(57)【要約】【課題】塗装ブースからの排気を有効に活用可能な塗装システムを提供する。【解決手段】塗装システム１Ａは、塗装ブース３と、塗装ブース３に並設された第１湿式集塵装置４と、中継ダクト６３により第１湿式集塵装置４と接続された第２湿式集塵装置５とを備えている。第１湿式集塵装置４は、水を循環させながら塗装ブース３からの排気を洗浄する。第２湿式集塵装置５は、第１湿式集塵装置４よりも集塵効率の高いものであり、水を循環させながら第１湿式集塵装置４を通過した排気をさらに洗浄する。さらに、塗装システム１Ａは、第２湿式集塵装置５内の水を第１湿式集塵装置４に補給する補給路７を備えている。【選択図】図１
2011110500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装ブースと、
前記塗装ブースに並設され、水を循環させながら前記塗装ブースからの排気を洗浄する第１湿式集塵装置と、
前記第１湿式集塵装置よりも集塵効率の高い第２湿式集塵装置であって、中継ダクトにより前記第１湿式集塵装置と接続され、水を循環させながら前記第１湿式集塵装置を通過した排気をさらに洗浄する第２湿式集塵装置と、
前記第２湿式集塵装置内の水を前記第１湿式集塵装置に補給する補給路と、
を備える、塗装システム。
【請求項２】
前記第１湿式集塵装置は、前記塗装ブースからの排気を水に接触させながら通過させるスロート部を有するベンチュリスクラバである、請求項１に記載の塗装システム。
【請求項３】
前記ベンチュリスクラバは、前記塗装ブースと側壁を共有し、前記側壁の前記塗装ブース側の壁面にウォーターカーテンを形成するものである、請求項２に記載の塗装システム。
【請求項４】
前記第２湿式集塵装置は、前記第１湿式集塵装置を通過した排気を螺旋状に旋回させる容器と、前記容器内に配設され、前記容器の内周面に水を衝突させることにより微細水滴を発生させる噴射ノズルと、を有する微細水滴発生装置である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗装システム。
【請求項５】
前記容器内の下部には、水溜まりが形成されており、
前記補給路の上流端は、前記水溜まりの水位の半分よりも上側の水を抜き出しできるように前記容器の周壁に接続されている、請求項４に記載の塗装システム。
【請求項６】
前記微細水滴発生装置は、前記容器の上方に設けられ、前記中継ダクトと接続されたチャンバをさらに有しており、
前記容器の天井壁には、前記チャンバ内に流入した排気を前記容器内に流入させる流入口が同一円周上に等角度間隔で設けられている、請求項４または５に記載の塗装システム。
【請求項７】
前記中継ダクトから分岐し、前記中継ダクトを流れる排気の一部を排出するための分岐ダクトをさらに備え、
前記中継ダクトにおける前記分岐ダクトが分岐する位置よりも下流側および前記分岐ダクトには、前記分岐ダクトを通じて排出される排気量を調節するための分岐ダンパーが設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の塗装システム。
【請求項８】
前記塗装ブースに供給する空気を調整する空気調和機と、
前記第２湿式集塵装置を通過した排気を前記空気調和機に戻す還流ダクトと、
をさらに備える、請求項７に記載の塗装システム。
【請求項９】
前記塗装ブース内の微粒子の濃度を検出する濃度センサをさらに備え、
前記分岐ダンパーは、電動式であり、前記濃度センサで検出される濃度に基づいて制御される、請求項８に記載の塗装システム。
【請求項１０】
前記塗装ブースに供給する空気を調整する空気調和機と、
前記空気調和機に外気を導く外気ダクトと、
前記第２湿式集塵装置を通過した排気を排出するための排気ダクトと、
前記外気ダクトを流れる外気と前記排気ダクトを流れる排気とを熱交換させる熱交換器と、
をさらに備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の塗装システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装ブースからの排気の処理に適した塗装システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装ブース内ではワークに対する吹付塗装などが行われる。ワークに付着しなかった塗料は微粒子となって空気中に浮遊する。このような微粒子は塗装ミストと呼ばれる。塗装ブース内で発生した塗装ミストを大気中に放出しないために、塗装ブースからの排気を適切に処理する必要がある。例えば、特許文献１には、塗装ブースに湿式集塵装置であるベンチュリスクラバを並設し、このベンチュリスクラバで塗装ブースからの排気を洗浄する塗装システムが開示されている。
【０００３】
ところで、上記のように塗装ブースに湿式集塵装置が並設された塗装システムでは、塗装ブースからの排気は湿式集塵装置で洗浄された後にそのまま屋外に排出される。塗装ブースに供給される空気は、一般に外気を所定の温度および湿度に調整したものであるため、そのような空気が湿式集塵装置を経て屋外に排出されると、その空気に与えられたエネルギーも排出されることになる。そこで、塗装ブースからの排気を有効に活用することが望まれる。
【０００４】
ここで、例えば特許文献２には、塗装乾燥施設の外気ダクトおよび排気ダクトにヒートパイプからなる熱交換器を設けることが開示されている。具体的には、排気ダクトに熱交換器の蒸発部群を設け、外気ダクトに熱交換器の凝縮部群を設ける。この構成により、特許文献２に開示された装置では、排気ダクトを流れる排気から外気ダクトを流れる外気へ熱が移動し、排気から熱が回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８８５３２号公報
【特許文献２】特開平７−２８４７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、塗装ミストには、種々の大きさのものがあり、微細な塗装ミストには金属粉塵で構成されるものもある。しかしながら、特許文献１の塗装システムでは、湿式集塵装置で大きな塗装ミストは除去できるとしても、金属を含む塗料粉塵などの微細な塗装ミストを除去することはできない。このため、例えば、特許文献１の塗装システムに対して、特許文献２のように排気ダクトに熱交換器の蒸発部群を設けると、蒸発部群に塗料粉塵が積層して付着するため、排気からの熱の回収が困難になる。すなわち、特許文献１の塗装システムでは、塗装ブースからの排気を有効に活用することができない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、塗装ブースからの排気を有効に活用可能な塗装システム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】
【０００８】
前記課題を解決するためには、湿式集塵装置を通過した排気を、より高性能な湿式集塵装置を用いてさらに洗浄すればよい。しかしながら、単に高性能の湿式集塵装置を追加した場合には、水の使用量が極端に増える。これに対し、本発明の発明者は、高性能の湿式集塵装置にはある程度洗浄された排気が流入することに着目し、高性能の集塵装置で使用した水を再利用できるのではないかと考えた。本発明は、このような観点からなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、塗装ブースと、前記塗装ブースに並設され、水を循環させながら前記塗装ブースからの排気を洗浄する第１湿式集塵装置と、前記第１湿式集塵装置よりも集塵効率の高い第２湿式集塵装置であって、中継ダクトにより前記第１湿式集塵装置と接続され、水を循環させながら前記第１湿式集塵装置を通過した排気をさらに洗浄する第２湿式集塵装置と、前記第２湿式集塵装置内の水を前記第１湿式集塵装置に補給する補給路と、を備える、塗装システムを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によれば、第１湿式集塵装置によって大きな塗装ミストを除去することができ、より高性能な第２湿式集塵装置によって小さな塗装ミストを除去することができる。このため、第２湿式集塵装置を通過した排気を有効に活用することが可能になる。しかも、補給路によって第２湿式集塵装置内の水が第１湿式集塵装置に補給されるため、第２湿式集塵装置で使用された水を第１湿式集塵装置で再利用することができる。従って、水の使用量を抑えながら、上記の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る塗装システムの概略構成図
【図２】図１の塗装システムに用いられる第２湿式集塵装置の概略構成図
【図３】図２のIII−III線断面図
【図４】本発明の第２実施形態に係る塗装システムの概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る塗装システム１Ａを示す。この塗装システム１Ａは、無人の塗装ブース（すなわち、塗装ブース内で塗装ロボットにより塗装作業を行う場合）に適した構成である。
【００１４】
具体的に、塗装システム１Ａは、塗装ブース３と、塗装ブース３に並設された第１湿式集塵装置４と、中継ダクト６３により第１湿式集塵装置４と接続された第２湿式集塵装置５と、塗装ブース３に供給する空気を調整する空気調和機（エアーハンドリングユニット）２とを備えている。さらに、塗装システム１Ａは、空気調和機２に外気を導く外気ダクト６１と、空気調和機２で調整された空気を塗装ブース３に導く給気ダクト６２と、第２湿式集塵装置５を通過した排気を空気調和機２に戻す還流ダクト６５とを備えている。
【００１５】
空気調和機２は、外気を所定の温度および湿度（例えば、夏では温度２８℃湿度６５％、冬では温度２０℃湿度６５％）に調整するための機器として、筐体内に、冷温水コイル２２、加熱コイル２３（例えば、温水コイルや蒸気コイル等）および加温スプレー２４（例えば、電気ヒータや蒸気スプレーまたは超音波式加湿器等）を有している。また、筐体内には、蒸気スプレー２４の下流側に送風機（ブロア）２５が配設されているとともに、入口側および出口側にフィルター２１，２６が配設されている。
【００１６】
空気調和機２で調整された空気は、給気ダクト６２を通じて塗装ブース３に供給される。塗装ブース３は、給気室３１と、給気室３１の下方に位置する塗装室３２と、塗装室３２の下方に位置する排気室３３とを有している。
【００１７】
給気室３１は、給気ダクト６２を介して空気調和機２内のファン２５と接続されており、ファン２５によって給気ダクト６２からの空気が給気室３１内に送り込まれる。給気室３１と塗装室３２は空気の動圧を静圧に変えるためにフィルターで仕切られており、塗装室３２と排気室３３は網目構造の床板で仕切られている。このため、ファン２５により給気室３１内に送り込まれた空気は、塗装室３２を全面的に上から下に吹き抜ける。
【００１８】
なお、図示は省略するが、塗装室３２内には、吹付塗装を行う塗装ロボットが配置されており、塗装室３２と排気室３３を仕切る床板には、ワークを図１の紙面と直交する方向に搬送するコンベアが設置されている。そして、コンベアによってワークが所定位置に搬送されると、そこで塗装ロボットにより吹付塗装が行われる。
【００１９】
塗装ブース３の側方に並設された第１湿式集塵装置４は、下部に水溜まり４０を有し、その水を循環させながら塗装ブース３からの排気を洗浄するものである。本実施形態では、第１湿式集塵装置４として、塗装ブース３からの排気を水に接触させながら通過させるスロート部４１を有するベンチュリスクラバが採用されている。
【００２０】
より詳しくは、第１湿式集塵装置４は、スロート部４１を通じて塗装ブース３の排気室３３と連通する洗浄室４ａと、洗浄室４ａの上方に配置された送風機４５とを有している。洗浄室４ａは、側壁４２により塗装室３２と隔てられている。換言すれば、第１湿式集塵装置４は、側壁４２を塗装ブース３と共有している。また、洗浄室４ａ内には、側壁４２の下端との間にスロート部４１を形成する渦巻板が下部に設置されているとともに、その上側に、排気から水滴を分離するためのエリミネータが複数段設置されている。
【００２１】
さらに、第１湿式集塵装置４は、側壁４２の上端から塗装ブース３側に水をオーバーフローさせるための樋４３と、水溜まり４０の水を樋４３に汲み上げるポンプ（図示せず）とを有している。そして、ポンプが稼働すると、樋４３からのオーバーフローにより側壁４２の塗装ブース３側の壁面にウォーターカーテンが形成される。ウォーターカーテンを形成した水は、側壁４２の下端から落下する際に、塗装ブース３からの排気と共に洗浄室４ａに吸引される。
【００２２】
第１湿式集塵装置４で洗浄された排気は、中継ダクト６３を通じて第２湿式集塵装置５に送られる。第２湿式集塵装置５は、第１湿式集塵装置４よりも集塵効率の高いものであり、水を循環させながら第１湿式集塵装置４を通過した排気をさらに洗浄する。本実施形態では、第２湿式集塵装置５として、空気中で微細水滴を発生させる微細水滴発生装置が採用されており、第２湿式集塵装置５内ではレナード効果により空気がイオン化されて負イオンが生成される。ここで、「微細水滴」とは、直径１μｍ以下の水滴のことをいう。なお、微細水滴発生装置は、直径０．５μｍ以下の活性化微細水滴を多量に発生させることが好ましい。
【００２３】
具体的に、第２湿式集塵装置５は、第１湿式集塵装置４を通過した排気を螺旋状に旋回させる容器５１を有している。容器５１内の下部には、水溜まり５０が形成されており、容器５１の上方には、中継ダクト６３と接続されたチャンバ５５が設けられている。なお、容器５１には、図略の給水管が接続されており、容器５１内へは図略の水源から水が供給される。
【００２４】
また、第２湿式集塵装置５は、後述するように容器５１内で噴射された微細水滴を含む排気から水分を分離するサイクロン式の気液分離部５Ａを有している。この気液分離部５Ａの上部には、図３に示すように気液分離部５Ａの周壁の接線方向に沿って供給管５Ｂの一端が接続されており、供給管５Ｂの他端は、容器５１の水溜まり５０の僅かに上の部分に接続されている。このため、容器５１内で螺旋状に旋回した後の排気が供給管５Ｂを通じて気液分離部５Ａに旋回流を形成するように供給される。また、気液分離部５Ａの下部は、戻し管５Ｃを介して容器５１の水溜まり５０と連通している。このため、気液分離部５Ａで排気から分離された水分は、戻し管５Ｃにより水溜まり５０に戻される。さらに、気液分離部５Ａには、水分が分離された排気を導出する導出管５ａが中央に設けられており、この導出管５ａに還流ダクト６５が接続されている。
【００２５】
容器５１は、図２および図３に示すように、鉛直方向に延びる円形筒状の周壁５２と、周壁５２で囲まれる空間を上下から塞ぐ天井壁５３および底壁５４とを有している。天井壁５３には、チャンバ５５内に流入した排気を容器５１内に流入させる流入口５３ａが同一円周上に等角度間隔で設けられている。さらに、各流入口５３ａの下方には、流入口５３ａからの排気の流入方向を規定して旋回流を形成するための、容器５１の中心から見て同一方向に傾斜するガイド板５３ｂが設けられている。本実施形態では、２つの流入口５３ａが１８０°間隔で設けられており、容器５１内では二層の旋回流が形成されるようになっている。なお、容器５１内には、旋回流をサポートするためのサポート板５２ａが適所に設けられている。
【００２６】
容器５１内の中央には、噴射管５６が天井壁５３から垂れ下がるように設置されており、噴射管５６には、容器５１の内周面（正確には周壁５２の内周面）に水を衝突させることにより微細水滴を発生させる噴射ノズル５７が、同一平面上に等角度間隔でかつ上下に所定のピッチで並ぶように設けられている。
【００２７】
さらに、第２湿式集塵装置５は、水溜まり５０の水を噴射管５６に供給する供給路５８を有しており、供給路５８には、噴射ノズル５７から噴射される水の圧力（例えば、１４７ｋＰａ〜３４３ｋＰａ）を規定するためのポンプ５９が設けられている。
【００２８】
図１に戻って、容器５１の下部は、補給路７によって第１湿式集塵装置４と接続されている。補給路７には、ポンプ７１が設けられており、このポンプ７１が稼働すると、第２湿式集塵装置５内の水が補給路７を通じて第１湿式集塵装置４に補給される。水溜まり５０の中では、第２湿式集塵装置５による洗浄により排気中から除去された金属を含む塗料粉塵などが沈殿する。それ故に、補給路７の上流端は、水溜まり５０の水位の半分よりも上側の水を抜き出しできるように容器５１の周壁５２に接続されている。これにより、比較的に澄んだ水が第１湿式集塵装置４に補給される。
【００２９】
なお、水溜まり５０に貯まった沈殿物を含む全ての水を水溜まり４０に供給してもよく、補給路７の一部に沈殿物を除去する装置を設けてもよい。
【００３０】
さらに、本実施形態の塗装システム１Ａでは、中継ダクト６３から、当該中継ダクト６３を流れる排気の一部を屋外へ排出するための分岐ダクト６４が分岐している。そして、中継ダクト６３における分岐ダクト６４が分岐する位置よりも下流側および分岐ダクト６４には、分岐ダクト６４を通じて排出される排気量を調節するための分岐ダンパー８１ａ，８１ｂが設けられている。
【００３１】
本実施形態の分岐ダンバー８１ａ，８１ｂは、電動式であり、制御装置８と接続されている。また、制御装置８は、塗装ブース３の塗装室３２内の微粒子（溶剤）の濃度を検出する濃度センサ８３と接続されている。そして、制御装置８は、濃度センサ８３で検出される濃度に基づいて分岐ダンパー８１ａ，８１ｂを制御する。具体的には、塗装室３２内の微粒子（溶剤）の濃度が爆発限界の４分の１以下に抑えられるように、分岐ダンパー８１ａ，８１ｂが制御される。
【００３２】
なお、分岐ダンパー８１ａ，８１ｂとしては、固定式の可変風量のダンパー（いわゆるＶＤ）を経済的な面から用いても構わない。
【００３３】
また、第２湿式集塵装置５による洗浄で、気液分離させる手段として、図示しないが、エリミネータ（例えば、住友ベークライト株式会社製のミスト捕集材）を用いてもよい。
【００３４】
以上説明した本実施形態の塗装システム１Ａによれば、第１湿式集塵装置４によって大きな塗装ミスト（例えば直径が数十ミクロン以上の微粒子）を除去することができ、より高性能な第２湿式集塵装置５によって小さな塗装ミストを除去することができる。このため、第２湿式集塵装置５を通過した排気を有効に活用することが可能になる。本実施形態では、還流ダクト６５により第２湿式集塵装置５を通過した排気を空気調和機２に戻すことにより、空気調和機２で外気の調整に要するエネルギーを少なくすることができる。
【００３５】
ここで、第２湿式集塵装置５としては、第１湿式集塵装置４よりも集塵効率の高いものであれば種々のものを採用可能である。例えば、第１湿式集塵装置４よりも気液接触時間の長い大型のベンチュリスクラバを用いてもよい。ただし、本実施形態のように容器５１内で微細水滴、特に直径０．５μｍ以下の活性化微細水滴を多量に含む微細水滴を発生させる微細水滴発生装置を用いれば、ベンチュリスクラバと比較して集塵効率が約３倍高くなる。
【００３６】
さらに、微細水滴発生装置では、容器５１内で空気がイオン化されて負イオンが生成される。負イオンは、塗装ミスト中の臭い成分を分解する。従って、本実施形態のように第２湿式集塵装置５として微細水滴発生装置を採用すれば、排気を脱臭する効果も得ることができる。
【００３７】
しかも、直径０．５μｍ以下の活性化微細水滴は、塗装ミストの容器５１への付着を防止する効果があるとともに、容器５１に付着した塗装ミストを剥離させる効果もある。従って、容器５１をクリーンな状態に保つことができる。
【００３８】
また、本実施形態では、分岐ダクト６４を通じて排気の一部が屋外へ排出されるようになっているが、第２湿式集塵装置５で処理すべき排気の量の能力（溶剤の濃度に応じた第２湿式集塵装置５での処理能力）により、屋外への排出量を少なくすることが可能である。
【００３９】
＜変形例＞
図１に示すように還流ダクト６５によって排気が循環するように構成された前記実施形態では、溶剤成分は湿式集塵装置４，５で除去されないために塗装ブース３に戻されてしまう。しかし、還流ダクト６５の途中に、溶剤成分を燃焼させる燃焼装置（例えば、ゼオライトを用いた溶剤濃縮装置または溶剤を酸化分解する装置）を設ければ、塗装ブース３の塗装室３２内で作業員が塗装作業することが可能になる。
【００４０】
また、分岐ダンパー８１ａ，８１ｂは手動式であってもよい。この場合、例えば、中継ダクト６３を流れる排気の半分程度が第２湿式集塵装置５で処理されるように、分岐ダンパー８１ａ，８１ｂを調節してもよい。
【００４１】
さらに、第２湿式集塵装置５のチャンバ５５は省略可能であり、中継ダクト６３の下流端を周壁５２の接線方向に沿って当該周壁５２の上部または下部に接続し、中継ダクト６３からの流速を利用して旋回流を形成するようにしてもよい。
【００４２】
（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態に係る塗装システム１Ｂを示す。この塗装システム１Ａは、有人の塗装ブース（すなわち、塗装ブース内で作業員により塗装作業を行う場合）に適した構成である。なお、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４３】
本実施形態では、還流ダクト６５（図１参照）が設けられておらず、代わりに、第２湿式集塵装置５を通過した排気を屋外へ排出するための排気ダクト６６が設けられている。また、排気ダクト６６と外気ダクト６１とに跨って、外気ダクト６１を流れる外気と排気ダクト６６を流れる排気とを熱交換させる熱交換器９が設けられている。なお、本実施形態では、分岐ダンパー８１ａ，８１ｂが手動式である。
【００４４】
熱交換器９は、外気を流す一次流路と排気を流す二次流路とを内部に有するものである。
【００４５】
本実施形態では、熱交換器９により排気と外気とで熱交換させることにより、排気からエネルギーを回収することができる。例えば、夏の気温が高いときには排気によって外気を冷却することができ、冬の気温が低いときには排気によって外気を温めることができる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００４６】
なお、本実施形態のように排気ダクト６６を通じて排気を全て排出する場合は、分岐ダクト６４は省略可能である。
【００４７】
（その他の実施形態）
図１および図４では、第１湿式集塵装置４が塗装ブース３の側方に並設されているが、第１湿式集塵装置４の並設位置は特に限定されない。例えば、第１湿式集塵装置４が塗装ブース３の下方に並設されていてもよい。
【００４８】
また、第１湿式集塵装置４は、ウォーターカーテンを形成するベンチュリスクラバに限らず、水を循環させるもの（すなわち水溜まりの水が塗装ブースからの排気の洗浄に使用された後にまた水溜まりに戻るもの）であれば種々のものが採用可能である。例えば、ポンプを用いずにエリミネータのみで水を循環させるベンチュリスクラバ、または、塗装ブース３からの排気を流す流路の途中に複数本のパイプによりスロート部を形成し、水溜まりの水をそのスロート部に噴霧するベンチュリスクラバなどを用いてもよい。
【００４９】
さらに、第２湿式集塵装置５として、容器５１内で微細水滴を発生させる微細水滴発生装置に代えてベンチュリスクラバを用いる場合にも、上述した種々のベンチュリスクラバが採用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１Ａ，１Ｂ  塗装システム
２    空気調和機
３    塗装ブース
４    第１湿式集塵装置（ベンチュリスクラバ）
４１  スロート部
５    第２湿式集塵装置（微細水滴発生装置）
５０  水溜まり
５１  容器
５２  周壁
５３  天井壁
５３ａ  流入口
５５  チャンバ
５７  噴射ノズル
６１  外気ダクト
６２  給気ダクト
６３  中継ダクト
６４  分岐ダクト
６５  還流ダクト
６６  排気ダクト
７    補給路
８１ａ，８１ｂ  分岐ダンパー
９    熱交換器
【図１】
2011110500.tif 000003
【図２】
2011110500.tif 000004
【図３】
2011110500.tif 000005
【図４】
2011110500.tif 000006