JP4786926B2 - 塗装設備 - Google Patents

Description

本発明は、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」と記載する。）の排出量を抑えることのできる塗装設備に関する。

塗装設備では塗料を薄めるためにトルエンなどのＶＯＣを大量に扱う。このＶＯＣが大気汚染物質であるため、大気への排出量は少ないほどよい。

従来、塗装ブースにおいてＶＯＣの排出量を抑える技術が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３１１２５８２号公報（請求項１、図２）

特許文献１の請求項１に「塗装ブース１の床内に噴霧空間を区画形成し、多量の水を噴霧空間内に散布する噴霧手段と、塗装ブース内の汚れた空気を全て噴霧空間に導いて外部へ放出する排出ファンを配置し、・・・以下略・・・」の記載がある。
すなわち、特許文献１は、ＶＯＣを含む汚れた空気を水で洗うことで浄化することを特徴とする。

しかし、本発明者等が検討したところ、塗装かすや塵は水で浄化することができるが、ＶＯＣは殆ど水で浄化することができなかった。この結果、ＶＯＣが大気へ排出される。大気保全の観点から更なるＶＯＣ除去が求められる。

本発明は、水洗方式よりも格段にＶＯＣを除去することができる機能を備えた塗装設備を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、塗装対象物と塗装ガンとをブースで囲い、このブースの上部から前記ブース内へ空気を吹き込み、この空気で前記ブース内に漂う残塗料を下降させ、この空気を前記ブースの底に設けた水洗装置で水洗し、水洗後の空気を前記ブースの下部から排出ダクトに導いて屋外へ放出する形式の塗装設備において、この塗装設備は、有機溶剤を吸着する性質を有しプラス、マイナス両方の極性が集合した総分子量数千万に達するゲル状高分子物質と、水との混合液を、前記水洗後の空気に噴霧する吸着剤噴霧ノズルを備えると共に、この吸着剤噴霧ノズルを噴霧状態にするか否かを制御する噴霧制御部を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、塗装ガンで発生した残塗料が空気に乗って吸着剤噴霧ノズルに到達するまでの時間を一定時間と呼ぶときに、噴霧制御部は、塗装ガンが塗装を開始する塗装開始信号から一定の時間が経過したときに混合液の噴射を開始し、塗装ガンが塗装を終了する塗装終了信号から一定の時間が経過したときに混合液の噴射を停止する制御を行うことを特徴とする。

請求項３に係る発明では、吸着剤噴霧ノズルは、空気の流れに沿って複数個設けられることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、排出ダクトに、空気の流れを蛇行させるように邪魔板を設け、この邪魔板は空気に含むミストが付着し、液滴化し、流下するように、水平に対して２０°〜７０°の角度で傾斜させたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、有機溶剤を吸着する性質を有するゲル状高分子物質でＶＯＣを吸着させるようにした。水洗後の空気を更にゲル状高分子物質で浄化することにより、空気中のＶＯＣを格段に除去することができる。

加えて、噴霧制御部で必要なときにゲル状高分子物質を空気に作用させる。この結果、ゲル状高分子物質の無駄な噴射を防止することができ、ゲル状高分子物質の調達費用並びに噴射に必要なエネルギーを節約することができる。
さらに、請求項１に係る発明では、ＶＯＣがゲル状高分子物質に近づくと、先ず電気的に吸引する。
そして、ゲル状高分子物質はＶＯＣを抱え込む。このようにして、汚れた空気からＶＯＣを分離する。
すなわち、水の分子量を１とすれば、トルエンの分子量は５となり、トルエンの分子が大きいため水で抱え込むことはできない。
一方、トルエンの分子量を１とすれば、ゲル状高分子物質の分子量は２０×１０ ^４ となり、強大なゲル状高分子物質でトルエンなどを抱え込むことができる。

請求項２に係る発明では、塗装ガンが塗装を開始する塗装開始信号から一定の時間が経過したときにゲル状高分子物質を含む混合液の噴射を開始し、塗装ガンが塗装を終了する塗装終了信号から一定の時間が経過したときに混合液の噴射を停止する。この結果、ゲル状高分子物質の無駄な噴射を防止することができ、ゲル状高分子物質の調達費用並びに噴射に必要なエネルギーをより一層節約することができる。

請求項３に係る発明では、吸着剤噴霧ノズルを空気の流れに沿って複数個設けたので、空気に混合液（ゲル状高分子物質）を接触させる頻度が高まり、より大きな浄化を達成することができる。

請求項４に係る発明では、排出ダクトに、空気の流れを蛇行させるように邪魔板を設け、この邪魔板は空気に含むミストが付着し、液滴化し、流下するように、水平に対して２０°〜７０°の角度で傾斜させた。

ＶＯＣを含むゲル状高分子物質がミストの形態で空気と共に排出ダクトへ進入するため、折角ＶＯＣをゲル状高分子物質に吸着させても、このゲル状高分子物質が空気と共に大気へ放出される可能性がある。
そこで、本発明は邪魔板を設け、この邪魔板にＶＯＣ及びゲル状高分子物質を含むミストを当てて、付着させ、液滴化させて水と共に回収するようにした。この結果、大気へ放出するＶＯＣを大幅に減少させることができる。

なお、邪魔板を、水平に対して２０°未満の角度で傾斜させた場合は、液滴が流下しにくくなり、液滴が空気中に戻る可能性がある。また、邪魔板を、水平に対して７０°超の角度で傾斜させた場合は、ミストが邪魔板に良好に当たるものの、流路抵抗が増大し、排出ダクトにおける流速が小さくなる。

そこで、排出ダクトでの液滴の迅速回収と空気流速の維持を考慮して、本発明では、邪魔板の傾斜角は水平に対して２０°〜７０°の範囲にした。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る塗装設備の原理図であり、塗装設備１０は、塗装対象物（例えば車体）１１と塗装ガン１２、１３とをトンネル型のブース１４で囲い、このブース１４の上部からブース１４内へ空気を吹き込み、この空気でブース１４内に漂う残塗料を下降させ、この空気をブース１４の底に設けた水洗装置３０（詳細後述）で水洗し、水洗後の空気をブース１４の下部から排出ダクト４０に導き、フィルタ４１を内蔵した消音器４２を介して屋外へ放出する形式の設備であり、水洗後の空気へ、有機溶剤を吸着する性質を有する液状高分子物質（ゲル状高分子物質とも記す。）と水との混合液を噴霧する吸着剤噴霧ノズル５１〜５３を備え、排出ダクト４０に邪魔板４３〜４７を備える。

１６は空気流れを整える整流板、１７、１８は塗装ガン１２、１３をハンドリングするロボット、１９はコンベア、２１は多孔床、２２、２３は傾斜床、２４は出口、２５は水溜部、２６は排水口である。

水洗装置３０は、管路３１、水ノズル３２、３３、ポンプ３４、分離器３５などを備え、水ノズル３２、３３から傾斜床２２、２３の上面へ高圧水を噴射し、出口２４付近に強力な渦流を発生させ、この渦流に汚れた空気を巻き込むことで、空気の浄化を図る。塗料かすや塵は水溜部２５に沈殿し、上澄みとしての水だけが排水口２６から管路３１へ戻る。

分離器３５では遠心分離、比重分離、薬液分離、その他の分離法により、水から異物、不純物を除去する機器である。

図２は本発明に係る排出ダクトの要部断面図であり、排気ダクト４０に邪魔板４３を設けたことを示す。なお、邪魔板４３は水平線４８に対して傾斜角θで下又は上に傾斜させることで、液滴の流下を促す。

なお、邪魔板４３を、水平に対して２０°未満の角度で傾斜させた場合は、液滴が流下しにくくなる。また、邪魔板４３を、水平に対して７０°超の角度で傾斜させた場合は、ミストが邪魔板４３に良好に当たるものの、流路抵抗が増大し、排出ダクト４０における空気流速が小さくなる。

他の邪魔板４４〜４７（図１参照）も同様である。なお、邪魔板４３〜４７の設置数は本例では５枚としたが、４枚以下又は６枚以上であってもよい。

図３は本発明に係る吸着剤噴霧ノズルの拡大図であり、吸着剤噴霧ノズル５１〜５３は、図１に示すとおり、汚れた空気に対向配置する。そして、半球体状の多孔物質で構成することが望ましい。半球体であるから１８０°の広がり角が得られる、また、多孔物質であるから微細な噴水を発生させることができる。

図４は本発明に係る噴霧制御部の説明図であり、水タンク５４に溜めた水５５と、液状高分子タンク５６に溜めた液状高分子物質５７とをミキサー５８で所定の混合比に混合し、バルブ６１〜６３を通じて吸着剤噴霧ノズル５１〜５３へ供給し、噴霧する。バルブ６１〜６３の開閉制御は噴霧制御部６５で実施する。

噴霧制御部６５は、塗装ガン１２、１３を制御する塗装ガン制御部６６から塗装／非塗装情報を得て、バルブ６１〜６３の開閉制御を実施する。この開閉制御は次の制御パターンが実施可能である。

第１の制御パターンは、塗装ガン制御部６６から塗装開始信号を得たら、バルブ６１〜６３を開いて、混合液の噴霧を開始する。塗装ガン制御部６６から塗装停止信号を得たら、バルブ６１〜６３を閉じて、混合液の噴霧を停止する。

第２の制御パターンは、塗装ガン制御部６６から塗装開始信号を得たらタイマーをスタートし、このタイマーで一定時間Ｔ１（Ｔ１の説明は後述）が経過したらバルブ６１〜６３を開いて、混合液の噴霧を開始する。塗装ガン制御部６６から塗装停止信号を得たらタイマーをスタートし、このタイマーで一定時間Ｔ２（Ｔ２の説明は後述）が経過したら、バルブ６１〜６３を閉じて、混合液の噴霧を停止する。

ブースや排出ダクトを流れる空気の流速は既知であり、塗装ガン１２、１３から最初の吸着剤噴霧ノズル５１までの距離Ｌ１は一定である。この距離Ｌ１を空気が流れるのに必要な時間若しくはこの時間より少し短い時間を、一定時間Ｔ１と定める。
塗装ガン１２、１３から最後の吸着剤噴霧ノズル５３までの距離Ｌ３を空気が流れるのに必要な時間若しくはこの時間より少し長い時間を、一定時間Ｔ２と定める。

すなわち、残塗料を含む空気に対してだけ、混合液を噴霧することができ、残塗料を含まない空気に対しては、混合液を噴霧しない。この結果、高価な液状高分子物質を無駄に噴霧することを避けることができる。

図５は本発明で採用した液状高分子物質の模式図である。
（ａ）に示すとおり、液状高分子物質５７は、カルモア（ＫＡＲＭＯＲ）社製マイクロゲル（ｍｉｃｒｏｇｅｌ）が好適である。
この液状高分子物質５７は、いわばアメーバ状の物質である。詳しくは、液状高分子物質５７は、プラス、マイナス両方の極性が集合した総分子量数千万に達するゲルである。すなわち、分子量の点では、水の百万倍、トルエンの二十万倍である。

ＶＯＣ６７、６８が液状高分子物質５７に近づくと、先ず電気的に吸引する。
そして、（ｂ）に示すとおりに、液状高分子物質５７はＶＯＣ６７、６８を抱え込む。このようにして、汚れた空気からＶＯＣ６７、６８を分離する。
すなわち、水の分子量を１とすれば、トルエンの分子量は５となり、トルエンの分子が大きいため水で抱え込むことはできない。
一方、トルエンの分子量を１とすれば、液状高分子物質５７の分子量は２０×１０^４となり、強大な液状高分子物質５７でトルエンなどを抱え込むことができる。

図１に戻って、塗装ガン１２、１３から噴射した塗料ミストの一部が塗装対象物１１に付着しないで、空気中に浮遊する。また、噴射した塗料から蒸発したＶＯＣが空気に混入する。したがって、汚れた空気が多孔床２１を通過して下向きに流れ、出口２４の付近にて渦流で水洗される。この水洗により塗料かすや塵は十分に除去することができる。この塗料かすや塵に付着したＶＯＣも一緒に除去することができる。

しかし、水洗をくぐり抜けたＶＯＣは、空気と共に排出ダクト４０に進入する。排出ダクト４０では先ず吸着剤噴霧ノズル５１から汚れた空気に向けて混合液を噴霧する。ＶＯＣの一部は混合液とともに排出ダクト４０の底に落下し、排出口２６に到る。ＶＯＣの残部は次に吸着剤噴霧ノズル５２、５３で除去を試みる。

しかし、ＶＯＣを吸着した混合液も微細なミストであるため、空気と共に移動する可能性は残る。そこで、空気を邪魔板４３〜４７に当て、ミストを水滴化し、邪魔板４３〜４７の傾斜を利用して流下させ、排出ダクト４０の内壁を流下させ、排出口２６から落下させるようにした。

本発明は、水洗と、吸着剤噴霧ノズル５１〜５３による混合液噴霧と、邪魔板４３〜４７による混合液除去により、汚れた空気を十分に綺麗な空気に浄化した上で、大気へ放出する。

本発明は車体用塗装ブースに好適である。

本発明に係る塗装設備の原理図である。 本発明に係る排出ダクトの要部断面図である。 本発明に係る吸着剤噴霧ノズルの拡大図である。 本発明に係る噴霧制御部の説明図である。 本発明で採用したゲル状高分子物質の模式図である。

符号の説明

１０…塗装設備、１１…塗装対象物、１２、１３…塗装ガン、１４…ブース、３０…水洗装置、３２、３３…水ノズル、４３〜４７…邪魔板、４８…水平線、５１〜５３…吸着剤噴霧ノズル、５７…ゲル状高分子物質、６５…噴霧制御部、θ…邪魔板の傾斜角。

Claims (4)

1. 塗装対象物と塗装ガンとをブースで囲い、このブースの上部から前記ブース内へ空気を吹き込み、この空気で前記ブース内に漂う残塗料を下降させ、この空気を前記ブースの底に設けた水洗装置で水洗し、水洗後の空気を前記ブースの下部から排出ダクトに導いて屋外へ放出する形式の塗装設備において、
   この塗装設備は、有機溶剤を吸着する性質を有しプラス、マイナス両方の極性が集合した総分子量数千万に達するゲル状高分子物質と、水との混合液を、前記水洗後の空気に噴霧する吸着剤噴霧ノズルを備えると共に、この吸着剤噴霧ノズルを噴霧状態にするか否かを制御する噴霧制御部を備えることを特徴とする塗装設備。
2. 前記塗装ガンで発生した残塗料が空気に乗って前記吸着剤噴霧ノズルに到達するまでの時間を一定時間と呼ぶときに、
   前記噴霧制御部は、前記塗装ガンが塗装を開始する塗装開始信号から一定の時間が経過したときに前記混合液の噴射を開始し、前記塗装ガンが塗装を終了する塗装終了信号から一定の時間が経過したときに前記混合液の噴射を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の塗装設備。
3. 前記吸着剤噴霧ノズルは、空気の流れに沿って複数個設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の塗装設備。
4. 前記排出ダクトに、空気の流れを蛇行させるように邪魔板を設け、この邪魔板は空気に含むミストが付着し、液滴化し、流下するように、水平に対して２０°〜７０°の角度で傾斜させたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の塗装設備。

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