(57)【要約】【課題】塗料ミストを含有する塗装排気の処理装置に関し、塗装工程において塗装ブース内で一次処理を施した後、排出される塗装排気中の塗料や溶剤のミストを除去し、有機溶剤その他の有害成分の含有量や臭気を低減することが可能な処理装置を提供する。【解決手段】フィルター部、オゾン供給部、排気・オゾン混合部および活性炭吸着部を順次に配置してなる塗装排気の浄化装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミスト捕獲用フィルター部、オゾン供給部、排気とオゾンの混合部および活性炭吸着部からなる塗装排気の浄化装置。
【請求項２】
前記ミスト捕獲用フィルター部のフィルターが、天然繊維製の織布、不織布、紙、または合成樹脂製の織布または不織布、あるいはそれらを組み合わせた材料のいずれかからなる請求項１に記載の塗装排気の浄化装置。
【請求項３】
ミスト捕獲用フィルター部の後方に圧力計を設置し、フィルター前後の差圧を測定することにより、フィルターの目詰まり状態を検知可能にした、請求項１または２に記載の塗装排気の浄化装置。
【請求項４】
活性炭吸着部の活性炭パネルが、グラフト共重合処理を施した活性炭である、請求項１から３のいずれかに記載の塗装排気の浄化装置。
【請求項５】
活性炭吸着部の後方にオゾン検知器を設けて、オゾンの排出濃度を測定し、オゾンの濃度が特定値以上になった場合に運転を停止できるようにした、請求項１から４のいずれかに記載の塗装排気の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料ミストや有機溶剤等を含有する塗装排気の浄化装置に関するものである。更に詳しくは、例えば、塗装工程から排出される廃ガスを塗装ブース内で一次処理を行った後に、排出される塗装排気から有害物質や臭気物質を除去するための浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に塗料は、塗膜形成成分および着色成分の他に、溶剤としてアルコール類、炭化水素類、エステル類、エーテル類などの有機溶剤を含有している。塗装工程ではこれらの成分の蒸気や微粒子などの有害物質を含む気体が生じ、有害成分を含む廃ガスは、環境を汚染するのでそのまま排出することはできない。従って、作業者の健康や環境汚染の防止を考慮してこれらを除去しなければならない。
【０００３】
従来、排出ガス等を処理する方法としては、活性炭吸着法、フィルター除去法、オゾン分解法、熱処理法および水処理法などが知られている。
活性炭吸着法は、有機溶剤やその他の成分を活性炭の吸着作用により除去する方法である。この方法は、塗料排気等の場合、有機溶剤やその他の成分の濃度が高く、また比較的高分子量の成分が多いので、吸着作用の飽和時間が短く、そのために活性炭を頻繁に交換しなければならない。
一方、フィルター除去法は、各種のプレフィルターを用いてガス中に浮遊する微粒状物質や臭気物質を捕獲する手段として有効である。しかし、有機溶剤のような気体状物質を捕獲するためには十分な効果を期待できない。
【０００４】
更に、オゾン分解法は、オゾンの酸化分解作用により臭気やその他有害成分を分解するものである。しかし、塗装工程等で発生する有機溶剤などにはベンゼン環を有する物質が多く、オゾンによる分解は容易でない。また、オゾンガスの濃度を高めることにより分解を促進することもできるが、その場合余剰のオゾンガスが排出されるために、外部環境の悪化を招き望ましくない。
熱処理法は、有機溶剤やその他の炭化水素を高温度で処理し焼却除去する方法であるが、物質によっては極めて高い温度で加熱処理する必要があり、そのための熱量の確保と長時間加熱の必要性とからコストが増大する欠点がある。
水処理法は、廃ガスを水シャワー中に通過させて臭気物質その他の有害物質を除去するものである。この方法では、高濃度の有害物質を含有する排水が発生するため、排水の再処理が必要となり、全体として処理設備の費用が嵩む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、塗料や有機溶剤などのミストを含有する塗装排気の浄化装置に関し、塗装工程において塗装ブース内で一次処理を施した後に排出される塗料排気中の有害かつ不要な物質を除去し、かつ臭気を環境基準に適合した濃度にまで低減処理することが可能な浄化装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記のような課題を解決するために鋭意検討を行った結果開発されたものである。すなわち、塗装工程から排出される気体を、ミスト捕獲用フィルター部、オゾン供給部、排気とオゾンとの混合部、および活性炭吸着部を順次に通過させて処理することを特徴とする塗装排気の浄化装置に関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、塗装後に発生する気体は、塗装ブースにおける一次処理により塗料や溶剤の微粒子、塵埃などを除去した後、本発明の塗装排気浄化装置に導入する。
前段階の塗装ブースにおける一次処理は、通常以下のようにして実施する。
すなわち、塗装時の残塗料を洗い流すために塗装物の背後に水幕板、その後にシャワーを設け、ミスト状の塗料や溶剤の微粒子を予備的に除去し、その後、一次処理後の気体を排出するためのブロワーを経て、次工程の排気浄化装置へ送る。この工程を図６により簡単に説明する。
【０００８】
先ず、スプレーガン２１により被塗装物２２を塗装し、塗装により発生する塗料粒子を含む気体（白抜き矢印で示す）を被塗装物２２の背後にある水幕板２３に通過させて、塗料粒子の大部分を除去する。塗料成分は水と共に下の水槽２４に落下する。
水幕板２３を通過した気体はさらに、大表面積で接触させるための充填物２５、例えば「テラレット」（商標、日鉄加工機（株）製）を介してシャワー２６と再度接触させて、残余の塗料分および臭気成分などを除去する。一方、水は水槽２４から循環ポンプ２７により水幕板２３およびシャワー２６へ循環させ再利用することができる。
このようにして、一次処理により塗料粒子や塵埃等を除去した塗装排気をブロワー２８により次工程の本発明の排気浄化装置に導入する。
【０００９】
本発明の塗装排気浄化装置の全体構成を図１に模式的に示す。
図１に水平断面図で示すように、本発明の塗装排気浄化装置１は、ミスト捕獲用フィルター部Ａ、オゾン供給部Ｂ、排気とオゾンの混合部Ｃおよび活性炭吸着部Ｄからなる。
前記一次予備処理を施した排気を廃ガス入口２に導入し、隣接するミスト捕獲用フィルター３を通過させる。このフィルター３によって廃ガス中の残余の塗料ミストの大半を除去することができる。なお、フィルター３は市販の各種のフィルターを使用することができる。その材料としては、天然繊維あるいは合成繊維からなる織布、不織布または紙、あるいはそれらを組み合わせたものが用いられる。フィルター３は処理すべき排気に含まれる塗料ミストの濃度、粒径、粘性等の物性、その他の有害物質の種類などによって適宜に選択する。
【００１０】
なお、フィルター３の外形の一例を図２に示す。この例では、ステンレス鋼製のフィルター枠４に波板状（蛇腹状）の濾材５が取付けられている。斜めの棒材は補強用の筋交６である。
本発明の装置においては、フィルター３の後方に、圧力センサー７を取り付けることが望ましい。このセンサー７によりフィルター３の前方と後方の圧力差を検知して、フィルターの目詰まり状態を知ることができ、常に装置の稼動状態を良好に保つことが可能となる。
【００１１】
前記フィルター部Ａのフィルター３の後方はオゾン供給部Ｂである。オゾン供給部Ｂには、図３に例示するようなオゾン供給管８を設ける。この供給管８は円筒形または角柱形の鋼管を門形あるい四角形の枠状に形成し、通常の流体吹込み用のスパージャーのように供給管８の内側面にガスを吹き出すための吐出孔８ａ（図１）を適宜の個数形成する。符号９は外部に設けたオゾン発生装置１０からオゾンを供給するための供給口である。このオゾン供給管８によりオゾンガスを装置の系内に導入し、フィルター３によって既に微粒物質を除去した後の被処理ガス中の残留物質の酸化分解を行う。なお、この際のオゾンの供給量は、被処理ガスに含まれる物質の種類、濃度、通過速度（滞留時間）などにより相違するが、オゾンガスを混合した後の被処理ガス中のオゾン濃度は通常１〜３ｐｐｍ程度にすることが好ましい。オゾン濃度が１ｐｐｍ未満では分解が十分に行われず、一方、オゾン濃度が高過ぎると処理後のガス中にオゾンが残留し、排出後に外部環境に悪影響を与えるので好ましくない。
なお、オゾンガスをより均一に混合する場合には、オゾン吐出孔８ａを有するオゾン供給管８を格子状に配列することもできる。
【００１２】
オゾンを含む被処理ガスは、次に混合部Ｃに設けた混合装置１１により撹拌され、オゾンと効率よく接触し酸化分解が促進される。混合装置１１は適宜の枚数の邪魔板１２からなる。邪魔板１２は、図４Ａに示すように、通常縦横比が４から７程度の板材である。邪魔板１２の材質、厚さ、寸法などは特に限定されない。複数枚の邪魔板１２を図４Ｂに示すように、邪魔板１２面をガスの流動方向に対して４５度傾斜させた上流側の一群と、前記上流側の板と適宜の間隔をあけて直角に配置した下流側の一群の邪魔板１２を設置することにより、流動抵抗を生ずることなく、気体の流動方向を変化させ、オゾンおよび被処理ガスの両者を充分に攪拌混合することができる。なお、矢印はガスの流動経路を模式的に表すもので、邪魔板１２の形状や配置は特に制限はなく、図４Ａに示す邪魔板１２と縦横比を変えることも勿論可能である。
【００１３】
次に混合部Ｃでオゾンと混合された被処理ガスの成分は、オゾンにより酸化されると共に、次の活性炭吸着部Ｄにおい吸着処理を施される。活性炭吸着部Ｄには、一例を図５Ａに示すようなパネルケース１４に充填された活性炭パネル１３を複数枚設置することにより、効率よく吸着処理を行うことができる。
活性炭パネル１３の層をガス流に対して直角に積層させて複数枚設置すると圧力損失が生じて好ましくない。従って、本発明において効率よく吸着を行う具体的な方法として、図５Ｂに示すように、活性炭パネル１３の複数枚を垂直に立て、かつガス流と平行に並列させて配置する。すなわち、ガス流路の高さと同じ活性炭パネル１３の複数枚を、適宜の間隔を空けて垂直に並べて、活性炭パネル１３同士の入口側および出口側を交互に遮蔽板１５で封止する。このように配置することによって、活性炭パネル１３の有効面積を大きくすることが可能となる。なお、使用するパネルケース１４の大きさは、特に制限されるものではないが、例えば、約５０ｃｍ平方で厚さ約３ｃｍ程度のものが好ましい。また、活性炭パネルは数枚から数十枚程度で任意である。活性炭パネル１３内の活性炭の充填量は、上記の大きさのパネルの場合には約３〜５ｋｇ程度である。
【００１４】
本発明において使用する活性炭としては、グラフト共重合処理を施した活性炭が特に好ましい。例えば、（株）インターメディティック製の商品名：ＧＧＣなどがある。この活性炭は、通常の椰子殻活性炭や一般の溶剤用活性炭に比較して吸着容量が大きく、吸着処理の飽和時間が長い。
本発明においては、オゾン供給部Ｂの後方に活性炭吸着部Ｄを配置することにより、有機溶剤などの不純物が活性炭に吸着される前にオゾンガスにより酸化分解されるので、活性炭の吸着寿命を著しく長くすることができる。そのために、活性炭の交換頻度が少なくなり、省力化のみならず活性炭の廃棄量も減少する。
また、オゾンが吸着部Ｄで吸着物質の分解に消費されたり、また吸着されたりすることにより処理装置から排出されるガス中のオゾン濃度が低下するため、処理装置内におけるオゾン濃度を従来よりも高くすることが可能である。
【００１５】
本発明においては、さらに、活性炭吸着部Ｄの後方の排出口１７付近に、オゾン検知器１６を取付け、処理後の排出ガス中のオゾン濃度を測定することによって、装置の処理状態を監視することができる。このようにして装置外部へのオゾン排出量を監視することが可能となる。なお、排出ガス中のオゾン濃度は基準値の０．０５ｐｐｍ以下とすることが必要である。
【００１６】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により更に説明する。
実施例１
１．活性炭の種類による比較
図１に示す装置と同様の装置を用いて連続一過式ガス除去性能試験を行った。１０００ｐｐｍのトルエンを空気で希釈して１０ｐｐｍとし、各種活性炭を充填したサンプルケースに１ｍ／秒で連続的に流し、時間の経過とともに排気ガスをサンプリングし、トルエンの濃度をスモークテスター（商品名、日本サーモエレクトロン（株）製）で測定した。
活性炭はグラフト共重合処理活性炭（（株）インターメディティック製、商品名：ＧＧＣ）、椰子殻活性炭（（株）ツルミコール製ガス吸着用破砕炭、商品名：ＨＣ６）、溶剤用活性炭（（株）ツルミコール製炭化水素用造粒炭、商品名：４ＧＳ−Ｓ）の３種類を使用した。
出口のトルエン濃度を測定した結果を表１に示す。グラフト共重合処理活性炭は処理能力自体が格段に大きく、能力の低下が少ないので、本発明の装置で最良の性能を発揮する。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
２．有機溶剤臭気除去試験
気温８℃、湿度４２％において、図１に示すような処理装置を用いて試験を行った。但し、浄化装置の大きさは断面を２ｍ×２ｍとし、長さを４ｍとして、装置入口の試料の臭気濃度：１６，０００ｐｐｍ、平均風速：２．６ｍ／ｍｉｎ、混合後のオゾン濃度：３ｐｐｍ、処理時間（装置内滞留時間）：平均３秒で試験を行った。
処理後の排出ガスの臭気濃度は：４，０００ｐｐｍであり、除去率は７５％であった。
【００１９】
３．処理ガス量と処理装置の大きさの検討
前記装置と同様の構造で種々の大きさの装置を作製し、風速３ｍ／ｓｅｃで処理ガス量を変化させ、それに必要なオゾン供給量を測定した。
その結果を次の表２に示す
【００２０】
【表２】
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【００２１】
【発明の効果】
本発明の塗装排気の浄化装置を用いることにより、塗料ミストおよび有機溶剤その他の有害物質を含む塗装工程の廃ガスを浄化し、しかもオゾンの外部排出基準を満たす処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗装排気の浄化装置の一実施例の模式的水平断面図である。
【図２】フィルターの右側面図である。
【図３】オゾン供給管の右側面図である。
【図４】図４Ａは混合部Ｃの邪魔板の側面図および図４Ｂは邪魔板の配置およびガス流を示す部分平面図である。
【図５】図５Ａは活性炭パネルの右側面図および図５Ｂは活性炭パネルの配置およびガス流を示す部分水平断面図である。
【図６】塗装ブースにおける塗装廃ガスの予備処理装置の模式的縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ    フィルター部
Ｂ    オゾン供給部
Ｃ    排気・オゾン混合部
Ｄ    活性炭吸着部
１    排気浄化装置
２    廃ガス入口
３    ミスト捕獲用フィルター
４    フィルター枠体
５    濾材
６    補強用筋交
７    圧力センサー
８    オゾン供給管
８ａ  オゾン吐出孔
９    オゾン供給口
１０    オゾン発生装置
１１    混合装置
１２    邪魔板
１３    活性炭パネル
１４    パネルケース
１５    遮蔽板
１６    オゾン検知器
１７    排出口
２１    スプレーガン
２２    被塗装物
２３    水幕板
２４    水槽
２５    充填物
２６    シャワー
２７    循環ポンプ
２８    ブロワー
【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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