(57)【要約】【課題】  塗布ブース内に低風量のエアで塗布材粒子を確実に囲い込む筒型の旋回流を形成することができ、これによって塗着効率を向上させると共に塗布材粒子が塗布ブースの内壁に付着することを防止し、ランニングコストを低減し、メンテナンス性を向上させる。【解決手段】  塗布ブース（２）内上方に配された塗布機（Ｔ）からその下方に配された被塗物（Ｗ）に向かって噴霧される塗布材の周りに、ブース周壁面（２Ｓ）に沿って被塗物（Ｗ）の周囲に空気を旋回させる旋回流を形成する給気系（３Ｓ）及び排気系（３Ｅ）を備えた塗布設備（１）において、給気系（３Ｓ）は、旋回流の旋回方向に空気を吹き出させる複数の給気口（６…）をその旋回方向に沿ってブース周壁面（２Ｓ）に所定間隔で形成して成り、記排気系（３Ｅ）は、塗布ブース（２）の少なくとも底部（２Ｂ）に塗布ブース（２）内の空気を排出する排気口を形成して成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布ブース内上方に配された塗布機からその下方に配された被塗物に向かって噴霧される塗布材の周りに、ブース周壁面に沿って被塗物の周囲に空気を旋回させる旋回流を形成する給気系及び排気系を備えた塗布設備において、
前記給気系は、旋回流の旋回方向に空気を吹き出させる複数の給気口がその旋回方向に沿ってブース周壁面に所定間隔で形成され、
前記排気系は、塗布ブースの少なくとも底部に塗布ブース内の空気を排出する排気口が形成されたことを特徴とする塗布設備。
【請求項２】
前記塗布ブースの底部が下方に向かって縮径する漏斗状に形成され、その下端側に排気口が形成された請求項１記載の塗布設備。
【請求項３】
前記給気口が、ブース周壁面に形成された上下方向に延びる給気スリットである請求項１記載の塗布設備。
【請求項４】
前記給気スリットに、旋回方向に沿って水平に空気を吹き出させる整流板が配された請求項３記載の塗布設備。
【請求項５】
前記塗布ブースの天井部に、前記給気口から吹き出されて形成された旋回流のうち、ブース上方の旋回流を外部へ案内する複数の排気スリットが旋回方向に沿って所定間隔で形成されてなる請求項１記載の塗布設備。
【請求項６】
前記給気系には、塗布ブースの周壁面外側に空調空気が供給される給気室が形成されると共に、当該給気室は前記給気口を介してブース内に連通され、前記排気系には、排気口から塗布ブース内のエアを排気することにより塗布ブース内を給気室に比して陰圧に維持する排気ファンを備えた請求項１記載の塗布設備。
【請求項７】
前記塗布機として静電塗布機が用いられ、前記塗布ブースの少なくとも周壁面が塗料粒子と同極性に帯電されて成る請求項１記載の塗布設備。
【請求項８】
前記給気系に、給気口から吹き出される空気の風速調節器と、塗布ブース内の圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて前記風速調節機をコントロールする制御装置を備えた請求項１記載の塗布設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布ブース内上方に配された塗布機からその下方に配された被塗物に向かって噴霧される塗布材の周りに、ブース周壁面に沿って被塗物の周囲に空気を旋回させる旋回流を形成しながら塗布する塗布設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装機（塗布機）から塗料（塗布材）を噴霧させて被塗物に塗着させる際に、オーバースプレーした塗料粒子が塗装ブース（塗布ブース）の周壁面に付着しないように、その天井から床に向って流下するダウンフローを形成したり、塗装機から噴霧された塗料粒子を囲うようにその先端からシェーピングエアを吹き出させて塗装パターンを規制したりしている。
【０００３】
ダウンフローについては、風量を減少させるとランニングコストを低減することができるが、塗料粒子が周囲に付着しやすくなって清掃コストが嵩み、風量を増大させると塗料粒子が周囲に付着しにくくなるが、同時に塗装機から噴霧された塗料粒子を強制的に排出させてしまうので塗着効率が低下するという問題がある。
【０００４】
また、シェーピングエアについては、風量を減少させるとランニングコストを低減することができるが、塗料粒子が周囲に広がってしまい塗着効率が低下し、風量を増大させると被塗物に当たったエアにより塗料粒子が舞い上がって、この場合も塗着効率が低下するという問題を生ずる。
【０００５】
このため、本出願人は、シェーピンエアを低減したときでも塗料粒子が飛散して塗装ブースの内壁に付着しないように、被塗物の周りに空気を旋回して流下させながら塗装することのできる塗布設備を提案した。
【特許文献１】特開２００５−８７９６０
【０００６】
これは、天井部に形成された給気口に旋回流形成用のファンを設けたり、床面に形成された円形排気口の接線方向に排気ダクトを接続したりすることにより、塗装ブース内に塗装機及び被塗物を包囲するような旋回流を形成するものである。
【０００７】
しかしながら、実際にそのような塗装ブースを試作して実験してみたところ、給気口及び排気口近傍では旋回流が形成されているものの、給気口及び排気口から離れるに従って旋回性が弱くなり、塗装機や被塗物近傍では単に上から下へ流れるダウンフローとなっていること判明した。
また、それぞれのファンの風量を増大させて実験してみたところ、塗装ブース内に旋回流を形成することができたものの、中心部で旋回性が強く、周辺部で旋回性が弱い旋回流となってしまうため、塗装機と被塗物を包囲するような筒型の旋回流を形成することは困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、塗布ブース内に低風量のエアで塗布材粒子を確実に囲い込む筒型の旋回流を形成することができ、これによって塗布材粒子が塗布ブースの内壁に付着することを防止し、ランニングコスト及びメンテナンス性を向上させることができるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明は、塗布ブース内上方に配された塗布機からその下方に配された被塗物に向かって噴霧される塗布材の周りに、ブース周壁面に沿って被塗物の周囲に空気を旋回させる旋回流を形成する給気系及び排気系を備えた塗布設備において、前記給気系は、旋回流の旋回方向に空気を吹き出させる複数の給気口がその旋回方向に沿ってブース周壁面に所定間隔で形成され、前記排気系は、塗布ブースの少なくとも底部に塗布ブース内の空気を排出する排気口が形成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塗布ブース内上方に配された塗布機からその下方に配された被塗物に向かって塗布剤を噴霧する際に、塗布ブースの周壁面に沿って所定間隔で形成された複数の給気スリットから旋回方向に空気が吹き出され、床面に形成された排気口から排出しているので、塗布ブース内では、被塗物に向かって噴霧された塗布剤の周りに、ブースの周壁面に沿って旋回しながら下方に向かう筒型の旋回流が形成される。
このとき、旋回流は塗布ブースの中央部で旋回性が弱く旋回速度も遅いので、塗布機から噴霧された塗布材粒子が被塗物の周囲でゆっくり旋回し、被塗物と接触する時間及び機会が増え塗着効率が向上する。
また、塗布ブース周壁面は旋回する空気流で形成される空気層で覆われるので、塗布機から噴霧された塗料粒子が周壁面に向って飛散してきても、その旋回流により周壁面への付着が阻止されると同時に、その旋回流に乗って排気口から排出させることができる。
したがって、塗布ブース内に低風量のエアで塗布材粒子を確実に囲い込む筒型の旋回流を形成することができ、これによって塗布材粒子が塗布ブースの内壁に付着することを防止し、ランニングコスト及びメンテナンス性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本例では、塗布ブース内に低風量のエアで塗布材粒子を確実に囲い込む筒型の旋回流を形成することができ、これによって塗着効率を向上させると共に塗布材粒子が塗布ブースの内壁に付着することを防止し、ランニングコスト及びメンテナンス性を向上させるという課題を達成するために、塗布ブース内の上方に配された塗布機からその下方に配された被塗物に向かって噴霧される塗布材の周りに、ブース周壁面に沿って被塗物の周囲に空気を旋回させる旋回流を形成する給気系及び排気系を備えた塗布設備において、給気系として、旋回流の旋回方向に空気を吹き出させる複数の給気口がその旋回方向に沿ってブース周壁面に所定間隔で形成し、排気系として、塗布ブースの少なくとも底部に塗布ブース内の空気を排出する排気口を形成した。
【００１２】
図１は本発明に係る塗布設備の一例を示す概略説明図、図２は塗布ブースに形成された給気スリットを示す説明図、図３は天井部に形成された排気スリットを示す説明図、図４は給気スリットに配された整流板を示す説明図、図５は塗料粒子に作用する力を模式的に示す説明図、図６は塗布用ブースの他の実施形態を示す説明図、図７はその風量調節手段の具体例を示す説明図、図８は処理手順を示すフローチャートである。
【実施例１】
【００１３】
本例は、塗布材として塗料を用いる場合を示し、塗布設備１は、塗布ブース２内上方に配された静電塗装機（塗布機）Ｔからその下方に配された被塗物Ｗに向かって噴霧された塗布材の周りに、ブース周壁面２Ｓに沿って被塗物Ｗの周囲に空気を旋回させる旋回流を形成する給気系３Ｓ及び排気系３Ｅを備えている。
【００１４】
塗装ブース２は、周壁面２Ｓが円筒状に形成されると共に、天井部２Ｔがドーム状に形成され、天井部２Ｔの中央に塗装機Ｔの位置制御を行う塗装ロボットＲが取り付けられ、そのウィービングアームの先端に静電塗装機Ｔが取り付けられている。
また、塗装ブース２の底部２Ｂは、下方に向かって縮径する漏斗状に形成され、底部２Ｂと周壁面２Ｓの間には絶縁体４が介装され、塗装機Ｔ及び周壁面２Ｓに高電圧（例えば−４０〜６０ｋＶ）が印加され、被塗物Ｗ及び底部２Ｂがアースに接続されている。
【００１５】
排気系３Ｓは、空調装置（図示せず）から空調空気が供給される陽圧の給気室８が周壁面２Ｓの外周部に形成されると共に、該給気室５内の空調空気を塗装ブース２内に供給する複数の給気スリット（給気口）６…を備えている。
給気スリット６…は、旋回流の旋回方向に空気を吹き出すように、その旋回方向に沿ってブース周壁面２Ｓに所定間隔で形成されている。
本例では、円筒状の周壁面２Ｓに、上下方向に延びる四つの段差７…がその段差面７ａ…を旋回方向前向きにして周方向に沿って所定間隔（中心角９０°の等間隔）で形成されている（図２参照）。
そして、各段差面７ａには、旋回方向（図２で見て時計回り）に空気を吹き出す給気スリット５が形成されると共に、各給気スリット６には、旋回方向に沿って水平に空気を吹き出させる整流板８が配されている（図４参照）。
【００１６】
排気系３Ｅは、塗装ブース２の底部２Ｂの下方に形成された排気室９と、漏斗状に縮径する底部２Ｂの下端に形成された排気口１０を備えている。
塗装ブース２の底部２Ｂには、その漏斗状傾斜面に落下する塗料ミストを確実に捕捉できるようにその上端縁側から水が流されて水膜が形成されている。
そして、その水が排気口１０から排気室９に落とし込まれる際に排気口１０のベンチュリ作用により塗料ミストと水が気液接触された後、排気室９で気液分離されるようになっている。
【００１７】
なお、天井部２Ｔにも、その外側にも排気室１１が形成されると共に、前記給気スリット６…から吹き出されて塗装ブース２内に形成された旋回流のうち、ブース上方の旋回流を外部へ案内する複数の排気スリット１２…が旋回方向に沿って所定間隔で形成されている。
本例では、天井部２Ｔに、上下方向に延びる段差１３がその段差面１３ａを旋回方向後向きにして周方向に沿って所定間隔（中心角９０°の等間隔）で形成され、各段差面１３ａ…に反旋回方向（図２で見て反時計回り）に開口する排気スリット１２…が形成されている。
【００１８】
そして、各排気室９及び１１が、排気ダクト１４及び１５を介して排気ファン１６に接続されており、天井部２Ｔの排気室１１に接続された排気ダクト１５にはダンパ１７が介装されている。
【００１９】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
排気ファン１６を起動すると、排気室９、１１が陰圧となるため、塗装ブース２内の空気が排気スリット１２…及び排気口１０から排出されて塗装ブース２が陰圧となり、給気室５から周壁面２Ｓに形成された給気スリット６…を介して空調空気が塗装ブース２内に吸い込まれるように流入する。
【００２０】
旋回方向を上方から見て（図２参照）で見て時計回りとすると、各給気スリット６…は時計回り前向きに形成された段差面７ａに設けられて、時計回り前向きに開口されているので、給気室５から塗装ブース２内に流入する空気は、塗装ブース２内に向って時計回りに吹き出される。
また、給気スリット６には整流板８が配されているので、塗装ブース２内に向かって水平方向に空気が吹き出された後、旋回しながら底部２Ｂの排気口１０又は天井部２Ｔの排気スリット１２に向う流れが形成される。
【００２１】
このとき、上段の排気室１２に接続された排気ダクト１４に介装されたダンパ１７を調整して、排気ダクト１４及び１５を介して排出される排気風量比を例えば１：１０程度にすれば、給気スリット６から塗装ブース２に吹き出した空気のほとんどが旋回しながら底部２Ｂの排気口１０から排出される。
また、天井部２Ｔ近傍の空気は、下方へ向かう空気流と同じ方向に旋回しながら、天井部２Ｔに形成された排気スリット９から排出される。
これにより、塗装ブース２の天井面２Ｔ、周壁面２Ｓ、底面２Ｂの全表面には、旋回して流れる空気層が形成されることとなる。
【００２２】
この状態で、塗装機Ｔ及び周壁面２Ｓに負の高電圧を印加し、被塗物Ｗ及び底部２Ｂをアース電位（反対極性）にして、塗装機Ｔから塗料を噴霧すると、塗料粒子はアース電位の被塗物Ｗに静電塗着される。
このとき、旋回する空気流は塗装機Ｔの中央部で旋回性が弱く旋回速度も遅いので、塗装機Ｔから噴霧された塗料粒子が被塗物Ｗの周囲でゆっくり旋回し、被塗物Ｗと接触する時間及び機会が増え塗着効率が大幅に向上する。
【００２３】
また、塗装ブース室２の周壁面２Ｓは塗料粒子と同極性に帯電されているので、静電反発して塗料粒子が付着し難くなっているが、電気的に中性の塗料粒子が飛散してくるようなことがあっても、旋回して流れる空気層が形成されているので、その空気流により周壁面２Ｓへ塗料粒子の付着を確実に阻止することができる。
また、天上部２Ｔも塗料粒子と同極性に維持すれば、底部２Ｂがアース電位（反対極性）に維持されているので、オーバースプレーされた塗料粒子が天井部２Ｔに向って舞い上がることはなく、引力及び静電気力によって底部２Ｂに向って落下し、水膜で捕捉され、あるいは、旋回しながら流下する空気流に乗って排気口１０から塗装ブース２の外部へ排出される。
【００２４】
図５は塗料粒子に作用する力を模式的に示す。
塗装機Ｔから噴霧された塗料粒子Ｐが周壁面２Ｓ近傍に達すると、周壁面２Ｓに沿って旋回する流れの方向を円で表したときにその接線方向に向かう力ｆ１と、塗装ブース２の底部２Ｂ中心に開口された排気口１０から吸引することにより生ずる斜め下向きの力ｆ２の合力Ｆ０が斜め内側下向きに作用する。
また、塗料粒子Ｐは旋回することにより周壁面に近づく方向の遠心力ｆ３が生ずるが、遠心力に影響を及ぼす塗料粒子の質量はきわめて小さいので、その遠心力ｆ３を考慮しても、塗料粒子Ｐには周壁面２Ｓから離れる方向の合力Ｆ１が作用することとなり、周壁面２Ｓを塗料粒子Ｐと同極性に帯電させなくても、塗料粒子Ｐは周壁面２Ｓに付着しにくいことがわかる。
【００２５】
このように、本例によれば、排気ファン１６を稼動させるだけで、塗装ブース２と給気室５の差圧により比較的低風量のエアで塗料粒子を確実に囲い込む筒型の旋回流を形成することができ、これによって塗料粒子が塗装ブース２の周壁面２Ｓに付着することを防止し、ランニングコスト及びメンテナンス性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２６】
図６〜図８は本発明にかかる塗布設備の他の実施形態を示す。図１〜４と共通する部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例の塗布設備２１は、塗装ブース２の周壁面２Ｓに中心角９０°間隔で形成された段差面７ａのコーナに給気スリット２２…が形成され、各スリット２２から半径方向に対して約４５°の角度で旋回方向に向けて水平に空気の吹き出すようになされている。
【００２７】
また、給気スリット２２…には、その開口面積を可変制御して流入速度を調整することにより旋回状態を安定させる風速調整手段２３が配され、塗装ブース２及び給気室５内の圧力を検出する圧力センサ２４Ａ…及び２４Ｂの検出信号に基づき制御装置２５から風速調整手段２３に制御信号が出力される。
風速調整手段２３は、図７に示すように、例えばエアシリンダ２６により進退されるシャッター板２７からなり、給気スリット２２の流入口２２ａの開口面積を無段階で調整し得るようになされている。
【００２８】
図８は制御装置２５の処理手順を示すフローチャートである。
処理が開始されると、ステップＳＴＰ１で各圧力センサ２４Ａ…からの検出信号を平均処理して塗装ブース２の圧力を算出すると共に、圧力センサ２４Ｂにより給気室５の圧力を測定し、これに基づいて塗装ブース２と給気室５の差圧が測定される。
ステップＳＴＰ２で差圧−開口データ変換テーブル２８を参照し、ステップＳＴＰ３で開口データに応じた制御信号を各エアシリンダ２６の駆動装置（図示せず）に対して出力し、給気スリット２２の流入口２２ａの開口面積を調整する。
差圧−開口データ変換テーブル２８には、塗装ブース２と給気室５の差圧に応じて、給気スリット２２から一定風速の空気が吹き出される開口データが予め設定されている。
次いで、ステップＳＴＰ４でタイマを起動し、タイムラグを考慮した所定時間経過後に、ステップＳＴＰ１に戻って上述の処理を繰り返す。
【００２９】
例えば、塗装ブース２に大きな被塗物Ｗが搬入されると、塗装ブース２内の圧力損失が大きくなるので、排気ファン１６を一定回転速度で回転していると排気風量が減少し、塗装ブース２内の圧力がプラス側に変化して、給気室５との差圧が減少する。
これにより、給気スリット２２から吹き出される空気の風速が低化して旋回流が弱くなり過ぎると、塗装品質に悪影響を及ぼすおそれがある。
この場合、差圧に応じた最適な開口データが出力されて給気スリット２２の開口部２３ａが絞られるので、風速が一定に維持され、塗装ブース２内で旋回する空気流の勢いも一定に維持され、ひいては塗装品質が一定に維持される。
【００３０】
また、塗装ブース２に小さな被塗物Ｗが搬入されると、塗装ブース２内の圧力損失が小さくなるので、排気ファン１６を一定回転速度で回転していると排気風量が増加し、塗装ブース２内の圧力がマイナス側に変化して、給気室５との差圧が増加する。
これにより、給気スリット２２から吹き出される空気の風速が上昇して旋回流が強くなり過ぎると、塗装品質に悪影響を及ぼすおそれがある。
この場合、差圧に応じた最適な開口データが出力されて給気スリット２２の開口部２３ａが広がるので、風速が一定に維持され、塗装ブース２内で旋回する空気流の勢いも一定に維持され、ひいては塗装品質が一定に維持される。
【００３１】
なお上述の説明では、塗布材として塗料を用いる塗布設備に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、塗布材として塗油剤や接着剤を用いてこれらを被塗物に塗着させる塗布設備に適用することもできる。
また、方形の被塗物など、空気の旋回方向により塗膜厚さの偏りを生ずる場合は、旋回方向の異なる二つの塗装ブースを連続して設け、各塗装ブースで段階的に塗装することにより塗膜厚さの偏りを相殺することができる。
【００３２】
上述の説明では、塗装ブース２として、周壁面２Ｓが円筒状に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ブース周壁面に沿って被塗物の周囲に旋回流を形成し得る形状であれば、周壁面が略正多角形状の筒状体や、その頂点部分をＲ仕上げした形状など任意の形状に形成することができる。
また、給気口としてが給気スリット６に限らず、周壁面縦方向に沿って多数の給気ノズルを並説する場合でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上述べたように、本発明は、塗布ブース内で旋回する空気流を形成した状態で、被塗物に対して塗装を行う塗布用ブースの用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る塗布用ブースの一例を示す概略説明図。
【図２】塗布ブースに形成された給気スリットを示す説明図。
【図３】天井部に形成された排気スリットを示す説明図。
【図４】給気スリットに配された整流板を示す説明図。
【図５】塗料粒子に作用する力を模式的に示す説明図。
【図６】塗布用ブースの他の実施形態を示す説明図。
【図７】その風量調節手段の具体例を示す説明図。
【図８】処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１    塗布設備
２    塗布ブース
２Ｓ  ブース周壁面
２Ｔ  天井部
２Ｂ  底部
Ｔ    静電塗装機（塗布機）
Ｗ    被塗物  
３Ｓ  給気系
３Ｅ  排気系
４    絶縁体
５    給気室
６    給気スリット（給気口）
８    整流板
９    排気室
１０  排気口
１１  排気室
１２  排気スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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