送手段で搬送治具を、焼成ゾーンの隣に位置する冷却ゾーンに搬送し、冷却ゾーンで、被処理物と反射板を冷却する。そして、後に続く搬送治具に載置した被処理物も、連続して順次、同じように、焼成ゾーンで焼成され、次に冷却ゾーンに搬送され、冷却ゾーンで反射板と共に冷却される。従って、焼成炉を停止することなく、長期間、連続しても、反射板の変形あるいは反射板の反射面のメッキ剥がれが抑制される。結果、反射板を連続して長期間使用できる。
【００２１】
さらに、高いエネルギー効率で皮膜材を被処理物に成膜するので、焼成の所要時間が短縮されることと、焼成する度に反射板を冷却することとで、反射板の耐久性が向上する。
【００２２】
以上により、搬送治具に載置した反射板を長期間、連続使用でき、反射板の耐久性が向上すると共に、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する焼成炉を提供できる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明では、反射板は、被処理物の上方向と、下方向と、被処理物の搬送方向と、搬送反対方向とのうち少なくとも一つの方向に配置される。従って、光源からの赤外線のうち被処理物に照射せず漏れとなった赤外線は、被処理物の上方向と、下方向と、被処理物の搬送方向と、搬送反対方向とのうち少なくとも一つの方向に配置される反射板により反射、集光されて被処理物（皮膜材の塗布部分と塗布部分以外の照射部分）を照射する。結果、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する焼成炉を提供できる。
【００２４】
特に、被処理物の皮膜材塗布部分が搬送方向の左右に配置されることで、塗布部分は、光源に対面しているので、光源から直接照射する赤外線は、塗布部分以外の照射部分より赤外線の照射量が多くなる。さらに被処理物の上方側と下方側の反射板は、光源に略平行に配置されるので、上方側と下方側の反射板で反射した光源からの赤外線は、塗布部分以外の照射部分より赤外線の照射量が多くなる。従って、塗布部分に、光源からの赤外線の多くを集光して照射するので皮膜材は短時間で被処理物に焼成される。結果、焼成炉のエネルギー効率が向上する。
【００２５】
請求項３に記載の発明では、光源の赤外線は、直接、被処理物の皮膜材塗布部分と、被処理物の塗布部分以外の照射部分を照射する。被処理物に直接照射せず本来漏れとなる赤外線は、搬送治具に配備した反射板で反射され、被処理物の皮膜材塗布部分と、被処理物の塗布部分以外の照射部分を照射する。従って、光源から放射される赤外線の殆どを被処理物に集光して照射できる。塗布部分を照射した赤外線は、直接、塗布部分の皮膜材と、皮膜材を介在し被処理物を昇温させる。塗布部分以外の照射部分を照射した赤外線の輻射熱エネルギーは、被処理物と、被処理物内を伝わり塗布部分の皮膜材を昇温させる。これにより光源からの赤外線の輻射熱エネルギーを無駄にすることなく有効に使って皮膜材と被処理物を昇温させ、被処理物に焼成するので、従来技術に比べ、光源に供給する電力は減少する。あるいは、同じ電力では焼成時間を短縮できる。結果、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜できる。
【００２６】
また、焼成ゾーンでの焼成終了後、搬送手段で搬送治具を、焼成ゾーンとの隣に位置する冷却ゾーンに搬送し、冷却ゾーンで、被処理物と反射板を冷却する。そして、後に続く搬送治具に載置した被処理物も、連続して順次、同じように、焼成ゾーンで焼成され、冷却ゾーンに搬送され、冷却ゾーンで反射板と共に冷却される。従って、焼成炉を停止することなく、長期間、連続使用しても、反射板の変形あるいは反射板の反射面のメッキ剥がれが抑制される。結果、反射板を連続して長期間を使用できる。
【００２７】
さらに、エネルギー効率の高い皮膜形成方法であるので焼成の所要時間が短縮されることと、焼成する度に反射板を冷却することとで、反射板の耐久性が向上する。
【００２８】
以上により、反射板を長期間、連続使用でき、反射板の耐久性が向上すると共に、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜できる皮膜形成方法を提供できる。
【００２９】
また、請求項４に記載の発明では、被処理物は、皮膜材が塗布された塗布部分以外で、赤外線が照射される照射部分に赤外線の吸収率が、該照射部分より赤外線吸収率の高い表面処理を施す。これにより、表面処理を施した箇所は、赤外線を多量に吸収し、吸収された赤外線の輻射熱エネルギーは、被処理物全体と塗布部分の皮膜材を短時間で均一に昇温できる。あるいは同一の焼成時間では、光源の供給電力を低減できる。結果、焼成時間短縮分に相当する電力あるいは、同一の焼成時間では光源の供給電力低減分、輻射熱エネルギーが節約でき、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する皮膜形成方法を提供できる。
【００３０】
また、請求項５に記載の発明では、反射板は、被処理物の皮膜材が塗布される塗布部分および表面処理を施した部分の少なくとも一方の部分に光源からの赤外線を反射し、集光する。これにより、塗布部分および表面処理を施した部分に吸収される赤外線は、被処理物の地肌から吸収される赤外線より多い。結果、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する皮膜形成方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施形態）
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態に係わる焼成炉の説明図である。
【００３３】
図２は、図１の焼成ゾーンの説明図である。図中、（ａ）は図１のＡ矢視の部分図で、（ｂ）は図２（ａ）のＸＸ断面の部分図である。図中、矢印Ｂは、コンベア１２の移動方向を示す。
【００３４】
図３は、ランプユニットの斜視図である。
【００３５】
図１に示すように、焼成炉１は、例えば、樹脂(例えば、ポリアミド、ＰＴＦＥ)皮膜などの皮膜材３（図２）を塗布した被処理物２（図２）を搬送する搬送装置１０（搬送手段）と、皮膜材３を塗布した被処理物２に赤外線を照射し皮膜材３を焼成する焼成ゾーン２０と、焼成後、被処理物２と後述する反射板とを冷却する冷却ゾーン３０とから構成される。
【００３６】
搬送装置１０は、コンベア１２と、コンベア１２に連結された複数の搬送治具１１とから構成される。コンベア１２は矢印Ｂ方向に可動し、搬送治具１１を連続して搬送する。これにより搬送治具１１は、搬送治具１１に載置した被処理物２を焼成ゾーン２０と、冷却ゾーン３０に、順次、連続して搬送する。
【００３７】
図２に示すように、被処理物２は、円筒形状で、円筒面の塗布部分２ａに樹脂などの皮膜材３が塗布され、焼成して成膜される。
【００３８】
焼成ゾーン２０は、赤外線を放射するハロゲンランプ２２（光源）と、ハロゲンランプ２２の赤外線を反射して被処理物２に照射するリフレクタ２３と、ハロゲンランプ２２とリフレクタ２３を支持するケース２４から構成されるランプユニット２１を備える。そしてランプユニット２１は、搬送装置１０の搬送方向に対し左右に配置される。
【００３９】
ランプユニット２１は、ハロゲンランプ２２からの直接の赤外線と、ハロゲンランプ２２からの赤外線をリフレクタ２３で反射した赤外線とが放射される。
【００４０】
また、ハロゲンランプ２２の赤外線は、主に、短波長の近赤外線（波長０．８〜２μｍ）であるが、中波長の中赤外線（波長２〜４μｍ）でも良い。
【００４１】
冷却ゾーン３０は、焼成ゾーン２０で実施される焼成工程の後に、引き続いて実施される焼成ゾーン２０に隣接して配置される。そして、冷却ゾーン３０では、皮膜材３の焼成を終了した被処理物２と、搬送治具１１に配備した反射板１３、１４、１５、１６とが冷却される。
【００４２】
搬送治具１１は、皮膜材３を塗布した被処理物２が載置されると共に、反射板１３、１４、１５、１６が配備される。反射板１３、１４、１５、１６は、それぞれ被処理物２の上方側と、下方側の搬送方向の左右と、搬送前方側と、搬送後方側とに配置される。各反射板１３、１４、１５、１６は、ランプユニット２１からの赤外線（ハロゲンランプ２２から直接放射される赤外線と、ハロゲンランプ２２からリフレクタ２３で反射される赤外線）を反射して被処理物２（被処理物２の皮膜材３の塗布部分２ａと、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃ）に集光し、照射する。反射板１３、１４、１５、１６の材質は、黄銅に金メッキを成膜したもの、あるいはステンレス板、アルミニュウム板等を研磨したもので、反射率の高い金属であれば良い。
【００４３】
次に、本発明の実施形態の作動と効果について説明する。
【００４４】
図４は、本発明の実施形態に係わる皮膜形成方法のフローチャートである。
【００４５】
図４に示すように、皮膜材３を被処理物２に焼成して成膜する皮膜形成方法は、載置工程Ｓ１と、搬送工程Ｓ２と、焼成工程Ｓ３と、冷却工程Ｓ４と、取出し工程Ｓ５とからなる。
【００４６】
（載置工程）
載置工程Ｓ１は、皮膜材３を被処理物２に塗布した搬送治具１１に載置する。尚、被処理物２を搬送治具１１に載置して皮膜材３を被処理物２に塗布しても良い。
【００４７】
（搬送工程）
搬送工程Ｓ２は、皮膜材３を塗布した被処理物２を搬送治具１１に載置し、搬送装置１０で焼成ゾーン２０に搬送する。
【００４８】
（焼成工程）
焼成工程Ｓ３は、焼成ゾーン２０にて、搬送工程Ｓ２で搬送装置１０により搬送された被処理物２をランプユニット２１から放射される赤外線で照射する。即ち、ランプユニット２１から放射される赤外線は直接、被処理物２の塗布部分２ａと、被処理物２の塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃとを照射する。また、被処理物２に直接照射せず、本来漏れとなる赤外線は、搬送治具１１に配備した反射板１３、１４、１５、１６で反射され、被処理物２に集光し、塗布部分２ａと、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃとを照射する。
【００４９】
塗布部分２ａに照射した赤外線は、皮膜材３と、皮膜材３を介在し被処理物２を昇温させる。皮膜材３の塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃに照射した赤外線は、被処理物２と、被処理物２を介在し皮膜材３を昇温させる。これにより皮膜材３は被処理物２に焼成される。この焼成の際、コンベア１２は、焼成に必要な時間、焼成ゾーン２０内を移動して焼成する。あるいは、焼成に必要な時間、焼成ゾーン２０内で停止して焼成しても良い。
【００５０】
（冷却工程）
冷却工程Ｓ４は、焼成ゾーン２０内での焼成終了後、実施される。即ち、搬送装置１０によりコンベア１２が矢印Ｂ方向に移動し、搬送治具１１は冷却ゾーン３０に搬送される。そして冷却ゾーン３０にて、皮膜材３が焼成された被処理物２と、反射板１３、１４、１５、１６とが冷却される。反射板１３、１４、１５、１６の冷却は、反射板１３、１４、１５、１６の寿命を長く確保するために成される。この冷却の際、コンベア１２は、冷却に必要な時間、冷却ゾーン３０内を移動し、被処理物２と、反射板１３、１４、１５、１６は冷却される。あるいは、冷却に必要な時間、冷却ゾーン３０内で停止し、被処理物２と、反射板１３、１４、１５、１６を冷却しても良い。
【００５１】
また、好ましくは、冷却工程Ｓ４での冷却中、焼成ゾーン２０で後続の搬送治具１１に載置した被処理物２を焼成すると良い。これによりハロゲンランプ２２から放射される赤外線が有効活用される。
【００５２】
（取出し工程）
取出し工程Ｓ５は、冷却が終了すると実施される。即ち、搬送装置１０によりコンベア１２が移動し、搬送治具１１は冷却ゾーン３０から搬出される。搬送治具１１に載置した被処理物２は搬送治具１１から取出される。
【００５３】
上述の各工程Ｓ１と、Ｓ２と、Ｓ３と、Ｓ４と、Ｓ５とが成された被処理物２を載置した搬送治具１１の後に、順次、続く搬送治具１１には、上述と同じように皮膜材３が焼成される被処理物２が載置される。そして、上述と同じように各工程Ｓ１と、Ｓ２と、Ｓ３と、Ｓ４と、Ｓ５とが、順次、実施される
以上により、以下の効果を生じる。即ち、ランプユニット２１により焼成ゾーン２０は、ハロゲンランプ２２からの直接の赤外線と、リフレクタ２３で反射されたハロゲンランプ２２の赤外線とが放射される（以下、ランプユニット２１の赤外線）。ランプユニット２１の赤外線は、直接、被処理物２の塗布部分２ａと、被処理物２の塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃを照射する。そして直接、被処理物２に照射せず本来漏れ、損失となる赤外線は、搬送治具１１に配備した反射板１３、１４、１５、１６で反射され、塗布部分２ａと、被処理物２の塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃとに集光し、照射されるので、ランプユニット２１から放射された赤外線の殆どを被処理物２に集光して照射できる。従って、焼成時間を短縮できる。あるいは、同じ焼成時間では、ハロゲンランプ２２に供給する電力を減少できる。結果、高いエネルギー効率で、被処理物２に皮膜材３を焼成して成膜できる。
【００５４】
また、焼成ゾーン２０での焼成終了後、コンベア１２で搬送治具１１を、焼成ゾーン２０に隣接し配置された冷却ゾーン３０に移動させ、冷却ゾーン３０で、被処理物２と反射板１３、１４、１５、１６を冷却する。そして、後に続く搬送治具１１に載置した被処理物２を、連続して順次、前述と同じに、焼成ゾーン２０で焼成し、その後、冷却ゾーン３０で反射板１３、１４、１５、１６と共に冷却する。従って、焼成炉１を停止することなく、長期間、連続使用しても、反射板１３、１４、１５、１６の変形あるいは反射面のメッキ剥がれは抑制される。結果、反射板１３、１４、１５、１６は長期間に亘り連続使用できる。
【００５５】
さらに、本発明の焼成炉１は、エネルギー効率が高いので焼成の所要時間が短縮できることと、焼成する度に反射板１３、１４、１５、１６を冷却することとで、反射板１３、１４、１５、１６の耐久性が向上する。
【００５６】
図５は、従来技術の焼成炉４１の焼成ゾーンの説明図で、（ａ）は図１で示されるＡ矢視と同じ方向から見た断面を示し、（ｂ）は図５（ａ）のＹＹ断面の部分断面を示す。図中、矢印Ｂは、コンベア１２の移動方向を示す。尚、図１と同じ部材、同じ部位は同じ符号を付す。
【００５７】
図５（ａ）に示すように、ハロゲンランプ２２からリフレクタ２３で反射されず直接、範囲Ｍ１、範囲Ｎ１に向かう赤外線は、被処理物２に照射することなく損失され、輻射熱エネルギーは無駄に消失される。また、ロゲンランプ２２からリフレクタ２３で反射され範囲Ｍ２、範囲Ｎ２に向かう赤外線も、被処理物２に照射することなく損失され、輻射熱エネルギーは無駄に消失される。図２（ａ）では反射板１３、１４が設けられているので、図５（ａ）の範囲Ｍ１、範囲Ｎ１、範囲Ｍ２、範囲Ｎ２に向かう赤外線に相当する赤外線はない。
【００５８】
図５（ｂ）に示すように、ハロゲンランプ２２からリフレクタ２３で反射されず直接、範囲Ｑ１、範囲Ｒ１に向かう赤外線と、リフレクタ２３で反射され範囲Ｑ１、範囲Ｒ１に向かう赤外線は、共に被処理物２に照射することなく損失され、輻射熱エネルギーは無駄に消失される。図２（ｂ）では反射板１５、１６が設けられているので、図５（ｂ）の範囲Ｑ１、範囲Ｒ１に向かう赤外線に相当する赤外線は、図２（ｂ）に示す範囲Ｑ、範囲Ｒ向かう赤外線である。本発明の範囲Ｑ、範囲Ｒは、従来技術の範囲Ｑ１、範囲Ｒ１より狭い。
【００５９】
この従来技術との比較により、本発明は、従来技術に比べ、ランプユニット２１から放射され赤外線を殆ど漏れることなく被処理物２に集光し、照射する。結果、従来技術に比べ、エネルギー効率の高い。
【００６０】
図６は、図２に示す本発明の焼成ゾーンと、図５に示す従来技術の焼成ゾーンとの作用を比較した図で、点線はランプユニットのから赤外線を示す。図中、（ａ１）と（ｂ１）は、それぞれ本発明の図２の（ａ）と（ｂ）にランプユニットの赤外線を加えた図、（ａ２）と（ｂ２）は、それぞれ従来技術の図５の（ａ）と（ｂ）にランプユニットからの赤外線を加えた図を示す。
【００６１】
図６（ａ１）と（ａ２）、（ｂ１）と（ｂ２）を比べると、ランプユニット２１からの赤外線は、（ａ１）の方が（ａ２）より多量に被処理物２に照射され、また、（ｂ１）の方が（ｂ２）より多く被処理物２に照射されている。これは、ランプユニット２１からの赤外線が反射板１３、１４、１５、１６で反射され、被処理物２に照射されるためである。
【００６２】
また、図６に示すように反射板１３と、１４は、主に被処理物２の搬送方向に対し左右の部分、即ち塗布部分２ａを集中照射する。反射板１５と、１６は、主に被処理物２の搬送方向の前方部分と工法部分、即ち塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ（図２）を集中照射する。そして被処理物２の上面、即ち照射部分２ｃ（図２）は反射板１３により集中照射される。
【００６３】
特に、被処理物２の皮膜材３の塗布部分２ａが搬送方向Ｂの左右に配置している。従って、塗布部分２ａは、ランプユニット２１に対面するので、ランプユニットから直接照射する赤外線は、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃより赤外線の照射量が多くなる。さらに被処理物２の上方側と下方側の反射板１３、１４は、ランプユニット２１に略平行に配置されるので、上方側と下方側の反射板１３、１４で反射したランプユニット２１からの赤外線は、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃより赤外線の照射量が多くなる。従って、塗布部分に、ランプユニット２１からの赤外線の多くを集光して照射するので皮膜材３は短時間で被処理物に焼成される。
【００６４】
また、被処理物２は、皮膜材３が塗布された塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃで、赤外線が照射される箇所に該箇所より赤外線の吸収率の高い表面処理を施す。これにより、表面処理を施した箇所は、赤外線を多量に吸収し、吸収された赤外線の輻射熱エネルギーは被処理物２と処理部分２ａの皮膜材３を短時間で均一に昇温する。あるいは、同じ焼成時間では、ハロゲンランプ２２に供給する電力が低減する。結果、時間短縮分に相当する電力あるいは電力低減分、輻射熱エネルギーが節約でき、皮膜形成方法のエネルギー効率が向上する。
【００６５】
図７は、エンジンピストン４（被処理物）の斜視図である。エンジンピストン４のスカート部４ａ（塗布部分）に樹脂からなる皮膜材が塗布される。そして、スカート部４ａの両面が、コンベア１２の搬送方向の左右に配備されたハロゲンランプ２２（図２）に対面するように搬送治具１１に載置される。焼成工程Ｓ３でスカート部４ａと、スカート部４ａ以外のエンジンピストン４の照射部分とにランプユニット２１からの直接の赤外線と、反射板１３、１４、１５、１６で反射した赤外線とが照射される。これにより、スカート部４ａに塗布された皮膜材がスカート部４ａに焼成され成膜される。
【００６６】
図８は、反射板がある場合と、ない場合における図７のエンジンピストン４の温度と焼成時間の関係を示す図である。図中、ｔ１と、ｔ２は、それぞれ反射板がある場合と、ない場合の焼成に要する焼成時間を示す。図８に示すように反射板１３、１４、１５、１６を搬送治具１１に配備した場合は、反射板を配備しない場合を比べると、エンジンピストン４が所定温度に到達する時間は、１２、６秒短縮される。これは、反射板１３、１４、１５、１６を配備したことにより、反射板を配備しない場合を比べ、ハロゲンランプ２２の赤外線が、単位時間当たりエンジンピストン４に照射される照射量と、これに伴う吸収量とが増大しためである。この短縮された時間は、ハロゲンランプ２２に投入される電力で換算すると略３０％電力が低減される。結果、本発明のエネルギー効率の効果が検証された。
【００６７】
また、スカート部４ａの隣のピストンピンが挿入されるピン穴５側の側面６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ（照射部分）に各側面６ａ〜６ｅより赤外線の吸収率の高い表面処理（載置工程）を搬送工程前に施す。これにより、ピン穴５側の側面６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅに照射される赤外線が多量に吸収される。結果、エンジンピストン４の全体に亘り温度がさらに短時間で均一に上昇できると共にスカート部４ａの皮膜材を短時間で昇温させる。結果、エネルギー効率の高い焼成炉１および皮膜形成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係わる焼成炉の説明図である。
【図２】図１の焼成ゾーンの説明図である。
【図３】図１の焼成ゾーンに配備したランプユニットの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係わる皮膜形成方法のフローチャートである。
【図５】本発明に係わる従来技術の焼成炉の焼成ゾーンの説明図である。
【図６】本発明の焼成ゾーンと従来技術の焼成ゾーンの作用を比較した図である。
【図７】エンジンピストンの斜視図である。
【図８】図７のピストン温度と焼成時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 焼成炉
２ 被処理物
２ａ 塗布部分
２ｂ、２ｃ 照射部分
３ 皮膜材
４ エンジンピストン（被処理物）
４ａ スカート部（塗布部分）
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ 側面（照射部分）
１０ 搬送装置（搬送手段）
１１ 搬送治具
１３、１４、１５、１６ 反射板
２０ 焼成ゾーン
２２ ハロゲンランプ（光源）
３０ 冷却ゾーン
Ｓ２ 搬送工程
Ｓ３ 焼成工程
Ｓ４ 冷却工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば樹脂などの皮膜材を塗布した被処理物に光源から放射される赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して皮膜する焼成炉および皮膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の樹脂コート皮膜の焼成炉として、内部に処理空間を有する炉体と、被処理体を積載して、処理空間を加熱する中赤外線若しくは近赤外線を放熱するヒーターと、処理空間内に少なくとも一つ配置された、熱を反射する熱反射面を有する熱反射部材と、を備えた焼成炉であって、熱反射部材は、熱反射面が搬送手段の搬送方向と略同一方向となるように配置されてなる焼成炉が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、反射性が高く水を透過して金属の界面を昇温させる近赤外線を利用しその赤外線ランプの前面に反射性の高い材質、研ぎのアルミ、ステンレス鋼板等で幅は５０ｍｍ〜１００ｍｍの筒状のカバーを設け、光の分散を防ぎ、折曲げ部分の底辺に光を集中的に当て、乾燥させる方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、少なくともヤニの付着しやすい炉内壁面に近赤外線を照射し、炉内壁面へのヤニの付着を防止するとともに、炉内壁面から近赤外線を反射させ、その反射された近赤外線を被塗物に当て、塗膜の乾燥に利用する塗膜乾燥炉におけるヤニ付着防止方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
また、オーブン窯内の熱板上に置かれた被加工物に対し、熱源からの遠・近赤外線を反射機構によって反射して調理、焼成するようにした製菓・製パン用オーブン装置において、反射機構は、表面が湾曲状である複数の反射棒状材を配列した製菓・製パン用オーブン装置が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
また、第１の加熱板と、第１の加熱板とは所定の距離離間して対向するように配置され、複数の穴が形成された第２の加熱板と、第２の加熱板における第１の加熱板と対向する面とは反対の面から所定の距離離間して配置され、赤外線を放射する加熱手段と、を有し、加熱対象物を第１の加熱板と第２の加熱板との間に介在させ、加熱対象物を加熱する加熱装置が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１８５９７４号公報
【特許文献２】特開平１０−２８９４３号公報
【特許文献３】特開平８−８０４６６号公報
【特許文献４】特開平１０−１６９６７８号公報
【特許文献５】特開２００７−１２０９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、熱反射部材は、熱的強度確保のため、耐熱性金属または石英ガラスを使用しており、石英ガラスの場合、反射率が低いため、反射率の高い材質を反射部材の反射面にコーティングしなければならない。熱反射部材は、炉内に固定され、高温下にあるので、反射面の皮膜の劣化防止から、反射面を所定時間毎に水などの冷却媒体で冷却する必要がある。このため焼成炉を使用できる時間が制限され、冷却せず長期間、連続使用すると故障する問題がある。
【０００８】
また、被処理体の上面上方と下面下方、および、被処理体の進行する前面方向と背面方向には反射板が配備されない。このためこれらの方向に進行する近赤外線は断熱材に大部分吸収され、エネルギーが損失する問題がある。
【０００９】
また、特許文献２は、反射性の高い材質の筒状のカバーで赤外線の分散を防ぎ、折曲げ部分の底辺に光を集中させている。この折曲げ部は可動するため、筒状のカバーの変形や劣化による可動の故障を防止する必要から、筒状のカバーと折曲げ部を所定時間毎に水などの冷却媒体で冷却する必要がある。筒状のカバーと折曲げ部は移動出来ないので、冷却時は焼成炉の稼動を停止する。結果、焼成炉を使用できる時間が制限され、冷却せず長期間、連続使用すると故障する問題がある。
【００１０】
また、特許文献３は、近赤外線を炉内壁面に当て、炉内壁面の温度を上昇させ炉内壁面へのヤニの付着を防止し、その反射する近赤外線のエネルギーを塗物に照射して塗物を乾燥する。近赤外線を散乱させるので、塗物に照射されない散乱した近赤外線のエネルギーは、損失する。また、炉内壁面へのヤニの付着防止が不要の場合、炉内壁に吸収されたエネルギー分、損失する。従って、散乱による近赤外線のエネルギーの損失と、炉内壁に吸収されるエネルギーを損失する問題がある。
【００１１】
また、特許文献４は、反射機構における反射は、反射棒状材の表面が湾曲状であるために、熱源からの遠・近赤外線が特定区域されることなく、オーブン窯内全般に散乱される。従って、被加工物に照射されない散乱した近赤外線のエネルギーを損失する問題がある。
【００１２】
また、特許文献５は、ミラーで反射されるハロゲンランプの赤外線と、ハロゲンランプから直接放射される赤外線のうち、第２の加熱板の穴を通過する赤外線は加熱対象物を加熱し有効に使用されるが、第２の加熱板の穴を通過せず第２の加熱板に当たる赤外線の大部分は損失する。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、搬送治具に載置した反射板を長期間、連続使用でき、従来と比べてエネルギー損失が少なくエネルギー効率の高い焼成炉および皮膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光源から赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して成膜する焼成炉であって、被処理物を載置すると共に赤外線を反射して被処理物に照射する反射板を設置した搬送治具を有し、被処理物を搬送する搬送手段と、光源を設置し、光源からの赤外線を搬送手段により搬送された被処理物に照射し、被処理物に塗布した皮膜材を被処理物に焼成する焼成ゾーンと、皮膜材を焼成した被処理物と、反射板とを冷却する冷却ゾーンと、を備える。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、反射板は、被処理物の上方向と、下方向と、被処理物の搬送方向と、搬送反対方向とのうち少なくとも一つの方向に配置される。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、光源から赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して成膜する皮膜形成方法であって、赤外線を反射して被処理物に照射する反射板を設置した搬送治具を有する搬送手段により、被処理物を搬送治具に載置して被処理物を焼成ゾーンに搬送する搬送工程と、焼成ゾーンに搬送した被処理物に、焼成ゾーンに設置した光源からの赤外線を被処理物に照射し、被処理物に塗布した皮膜材を被処理物に焼成する焼成工程と、焼成工程終了後、搬送手段により、被処理物を冷却ゾーンに搬送し、冷却ゾーンで被処理物と反射板とを冷却する冷却工程と、を備える。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、搬送工程の前に皮膜材が塗布される塗布をしない部分であって赤外線が照射される照射部分に赤外線を吸収して被処理物の温度を高める表面処理を施す載置工程を備える。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、前記焼成工程において、反射板は被処理物の皮膜材が塗布される塗布部分および表面処理を施した部分の少なくとも一方に光源からの赤外線を反射して集光する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明では、焼成ゾーンに設置した光源から赤外線が放射される（以下、光源の赤外線）。光源の赤外線は、直接、被処理物の皮膜材塗布部分と、被処理物の塗布部分以外の照射部分を照射する。被処理物に直接照射せず本来漏れとなる赤外線（以下、漏れる赤外線）は、搬送治具に配備した反射板で反射され、被処理物の皮膜材塗布部分と、被処理物の塗布部分以外の照射部分に集光される。従って、光源から放射される赤外線の殆どを被処理物に集光して照射できる。塗布部分を照射した赤外線は、直接、塗布部分の皮膜材と、皮膜材を介在し被処理物を昇温させる。塗布部分以外の照射部分を照射した赤外線の輻射熱エネルギーは、被処理物と、被処理物内を伝わり塗布部分の皮膜材を昇温させる。これにより光源からの赤外線の輻射熱エネルギーを無駄にすることなく有効に使って皮膜材と被処理物を昇温させ、被処理物に皮膜材を焼成するので、従来技術に比べ、光源に供給する電力は減少する。あるいは、同じ電力では焼成時間を短縮できる。結果、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜できる。
【００２０】
また、焼成ゾーンでの焼成終了後、搬送手段で搬送治具を、焼成ゾーンの隣に位置する冷却ゾーンに搬送し、冷却ゾーンで、被処理物と反射板を冷却する。そして、後に続く搬送治具に載置した被処理物も、連続して順次、同じように、焼成ゾーンで焼成され、次に冷却ゾーンに搬送され、冷却ゾーンで反射板と共に冷却される。従って、焼成炉を停止することなく、長期間、連続しても、反射板の変形あるいは反射板の反射面のメッキ剥がれが抑制される。結果、反射板を連続して長期間使用できる。
【００２１】
さらに、高いエネルギー効率で皮膜材を被処理物に成膜するので、焼成の所要時間が短縮されることと、焼成する度に反射板を冷却することとで、反射板の耐久性が向上する。
【００２２】
以上により、搬送治具に載置した反射板を長期間、連続使用でき、反射板の耐久性が向上すると共に、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する焼成炉を提供できる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明では、反射板は、被処理物の上方向と、下方向と、被処理物の搬送方向と、搬送反対方向とのうち少なくとも一つの方向に配置される。従って、光源からの赤外線のうち被処理物に照射せず漏れとなった赤外線は、被処理物の上方向と、下方向と、被処理物の搬送方向と、搬送反対方向とのうち少なくとも一つの方向に配置される反射板により反射、集光されて被処理物（皮膜材の塗布部分と塗布部分以外の照射部分）を照射する。結果、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する焼成炉を提供できる。
【００２４】
特に、被処理物の皮膜材塗布部分が搬送方向の左右に配置されることで、塗布部分は、光源に対面しているので、光源から直接照射する赤外線は、塗布部分以外の照射部分より赤外線の照射量が多くなる。さらに被処理物の上方側と下方側の反射板は、光源に略平行に配置されるので、上方側と下方側の反射板で反射した光源からの赤外線は、塗布部分以外の照射部分より赤外線の照射量が多くなる。従って、塗布部分に、光源からの赤外線の多くを集光して照射するので皮膜材は短時間で被処理物に焼成される。結果、焼成炉のエネルギー効率が向上する。
【００２５】
請求項３に記載の発明では、光源の赤外線は、直接、被処理物の皮膜材塗布部分と、被処理物の塗布部分以外の照射部分を照射する。被処理物に直接照射せず本来漏れとなる赤外線は、搬送治具に配備した反射板で反射され、被処理物の皮膜材塗布部分と、被処理物の塗布部分以外の照射部分を照射する。従って、光源から放射される赤外線の殆どを被処理物に集光して照射できる。塗布部分を照射した赤外線は、直接、塗布部分の皮膜材と、皮膜材を介在し被処理物を昇温させる。塗布部分以外の照射部分を照射した赤外線の輻射熱エネルギーは、被処理物と、被処理物内を伝わり塗布部分の皮膜材を昇温させる。これにより光源からの赤外線の輻射熱エネルギーを無駄にすることなく有効に使って皮膜材と被処理物を昇温させ、被処理物に焼成するので、従来技術に比べ、光源に供給する電力は減少する。あるいは、同じ電力では焼成時間を短縮できる。結果、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜できる。
【００２６】
また、焼成ゾーンでの焼成終了後、搬送手段で搬送治具を、焼成ゾーンとの隣に位置する冷却ゾーンに搬送し、冷却ゾーンで、被処理物と反射板を冷却する。そして、後に続く搬送治具に載置した被処理物も、連続して順次、同じように、焼成ゾーンで焼成され、冷却ゾーンに搬送され、冷却ゾーンで反射板と共に冷却される。従って、焼成炉を停止することなく、長期間、連続使用しても、反射板の変形あるいは反射板の反射面のメッキ剥がれが抑制される。結果、反射板を連続して長期間を使用できる。
【００２７】
さらに、エネルギー効率の高い皮膜形成方法であるので焼成の所要時間が短縮されることと、焼成する度に反射板を冷却することとで、反射板の耐久性が向上する。
【００２８】
以上により、反射板を長期間、連続使用でき、反射板の耐久性が向上すると共に、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜できる皮膜形成方法を提供できる。
【００２９】
また、請求項４に記載の発明では、被処理物は、皮膜材が塗布された塗布部分以外で、赤外線が照射される照射部分に赤外線の吸収率が、該照射部分より赤外線吸収率の高い表面処理を施す。これにより、表面処理を施した箇所は、赤外線を多量に吸収し、吸収された赤外線の輻射熱エネルギーは、被処理物全体と塗布部分の皮膜材を短時間で均一に昇温できる。あるいは同一の焼成時間では、光源の供給電力を低減できる。結果、焼成時間短縮分に相当する電力あるいは、同一の焼成時間では光源の供給電力低減分、輻射熱エネルギーが節約でき、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する皮膜形成方法を提供できる。
【００３０】
また、請求項５に記載の発明では、反射板は、被処理物の皮膜材が塗布される塗布部分および表面処理を施した部分の少なくとも一方の部分に光源からの赤外線を反射し、集光する。これにより、塗布部分および表面処理を施した部分に吸収される赤外線は、被処理物の地肌から吸収される赤外線より多い。結果、高いエネルギー効率で被処理物に皮膜材を焼成して成膜する皮膜形成方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施形態）
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態に係わる焼成炉の説明図である。
【００３３】
図２は、図１の焼成ゾーンの説明図である。図中、（ａ）は図１のＡ矢視の部分図で、（ｂ）は図２（ａ）のＸＸ断面の部分図である。図中、矢印Ｂは、コンベア１２の移動方向を示す。
【００３４】
図３は、ランプユニットの斜視図である。
【００３５】
図１に示すように、焼成炉１は、例えば、樹脂(例えば、ポリアミド、ＰＴＦＥ)皮膜などの皮膜材３（図２）を塗布した被処理物２（図２）を搬送する搬送装置１０（搬送手段）と、皮膜材３を塗布した被処理物２に赤外線を照射し皮膜材３を焼成する焼成ゾーン２０と、焼成後、被処理物２と後述する反射板とを冷却する冷却ゾーン３０とから構成される。
【００３６】
搬送装置１０は、コンベア１２と、コンベア１２に連結された複数の搬送治具１１とから構成される。コンベア１２は矢印Ｂ方向に可動し、搬送治具１１を連続して搬送する。これにより搬送治具１１は、搬送治具１１に載置した被処理物２を焼成ゾーン２０と、冷却ゾーン３０に、順次、連続して搬送する。
【００３７】
図２に示すように、被処理物２は、円筒形状で、円筒面の塗布部分２ａに樹脂などの皮膜材３が塗布され、焼成して成膜される。
【００３８】
焼成ゾーン２０は、赤外線を放射するハロゲンランプ２２（光源）と、ハロゲンランプ２２の赤外線を反射して被処理物２に照射するリフレクタ２３と、ハロゲンランプ２２とリフレクタ２３を支持するケース２４から構成されるランプユニット２１を備える。そしてランプユニット２１は、搬送装置１０の搬送方向に対し左右に配置される。
【００３９】
ランプユニット２１は、ハロゲンランプ２２からの直接の赤外線と、ハロゲンランプ２２からの赤外線をリフレクタ２３で反射した赤外線とが放射される。
【００４０】
また、ハロゲンランプ２２の赤外線は、主に、短波長の近赤外線（波長０．８〜２μｍ）であるが、中波長の中赤外線（波長２〜４μｍ）でも良い。
【００４１】
冷却ゾーン３０は、焼成ゾーン２０で実施される焼成工程の後に、引き続いて実施される焼成ゾーン２０に隣接して配置される。そして、冷却ゾーン３０では、皮膜材３の焼成を終了した被処理物２と、搬送治具１１に配備した反射板１３、１４、１５、１６とが冷却される。
【００４２】
搬送治具１１は、皮膜材３を塗布した被処理物２が載置されると共に、反射板１３、１４、１５、１６が配備される。反射板１３、１４、１５、１６は、それぞれ被処理物２の上方側と、下方側の搬送方向の左右と、搬送前方側と、搬送後方側とに配置される。各反射板１３、１４、１５、１６は、ランプユニット２１からの赤外線（ハロゲンランプ２２から直接放射される赤外線と、ハロゲンランプ２２からリフレクタ２３で反射される赤外線）を反射して被処理物２（被処理物２の皮膜材３の塗布部分２ａと、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃ）に集光し、照射する。反射板１３、１４、１５、１６の材質は、黄銅に金メッキを成膜したもの、あるいはステンレス板、アルミニュウム板等を研磨したもので、反射率の高い金属であれば良い。
【００４３】
次に、本発明の実施形態の作動と効果について説明する。
【００４４】
図４は、本発明の実施形態に係わる皮膜形成方法のフローチャートである。
【００４５】
図４に示すように、皮膜材３を被処理物２に焼成して成膜する皮膜形成方法は、載置工程Ｓ１と、搬送工程Ｓ２と、焼成工程Ｓ３と、冷却工程Ｓ４と、取出し工程Ｓ５とからなる。
【００４６】
（載置工程）
載置工程Ｓ１は、皮膜材３を被処理物２に塗布した搬送治具１１に載置する。尚、被処理物２を搬送治具１１に載置して皮膜材３を被処理物２に塗布しても良い。
【００４７】
（搬送工程）
搬送工程Ｓ２は、皮膜材３を塗布した被処理物２を搬送治具１１に載置し、搬送装置１０で焼成ゾーン２０に搬送する。
【００４８】
（焼成工程）
焼成工程Ｓ３は、焼成ゾーン２０にて、搬送工程Ｓ２で搬送装置１０により搬送された被処理物２をランプユニット２１から放射される赤外線で照射する。即ち、ランプユニット２１から放射される赤外線は直接、被処理物２の塗布部分２ａと、被処理物２の塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃとを照射する。また、被処理物２に直接照射せず、本来漏れとなる赤外線は、搬送治具１１に配備した反射板１３、１４、１５、１６で反射され、被処理物２に集光し、塗布部分２ａと、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃとを照射する。
【００４９】
塗布部分２ａに照射した赤外線は、皮膜材３と、皮膜材３を介在し被処理物２を昇温させる。皮膜材３の塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃに照射した赤外線は、被処理物２と、被処理物２を介在し皮膜材３を昇温させる。これにより皮膜材３は被処理物２に焼成される。この焼成の際、コンベア１２は、焼成に必要な時間、焼成ゾーン２０内を移動して焼成する。あるいは、焼成に必要な時間、焼成ゾーン２０内で停止して焼成しても良い。
【００５０】
（冷却工程）
冷却工程Ｓ４は、焼成ゾーン２０内での焼成終了後、実施される。即ち、搬送装置１０によりコンベア１２が矢印Ｂ方向に移動し、搬送治具１１は冷却ゾーン３０に搬送される。そして冷却ゾーン３０にて、皮膜材３が焼成された被処理物２と、反射板１３、１４、１５、１６とが冷却される。反射板１３、１４、１５、１６の冷却は、反射板１３、１４、１５、１６の寿命を長く確保するために成される。この冷却の際、コンベア１２は、冷却に必要な時間、冷却ゾーン３０内を移動し、被処理物２と、反射板１３、１４、１５、１６は冷却される。あるいは、冷却に必要な時間、冷却ゾーン３０内で停止し、被処理物２と、反射板１３、１４、１５、１６を冷却しても良い。
【００５１】
また、好ましくは、冷却工程Ｓ４での冷却中、焼成ゾーン２０で後続の搬送治具１１に載置した被処理物２を焼成すると良い。これによりハロゲンランプ２２から放射される赤外線が有効活用される。
【００５２】
（取出し工程）
取出し工程Ｓ５は、冷却が終了すると実施される。即ち、搬送装置１０によりコンベア１２が移動し、搬送治具１１は冷却ゾーン３０から搬出される。搬送治具１１に載置した被処理物２は搬送治具１１から取出される。
【００５３】
上述の各工程Ｓ１と、Ｓ２と、Ｓ３と、Ｓ４と、Ｓ５とが成された被処理物２を載置した搬送治具１１の後に、順次、続く搬送治具１１には、上述と同じように皮膜材３が焼成される被処理物２が載置される。そして、上述と同じように各工程Ｓ１と、Ｓ２と、Ｓ３と、Ｓ４と、Ｓ５とが、順次、実施される
以上により、以下の効果を生じる。即ち、ランプユニット２１により焼成ゾーン２０は、ハロゲンランプ２２からの直接の赤外線と、リフレクタ２３で反射されたハロゲンランプ２２の赤外線とが放射される（以下、ランプユニット２１の赤外線）。ランプユニット２１の赤外線は、直接、被処理物２の塗布部分２ａと、被処理物２の塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃを照射する。そして直接、被処理物２に照射せず本来漏れ、損失となる赤外線は、搬送治具１１に配備した反射板１３、１４、１５、１６で反射され、塗布部分２ａと、被処理物２の塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃとに集光し、照射されるので、ランプユニット２１から放射された赤外線の殆どを被処理物２に集光して照射できる。従って、焼成時間を短縮できる。あるいは、同じ焼成時間では、ハロゲンランプ２２に供給する電力を減少できる。結果、高いエネルギー効率で、被処理物２に皮膜材３を焼成して成膜できる。
【００５４】
また、焼成ゾーン２０での焼成終了後、コンベア１２で搬送治具１１を、焼成ゾーン２０に隣接し配置された冷却ゾーン３０に移動させ、冷却ゾーン３０で、被処理物２と反射板１３、１４、１５、１６を冷却する。そして、後に続く搬送治具１１に載置した被処理物２を、連続して順次、前述と同じに、焼成ゾーン２０で焼成し、その後、冷却ゾーン３０で反射板１３、１４、１５、１６と共に冷却する。従って、焼成炉１を停止することなく、長期間、連続使用しても、反射板１３、１４、１５、１６の変形あるいは反射面のメッキ剥がれは抑制される。結果、反射板１３、１４、１５、１６は長期間に亘り連続使用できる。
【００５５】
さらに、本発明の焼成炉１は、エネルギー効率が高いので焼成の所要時間が短縮できることと、焼成する度に反射板１３、１４、１５、１６を冷却することとで、反射板１３、１４、１５、１６の耐久性が向上する。
【００５６】
図５は、従来技術の焼成炉４１の焼成ゾーンの説明図で、（ａ）は図１で示されるＡ矢視と同じ方向から見た断面を示し、（ｂ）は図５（ａ）のＹＹ断面の部分断面を示す。図中、矢印Ｂは、コンベア１２の移動方向を示す。尚、図１と同じ部材、同じ部位は同じ符号を付す。
【００５７】
図５（ａ）に示すように、ハロゲンランプ２２からリフレクタ２３で反射されず直接、範囲Ｍ１、範囲Ｎ１に向かう赤外線は、被処理物２に照射することなく損失され、輻射熱エネルギーは無駄に消失される。また、ロゲンランプ２２からリフレクタ２３で反射され範囲Ｍ２、範囲Ｎ２に向かう赤外線も、被処理物２に照射することなく損失され、輻射熱エネルギーは無駄に消失される。図２（ａ）では反射板１３、１４が設けられているので、図５（ａ）の範囲Ｍ１、範囲Ｎ１、範囲Ｍ２、範囲Ｎ２に向かう赤外線に相当する赤外線はない。
【００５８】
図５（ｂ）に示すように、ハロゲンランプ２２からリフレクタ２３で反射されず直接、範囲Ｑ１、範囲Ｒ１に向かう赤外線と、リフレクタ２３で反射され範囲Ｑ１、範囲Ｒ１に向かう赤外線は、共に被処理物２に照射することなく損失され、輻射熱エネルギーは無駄に消失される。図２（ｂ）では反射板１５、１６が設けられているので、図５（ｂ）の範囲Ｑ１、範囲Ｒ１に向かう赤外線に相当する赤外線は、図２（ｂ）に示す範囲Ｑ、範囲Ｒ向かう赤外線である。本発明の範囲Ｑ、範囲Ｒは、従来技術の範囲Ｑ１、範囲Ｒ１より狭い。
【００５９】
この従来技術との比較により、本発明は、従来技術に比べ、ランプユニット２１から放射され赤外線を殆ど漏れることなく被処理物２に集光し、照射する。結果、従来技術に比べ、エネルギー効率の高い。
【００６０】
図６は、図２に示す本発明の焼成ゾーンと、図５に示す従来技術の焼成ゾーンとの作用を比較した図で、点線はランプユニットのから赤外線を示す。図中、（ａ１）と（ｂ１）は、それぞれ本発明の図２の（ａ）と（ｂ）にランプユニットの赤外線を加えた図、（ａ２）と（ｂ２）は、それぞれ従来技術の図５の（ａ）と（ｂ）にランプユニットからの赤外線を加えた図を示す。
【００６１】
図６（ａ１）と（ａ２）、（ｂ１）と（ｂ２）を比べると、ランプユニット２１からの赤外線は、（ａ１）の方が（ａ２）より多量に被処理物２に照射され、また、（ｂ１）の方が（ｂ２）より多く被処理物２に照射されている。これは、ランプユニット２１からの赤外線が反射板１３、１４、１５、１６で反射され、被処理物２に照射されるためである。
【００６２】
また、図６に示すように反射板１３と、１４は、主に被処理物２の搬送方向に対し左右の部分、即ち塗布部分２ａを集中照射する。反射板１５と、１６は、主に被処理物２の搬送方向の前方部分と工法部分、即ち塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ（図２）を集中照射する。そして被処理物２の上面、即ち照射部分２ｃ（図２）は反射板１３により集中照射される。
【００６３】
特に、被処理物２の皮膜材３の塗布部分２ａが搬送方向Ｂの左右に配置している。従って、塗布部分２ａは、ランプユニット２１に対面するので、ランプユニットから直接照射する赤外線は、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃより赤外線の照射量が多くなる。さらに被処理物２の上方側と下方側の反射板１３、１４は、ランプユニット２１に略平行に配置されるので、上方側と下方側の反射板１３、１４で反射したランプユニット２１からの赤外線は、塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃより赤外線の照射量が多くなる。従って、塗布部分に、ランプユニット２１からの赤外線の多くを集光して照射するので皮膜材３は短時間で被処理物に焼成される。
【００６４】
また、被処理物２は、皮膜材３が塗布された塗布部分２ａ以外の照射部分２ｂ、２ｃで、赤外線が照射される箇所に該箇所より赤外線の吸収率の高い表面処理を施す。これにより、表面処理を施した箇所は、赤外線を多量に吸収し、吸収された赤外線の輻射熱エネルギーは被処理物２と処理部分２ａの皮膜材３を短時間で均一に昇温する。あるいは、同じ焼成時間では、ハロゲンランプ２２に供給する電力が低減する。結果、時間短縮分に相当する電力あるいは電力低減分、輻射熱エネルギーが節約でき、皮膜形成方法のエネルギー効率が向上する。
【００６５】
図７は、エンジンピストン４（被処理物）の斜視図である。エンジンピストン４のスカート部４ａ（塗布部分）に樹脂からなる皮膜材が塗布される。そして、スカート部４ａの両面が、コンベア１２の搬送方向の左右に配備されたハロゲンランプ２２（図２）に対面するように搬送治具１１に載置される。焼成工程Ｓ３でスカート部４ａと、スカート部４ａ以外のエンジンピストン４の照射部分とにランプユニット２１からの直接の赤外線と、反射板１３、１４、１５、１６で反射した赤外線とが照射される。これにより、スカート部４ａに塗布された皮膜材がスカート部４ａに焼成され成膜される。
【００６６】
図８は、反射板がある場合と、ない場合における図７のエンジンピストン４の温度と焼成時間の関係を示す図である。図中、ｔ１と、ｔ２は、それぞれ反射板がある場合と、ない場合の焼成に要する焼成時間を示す。図８に示すように反射板１３、１４、１５、１６を搬送治具１１に配備した場合は、反射板を配備しない場合を比べると、エンジンピストン４が所定温度に到達する時間は、１２、６秒短縮される。これは、反射板１３、１４、１５、１６を配備したことにより、反射板を配備しない場合を比べ、ハロゲンランプ２２の赤外線が、単位時間当たりエンジンピストン４に照射される照射量と、これに伴う吸収量とが増大しためである。この短縮された時間は、ハロゲンランプ２２に投入される電力で換算すると略３０％電力が低減される。結果、本発明のエネルギー効率の効果が検証された。
【００６７】
また、スカート部４ａの隣のピストンピンが挿入されるピン穴５側の側面６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ（照射部分）に各側面６ａ〜６ｅより赤外線の吸収率の高い表面処理（載置工程）を搬送工程前に施す。これにより、ピン穴５側の側面６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅに照射される赤外線が多量に吸収される。結果、エンジンピストン４の全体に亘り温度がさらに短時間で均一に上昇できると共にスカート部４ａの皮膜材を短時間で昇温させる。結果、エネルギー効率の高い焼成炉１および皮膜形成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係わる焼成炉の説明図である。
【図２】図１の焼成ゾーンの説明図である。
【図３】図１の焼成ゾーンに配備したランプユニットの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係わる皮膜形成方法のフローチャートである。
【図５】本発明に係わる従来技術の焼成炉の焼成ゾーンの説明図である。
【図６】本発明の焼成ゾーンと従来技術の焼成ゾーンの作用を比較した図である。
【図７】エンジンピストンの斜視図である。
【図８】図７のピストン温度と焼成時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 焼成炉
２ 被処理物
２ａ 塗布部分
２ｂ、２ｃ 照射部分
３ 皮膜材
４ エンジンピストン（被処理物）
４ａ スカート部（塗布部分）
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ 側面（照射部分）
１０ 搬送装置（搬送手段）
１１ 搬送治具
１３、１４、１５、１６ 反射板
２０ 焼成ゾーン
２２ ハロゲンランプ（光源）
３０ 冷却ゾーン
Ｓ２ 搬送工程
Ｓ３ 焼成工程
Ｓ４ 冷却工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して成膜する焼成炉であって、
前記被処理物を載置すると共に前記赤外線を反射して前記被処理物に照射する反射板を設置した搬送治具を有し、前記被処理物を搬送する搬送手段と、
前記光源を設置し、前記光源からの前記赤外線を前記搬送手段により搬送された前記被処理物に照射し、前記被処理物に塗布した前記皮膜材を前記被処理物に焼成する焼成ゾーンと、
前記皮膜材を焼成した前記被処理物と、前記反射板とを冷却する冷却ゾーンと、を備える、ことを特徴とする焼成炉。
【請求項２】
前記反射板は、前記被処理物の上方向と、下方向と、前記被処理物の搬送方向と、搬送反対方向とのうち少なくとも一つの方向に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
光源から赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して成膜する皮膜形成方法であって、
前記赤外線を反射して前記被処理物に照射する反射板を設置した搬送治具を有する搬送手段により、前記被処理物を前記搬送治具に載置して前記被処理物を焼成ゾーンに搬送する搬送工程と、
前記焼成ゾーンに搬送した前記被処理物に、前記焼成ゾーンに設置した前記光源からの前記赤外線を前記被処理物に照射し、前記被処理物に塗布した前記皮膜材を前記被処理物に焼成する焼成工程と、
前記焼成工程終了後、前記搬送手段により、前記被処理物を冷却ゾーンに搬送し、前記冷却ゾーンで前記被処理物と前記反射板とを冷却する冷却工程と、を備える、ことを特徴とする皮膜形成方法。
【請求項４】
前記搬送工程の前に前記皮膜材を塗布をしない部分であって前記赤外線が照射される照射部分に前記赤外線を吸収して前記被処理物の温度を高める表面処理を施す載置工程と、を備える、ことを特徴とする請求項３に記載の皮膜形成方法。
【請求項５】
前記焼成工程において、前記反射板は前記被処理物の前記皮膜材が塗布される前記塗布部分および前記表面処理を施した部分の少なくとも一方に前記光源からの前記赤外線を反射して集光する、ことを特徴とする請求項４に記載の皮膜形成方法。
【請求項１】
光源から赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して成膜する焼成炉であって、
前記被処理物を載置すると共に前記赤外線を反射して前記被処理物に照射する反射板を設置した搬送治具を有し、前記被処理物を搬送する搬送手段と、
前記光源を設置し、前記光源からの前記赤外線を前記搬送手段により搬送された前記被処理物に照射し、前記被処理物に塗布した前記皮膜材を前記被処理物に焼成する焼成ゾーンと、
前記皮膜材を焼成した前記被処理物と、前記反射板とを冷却する冷却ゾーンと、を備える、ことを特徴とする焼成炉。
【請求項２】
前記反射板は、前記被処理物の上方向と、下方向と、前記被処理物の搬送方向と、搬送反対方向とのうち少なくとも一つの方向に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
光源から赤外線を照射し、皮膜材を被処理物に焼成して成膜する皮膜形成方法であって、
前記赤外線を反射して前記被処理物に照射する反射板を設置した搬送治具を有する搬送手段により、前記被処理物を前記搬送治具に載置して前記被処理物を焼成ゾーンに搬送する搬送工程と、
前記焼成ゾーンに搬送した前記被処理物に、前記焼成ゾーンに設置した前記光源からの前記赤外線を前記被処理物に照射し、前記被処理物に塗布した前記皮膜材を前記被処理物に焼成する焼成工程と、
前記焼成工程終了後、前記搬送手段により、前記被処理物を冷却ゾーンに搬送し、前記冷却ゾーンで前記被処理物と前記反射板とを冷却する冷却工程と、を備える、ことを特徴とする皮膜形成方法。
【請求項４】
前記搬送工程の前に前記皮膜材を塗布をしない部分であって前記赤外線が照射される照射部分に前記赤外線を吸収して前記被処理物の温度を高める表面処理を施す載置工程と、を備える、ことを特徴とする請求項３に記載の皮膜形成方法。
【請求項５】
前記焼成工程において、前記反射板は前記被処理物の前記皮膜材が塗布される前記塗布部分および前記表面処理を施した部分の少なくとも一方に前記光源からの前記赤外線を反射して集光する、ことを特徴とする請求項４に記載の皮膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２８７７８６（Ｐ２００９−２８７７８６Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７３７６（Ｐ２００８−１３７３７６）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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