JP7475796B2 - フィルタモジュール - Google Patents

Description

本発明は、乾式塗装設備に設けられる使い捨てのフィルタモジュールに関する。

塗装設備において、ワークに付着しなかった塗料ミストを回収する方式としては、水を用いる湿式と、水を用いない乾式とに大別される。湿式の場合、塗料ミストの回収効率は高いが、水を循環させる必要があるため、設備が大規模となるため初期投資が高い上、ランニングコストも高い。一方、乾式の場合、水を循環させる必要がないため、湿式と比べて設備規模が小さくすることができ、ランニングコストも抑えられる。

例えば下記の特許文献１及び２には、乾式塗装設備に設けられる、ダンボール等で形成された使い捨てのフィルタモジュールが示されている。特許文献１のフィルタモジュールは、上下方向に延びる複数のフィルタ板を有する。空気がフィルタ板に衝突することにより、空気に含まれる塗料ミストがフィルタ板に付着して除去される。

また、特許文献２のフィルタモジュールは、図８に示すように、外箱１４１と、外箱１４１の内部に配されたバッフル板１７１、整流板１８１、及びエリミネータ１５１とを有する。バッフル板１７１は、複数のバッフル板エレメント１７２及びこれらを連結する連結板１７３を有する。整流板１８１は、複数の整流板エレメント１８２を有する。エリミネータ１５１は、複数のエリミネータエレメント１５２を有する。外箱１４１の上面に設けられた入口１４５から流入した空気が、バッフル板１７１、整流板１８１、及びエリミネータ１５１を順に通過して、外箱１４１の側面に設けられた出口１４６から排出される（点線矢印Ａ２参照）。このとき、空気がバッフル板１７１、整流板１８１、及びエリミネータ１５１に衝突することで、空気中の塗料ミストが除去される。

特許第６０９６７７１号公報 特許第６８９５０１１号公報

特許文献１に示されたフィルタモジュールでは、フィルタ板が空気の流れ方向に面するように（空気の流れ方向と交差するように）配されるため、フィルタ板に塗料が付着しやすい。この場合、フィルタ板間に設けられる空気の流路が塗料ですぐに塞がってしまうため、フィルタモジュールの交換頻度が高くなり、コスト及び手間がかかる。

特許文献２に示されたフィルタモジュールにおいて、入口１４５付近に配されたバッフル板１７１の連結板１７３は、空気の流れ方向（上下方向）と平行に配されているため、空気が衝突しにくい。しかし、本発明者らの検証により、このような空気の流れ方向と平行な連結板１７３の上流端（図８では上端）の縁に空気が衝突することで、この縁に相当な量の塗料が付着することが明らかになった。従って、使用が進むにつれて連結板１７３の上端の縁に多量の塗料が溜まり、この塗料が自重により下方に垂れ下がることで、連結板１７３間に設けられる空気の通路が塞がれる。この場合、下流側の整流板１８１やエリミネータ１５１にそれ程塗料が付着していなくても、フィルタモジュールを交換する必要が生じるため、フィルタモジュールの交換頻度が高くなってコスト及び手間がかかる。

そこで、本発明は、乾式塗装設備に用いられる使い捨てのフィルタモジュールの使用寿命を長期化して、交換頻度を下げることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、入口及び出口を有する外箱と、前記外箱の内部に設けられ、前記入口から前記出口に向けて流れる空気の流れ方向で順に配され、前記空気を衝突させることで前記空気中に含まれる塗料ミストを除去する複数のフィルタ部とを備えた使い捨てのフィルタモジュールであって、
前記複数のフィルタ部のうち、最も上流側に配された第１フィルタ部に水平方向から前記空気を流入させ、
前記第１フィルタ部が、前記空気の流れ方向及び鉛直方向と平行な複数の縦板を有するフィルタモジュールを提供する。

このように、本発明のフィルタモジュールでは、最も上流側に配された第１フィルタ部に水平方向から空気を流入させ、この第１フィルタ部に、空気の流れ方向及び鉛直方向と平行な複数の縦板を配する。この場合、縦板の入口側の端部は上下方向に延びているため、この端部の縁に多量の塗料が付着すると、重力により縁に沿って下方に垂れ下がる。この場合、垂れ下がった塗料により縦板間の下部における空気流路は狭くなるが、縦板間の上部の空気流路は確保される。これにより、第１フィルタ部の空気流路が早期に塞がることを防止し、下流側のフィルタ部を含むフィルタモジュール全体で塗料を回収することができるため、フィルタモジュールの使用寿命が延びる。

上記のフィルタモジュールでは、第１フィルタ部の隣接する縦板の入口側の端部を、空気の流れ方向でずらして配することが好ましい。これにより、隣接する縦板の端部間の距離が長くなるため、この端部の縁に付着した塗料で縦板間の空気流路が塞がれにくくなる。

上記のフィルタモジュールでは、外箱の内部に配されるフィルタエレメントだけでなく、外箱の内面にも塗料が付着する。このとき、外箱の内面に、空気の流れ方向と直交する方向に延びる山部及び谷部を交互に有する波形部材を設ければ、塗料の回収効率が高められる。

以上のように、本発明によれば、フィルタモジュールの使用寿命が長くなるため、フィルタモジュールの交換頻度が下がり、コスト及び手間を削減することができる。

塗装設備の断面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタモジュールの断面図（図３のＣ－Ｃ線における断面図）である。 図２のフィルタモジュールのＡ－Ａ線における断面図である。 図２のフィルタモジュールのＢ－Ｂ線における断面図である。 上記フィルタモジュールの縦板に塗料が付着した状態を入口側からみた図である。 他の実施形態に係るフィルタモジュールの断面図である。 さらに他の実施形態に係るフィルタモジュールの断面図である。 従来のフィルタモジュールの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、自動車の部品（例えばバンパー）に塗装を施す塗装設備を示す。この塗装設備は、ワークＷに付着しなかった塗料ミスト（オーバースプレー）を水を使わずに回収する乾式塗装設備である。この塗装設備は、内部でワークＷに塗装を施す塗装ブース１と、塗装ブース１から排出された空気中の塗料ミストを除去する塗料ミスト除去装置２０とを有する。

塗装ブース１の内部には、ワークＷに対して塗装を行う塗装室２と、塗装室２の上方に設けられた給気室３と、塗装室２の下方に設けられた排気室４とが設けられる。塗装室２と給気室３との境界、及び、塗装室２と排気室４との境界には、それぞれ多数の通気孔を有する天井壁８及び床壁９が設けられる。ワークＷは、ワーク支持部１０によって支持され、塗装室２内に配置される。塗装室２には、ワークＷに塗装を施す塗装ロボット１１が設けられる。給気口３ａから給気室３に供給された空気が、天井壁８の通気孔を介して塗装室２に供給され、床壁９の通気孔を介して排気室４へ排出される。その結果、塗装室２には、鉛直下向きの一様な空気の流れが生じる。

塗料ミスト除去装置２０は、塗装ブース１に接続されたダクト５と、ダクト５の内部に設けられた一次フィルタモジュール６及び二次フィルタ７とを備える。本実施形態では、塗料ミスト除去装置２０が、塗装ブース１の塗装室２の下方に配され、且つ、排気室４の側方に隣接して配される。

ダクト５は、上下方向に延びるフィルタダクト５ａと、水平方向（図１の紙面直交方向）に延びる排気ダクト５ｂと、フィルタダクト５ａと排気室４とを連通する連結ダクト５ｃとを有する。排気室４の側壁とダクト５とは、気密的に連結されている。図示例では、排気室４の下部とフィルタダクト５ａの下部とが連結ダクト５ｃを介して連結される。排気ダクト５ｂは、フィルタダクト５ａの上端に連結される。図示例では、多数の塗装ブース１が図１の紙面直交方向に並べて配設され、各塗装ブース１に連結されたフィルタダクト５ａが、共通の排気ダクト５ｂに連結される。

一次フィルタモジュール６及び二次フィルタ７は、フィルタダクト５ａの内部に配される。一次フィルタモジュール６は空気の流れ方向の上流側に配され、二次フィルタ７は一次フィルタモジュール６の下流側に配される。図示例では、一次フィルタモジュール６は床面付近に配置され、その上に二次フィルタ７が配置される。一次フィルタモジュール６は、空気をフィルタエレメントに衝突させて塗料ミストを付着させる、いわゆる慣性フィルタである。二次フィルタ７は、多孔質フィルタ（例えば不織布フィルタ）に空気を透過させて塗料ミストを捕捉する、いわゆるろ過フィルタである。

ワークＷの塗装は、塗装ロボット１１のノズルからワークＷに対して塗料ミストを吹き付けることで行われる。塗料に付着しなかった塗料ミストは、空気と共に床壁９の通気孔を介して下方の排気室４に排出される。この塗料ミストを含む空気が、図示しないファンによりダクト５内に吸引され、ダクト５内に配された一次フィルタモジュール６及び二次フィルタ７により空気中の塗料ミストが除去される。本実施形態では、空気中に含まれる塗料ミストの大部分（例えば８０％以上、好ましくは９０％以上）を一次フィルタモジュール６で除去した後、残りの塗料ミストを二次フィルタ７で除去する。塗料ミストが除去された空気は、排気ダクト５ｂを介して外部に排出されるか、あるいは、再び塗装ブース１の給気室３に供給される。使用が進むにつれて、一次フィルタモジュール６及び二次フィルタ７には塗料が堆積する。各フィルタモジュール６、７は使い捨てであり、許容量以上の塗料が堆積したら、回収した塗料と共に廃棄される。

以下、本発明の一実施形態に係るフィルタモジュールとしての一次フィルタモジュール６の構造について詳しく説明する。

図２～図４に示すように、一次フィルタモジュール６は、外箱３１と、外箱３１の内部に設けられた複数のフィルタ部とを有する。本実施形態では、外箱３１の側面の下部に入口３１ａが設けられ、外箱３１の上面に出口３１ｂが設けられる。外箱３１の内部には、複数のフィルタ部（図示例では、第１フィルタ部３２、第２フィルタ部３３、第３フィルタ部３４、及び第４フィルタ部３５）が下から順に積層されている。外箱３１の側面の入口３１ａから流入した空気は、第１～第４フィルタ部３２～３５を順に通過して上面の出口３１ｂから排出される。尚、以下の説明では、入口３１ａが設けられた外箱３１の側面と直交する方向（図２、図４の左右方向）をＸ方向と言い、鉛直方向（図２、図３の上下方向）をＺ方向と言い、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向（図３の左右方向、図４の上下方向）をＹ方向と言う。

外箱３１及び第１～第４フィルタ部３２～３５は、可燃性材料で形成される。可燃性材料としては、紙や木を使用することができ、特に、紙製のダンボールが好適に使用できる。これにより、一次フィルタモジュール６を、付着した塗料と共に焼却廃棄することができる。

各フィルタ部３２～３５は、それぞれ複数のフィルタエレメントとしてのフィルタ板を有する。各フィルタ部３２～３５における複数のフィルタ板の構成は異なっている。図示例では、各フィルタ部３２～３５による塗料ミストの捕集能力が、下流側に行くほど高くなっている。各フィルタ部３２～３５のフィルタ板は、例えば以下のように配置される。

最も上流側に配された第１フィルタ部３２は、複数のフィルタ板として、複数の縦板３２ａ及び案内板３２ｂを有する。縦板３２ａは、Ｙ方向と直交する平板、すなわち、空気の流れ方向及びＺ方向と平行な平板からなる。縦板３２ａの入口３１ａ側の端部３２ｃは、上下方向に延びている。図示例では、複数の縦板３２ａの入口３１ａ側の端部３２ｃが、Ｘ方向で同じ位置に配されている（図４参照）。複数の縦板３２ａの奥側（入口３１ａと反対側）の端部は、外箱３１の奥側の側壁まで達している。

案内板３２ｂは、外箱３１の入口３１ａ付近からＸ方向奥側（図２の左側）へ向けて下方に傾斜した方向に延びている（図２参照）。案内板３２ｂの水平方向に対する傾斜角度θは、４５°以下とされる。案内板３２ｂの入口３１ａ側の端部３２ｄは、外箱３１の入口３１ａよりも上方に配される。すなわち、一次フィルタモジュール６を入口３１ａ側（排気室４側）から見て、案内板３２ｂの入口３１ａ側の端部３２ｄは、外箱３１の入口３１ａの上方の側壁で隠れている（図３参照）。案内板３２ｂは、複数の縦板３２ａに設けられた溝に差し込まれ、これにより複数の縦板３２ａが案内板３２ｂを介して連結される。

第２フィルタ部３３～第４フィルタ部３５は、それぞれ、複数のフィルタ板として、第１傾斜板３６と、第２傾斜板３７と、縦板３８とを有し、これらが内箱３９の内部に収容されている（図２参照）。第１傾斜板３６は上方に向けてＸ方向一方側に傾斜し、第２傾斜板３７は上方に向けてＸ方向他方側に傾斜している。縦板３８は、Ｙ方向と直交する平板である。縦板３８に設けられた溝に第１傾斜板３６及び第２傾斜板３７が差し込まれ、これにより複数の第１傾斜板３６及び第２傾斜板３７が縦板３８を介して連結される。第２フィルタ部３３～第４フィルタ部３５は、第１フィルタ部３３の上に積層される。尚、図示例のように、第２フィルタ部３３～第４フィルタ部３５の内箱３９同士を接触させた状態で積層する他、各フィルタ部３３～３５を外箱３１の内面に設けた支持部の上に載置してもよい。

第２～第４フィルタ部３３～３５は、空気の流れ方向（鉛直方向）に対して傾斜した多数の傾斜板３６、３７を有するため、第１フィルタ部３２よりも塗料ミストの捕集能力が高い。また、第２～第４フィルタ部３３～３５は、下流側のフィルタ部ほど塗料ミストの捕集能力が高くなるように、それぞれフィルタ板の構成を異ならせている。図示例では、下流側のフィルタ部ほど傾斜板３６、３７の密度が高くなっている。この他、各フィルタ部のフィルタ板の傾斜角度や寸法を異ならせてもよい。また、フィルタ部３３～３５の何れか２つあるいは全てのフィルタ板の構成を同じにしてもよい。また、第１フィルタ部３２よりも下流側のフィルタ部の数は上記（３つ）に限らず、例えば２つ、あるいは４つ以上としてもよい。また、特に必要が無ければ、内箱３９を省略してもよい。

塗装ブース１の排気室４から排出された空気は、連結ダクト５ｃを介して一次フィルタモジュール６の外箱３１の入口３１ａから内部に侵入し、第１フィルタ部３２に水平方向（Ｘ方向）から流入する。このとき、入口３１ａから入ってきた空気が、第１フィルタ部３２の案内板３２ｂによりＸ方向奥側に案内されるため、空気をＸ方向奥側まで行き渡らせることができる。そして、この空気の流れ方向が、外箱３１の内面（特に、Ｘ方向奥側の側面）に沿って鉛直方向上向きに変換される（図２の点線矢印参照）。

このとき、第１フィルタ部３２及び外箱３１の内面に空気が接触することで、空気中に含まれる塗料ミストの一部（粗い粒子）が除去される。特に、入口３１ａから流入した空気が、複数の縦板３２ａの入口３１ａ側の端部３２ｃに衝突し、この端部３２ｃの縁に塗料が付着する。そして、使用が進むにつれて、図５に示すように、縦板３２ａの入口３１ａ側の端部３２ｃに塗料Ｐが溜まり、この塗料Ｐが自重により下方に垂れ下がる。尚、図５では、案内板３２ｂの図示を省略している。このとき、第１フィルタ部３２の下部では、垂れ下がった塗料Ｐにより縦板３２ａ間の空気流路のＹ方向幅が狭くなっている。一方、第１フィルタ部３２の上部では、塗料ＰがＹ方向に成長しにくいため、縦板３２ａ間の空気流路が維持される。このように、縦板３２ａ間の空気流路を確保することで、入口３１ａから流入した空気を下流側のフィルタ部３３～３５へ送り込むことができる。

その後、第２～第４フィルタ部３３～３５を空気が通過する際に、各フィルタ部３３～３５の傾斜板３６、３７と衝突することで、空気中の塗料がさらに除去される。本実施形態では、第２フィルタ部３３、第３フィルタ部３４、第４フィルタ部３５の順に傾斜板３６、３７の密度が高くなっている。そのため、下流側に行くにつれて、より細かい粒子が傾斜板３６、３７で捕捉される。

上記のように、第１フィルタ部３２における空気流路を確保して、第１フィルタ部３２よりも下流側のフィルタ部３３～３５に空気を送り込むことにより、一次フィルタモジュール６の全てのフィルタ部３２～３５を活用して塗料ミストを除去することができるため、一次フィルタモジュール６の使用寿命が延びて交換頻度を下げることができる。

また、本実施形態では、各フィルタ部３２～３５に設けられる複数のフィルタ板を連結してユニット化している。これにより、複数のフィルタ板を一体的に取り扱うことができるため、外箱３１への取付が容易化される。特に、本実施形態では、図３に点線で示すように、外箱３１のＹ方向一方側の側面３１ｃ、３１ｄが開閉可能とされる。これにより、側面３１ｃ、３１ｄを開いて形成された開口部から、各フィルタ部３２～３５のフィルタ板ユニットを外箱３１内に容易に装着することができる。尚、外箱３１のＹ方向両側の側面を開閉可能としてもよい。

本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。

図６に示す実施形態では、第１フィルタ部３２に設けられた隣接する縦板３２ａの入口３１ａ側の端部３２ｃが、空気の流れ方向（図６ではＸ方向）でずらして配される。これにより、各縦板３２ａの入口３１ａ側の端部に付着する塗料ＰがＸ方向でずらして配されるため、この塗料Ｐの間に空気流路が確保されやすい。

図７に示す実施形態では、外箱３１の内面に波形部材４０を設けている。波形部材４０は、空気の流れ方向と直交する方向（図示例ではＹ方向）に延びる山部と谷部を、空気の流れ方向で交互に有する。波形部材４０としては、例えばダンボールの中間に設けられた波形部材を使用することができる。本実施形態では、波形部材４０が、外箱３１の内面のうち、第１フィルタ部３２が配される領域、特に、Ｘ方向奥側（入口３１ａと反対側）の側面と下面に、波形部材４０が設けられる。尚、波形部材４０を設ける領域は上記に限らず、例えば、図７のＸ方向奥側の側面に設けられた波型部材４０を、第２フィルタ部３３あるいはそれよりも上方まで延ばしてもよい。

このように、外箱３１の内面に波形部材４０を設けることで、外箱３１の内部に配されるフィルタ部３２だけでなく、外箱３１自体にも積極的に塗料を付着させることができる。特に、第１フィルタ部３２では、外箱３１の下面及びＸ方向奥側の側面に沿って空気の流れ方向が水平方向から上向きに変換されるため、これらの面に波形部材４０を設けることで、空気中の塗料を効率よく捕捉することができる。

１ 塗装ブース
２ 塗装室
３ 給気室
４ 排気室
５ ダクト
５ａ フィルタダクト
５ｂ 排気ダクト
５ｃ 連結ダクト
６ 一次フィルタモジュール
７ 二次フィルタ
８ 天井壁
９ 床壁
１０ ワーク支持部
１１ 塗装ロボット
２０ 塗料ミスト除去装置
３１ 外箱
３１ａ 入口
３１ｂ 出口
３２ 第１フィルタ部
３２ａ 縦板
３２ｂ 案内板
３３ 第２フィルタ部
３４ 第３フィルタ部
３５ 第４フィルタ部
３６ 傾斜板
３７ 傾斜板
３８ 縦板
３９ 内箱
４０ 波形部材
Ｐ 塗料
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 入口及び出口を有する外箱と、前記外箱の内部に設けられ、前記入口から前記出口に向けて流れる空気の流れ方向で順に配され、前記空気を衝突させることで前記空気中に含まれる塗料ミストを除去する複数のフィルタ部とを備えた使い捨てのフィルタモジュールであって、
   前記複数のフィルタ部のうち、最も上流側に配された第１フィルタ部に水平方向から前記空気を流入させ、
   前記第１フィルタ部が、前記空気の流れ方向及び鉛直方向と平行な複数の縦板を有し、
   前記外箱の側面の下部に前記入口が設けられ、前記外箱の上面に前記出口が設けられたフィルタモジュール。
2. 入口及び出口を有する外箱と、前記外箱の内部に設けられ、前記入口から前記出口に向けて流れる空気の流れ方向で順に配され、前記空気を衝突させることで前記空気中に含まれる塗料ミストを除去する複数のフィルタ部とを備えた使い捨てのフィルタモジュールであって、
   前記複数のフィルタ部のうち、最も上流側に配された第１フィルタ部に水平方向から前記空気を流入させ、
   前記第１フィルタ部が、前記空気の流れ方向及び鉛直方向と平行な複数の縦板を有し、
   前記第１フィルタ部の隣接する縦板の前記入口側の端部が、前記空気の流れ方向でずらして配されたフィルタモジュール。
3. 入口及び出口を有する外箱と、前記外箱の内部に設けられ、前記入口から前記出口に向けて流れる空気の流れ方向で順に配され、前記空気を衝突させることで前記空気中に含まれる塗料ミストを除去する複数のフィルタ部とを備えた使い捨てのフィルタモジュールであって、
   前記複数のフィルタ部のうち、最も上流側に配された第１フィルタ部に水平方向から前記空気を流入させ、
   前記第１フィルタ部が、前記空気の流れ方向及び鉛直方向と平行な複数の縦板を有し、
   前記外箱の内面に、前記空気の流れ方向と直交する方向に延びる山部及び谷部を交互に有する波形部材を設けたフィルタモジュール。
4. 入口及び出口を有する外箱と、前記外箱の内部に設けられ、前記入口から前記出口に向けて流れる空気の流れ方向で順に配され、前記空気を衝突させることで前記空気中に含まれる塗料ミストを除去する複数のフィルタ部とを備えた使い捨てのフィルタモジュールであって、
   前記複数のフィルタ部のうち、最も上流側に配された第１フィルタ部に水平方向から前記空気を流入させ、
   前記第１フィルタ部が、前記空気の流れ方向及び鉛直方向と平行な複数の縦板を有し、
   前記第１フィルタ部の隣接する縦板の前記入口側の端部が、前記空気の流れ方向でずらして配され、
   前記外箱の内面に、前記空気の流れ方向と直交する方向に延びる山部及び谷部を交互に有する波形部材を設けたフィルタモジュール。

Images