JP2016002508A - 塗装ブース空調システム - Google Patents

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秀明 原
Hideaki Hara
秀明 原
亮太 齋藤
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Abstract

【課題】従来より消費電力が小さい塗装ブース空調システムを提供する。
【解決手段】本発明の塗装ブース空調システム81では、外気に比べて温度変化が少ない貯留槽60で外気を温めるか又は冷やして空調装置80に取り込み、塗装ブース10内の空調を行うので消費電力を従来より下げることができる。また、貯留槽60を塗料を回収した水Wの貯留と空調との両方に利用することができ、貯留槽60の有効利用が図られる。さらに、貯留槽60は塗装ブース10の下方に配置されて塗装ブース10内に開放しているので、外気に比べて貯留槽60内の水の温度の方が塗装ブース10内の空気の温度に近くなり、空調に利用し易い。
【選択図】図1

Description

本発明は、塗装ブース内の温度が規定温度になるように空調を行う塗装ブース空調システムに関する。
従来、この種の塗装ブース空調システムとして、塗装ブース内の空気を所定の温度に調整して循環させると共に、外気を所定の温度に加熱又は冷却して塗装ブース内に取り込む構成のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−230058号公報(段落[0014])
しかしながら、上記した従来の塗装ブース空調システムでは、外気を加熱又は冷却する際に多くの電力を使用しており、省電力化が求められていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より消費電力が小さい塗装ブース空調システムの提供を目的とする。
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係る塗装ブース空調システムは、外気を取り込んで塗装ブース内へと送給し、その塗装ブース内が予め定められた規定温度になるように空調を行う空調装置と、空調装置に取り込まれる前の外気を、塗料を回収する水の貯留槽で温めるか冷やして規定温度に近づける取込外気調温手段とを備えているところに特徴を有する。
請求項2の発明は、請求項1に記載の塗装ブース空調システムにおいて、貯留槽は、塗装ブースの下方に配置されて上面が塗装ブース内に開放しているところに特徴を有する。
請求項3の発明は、請求項2に記載の塗装ブース空調システムにおいて、貯留槽を囲む二重構造の壁を取込外気調温手段として備え、二重構造の壁の内部に外気を通して空調装置に取り込むところに特徴を有する。
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか1の請求項に記載の塗装ブース空調システムにおいて、貯留槽は、フロアレベルより低いピット部に設置されているところに特徴を有する。
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れか1の請求項に記載の塗装ブース空調システムにおいて、塗装ブース又は塗装ブースを収容した建屋の屋根を二重構造にして、その屋根の内部に外気を通して塗装ブース内に取り込むところに特徴を有する。
請求項1の塗装ブース空調システムでは、空調装置に取り込まれる前の外気を、取込外気調温手段によって、外気に比べて温度変化が少ない貯留槽で温めるか又は冷やして塗装ブース内の予め定められた規定温度に近づけてから、その外気を取り込んだ空調装置によって、塗装ブース内の温度が予め定められた規定温度になるように空調を行うので、消費電力を従来より下げることができる。また、貯留槽を塗料を回収した水の貯留と空調との両方に利用することができ、貯留槽の有効利用が図られる。
請求項2の発明のように、貯留槽を塗装ブースの下方に配置して上面を塗装ブース内に開放すれば、外気に比べて貯留槽内の水の温度が塗装ブース内の空気の温度に近くなり、貯留槽の熱を空調に利用し易くなる。
請求項3の塗装ブース空調システムでは、貯留槽を囲む二重構造の壁を取込外気調温手段として備え、二重構造の壁の内部に外気を通して塗装ブース内に取り込むことにより、外気を効率よく温めるか又は冷やすことができる。
請求項4の塗装ブース空調システムの貯留槽は、フロアレベルより低いピット部に設置されているので、外気温の変化の影響を受け難い。
請求項5の塗装ブース空調システムでは、塗装ブース又は塗装ブースを収容した建屋の屋根を二重構造にして、その屋根の内部に外気を通して塗装ブース内に取り込むことにより、太陽熱を利用して外気を温めることができ、冬期の空調の消費電力を従来より下げることができる。
本発明の一実施形態に係る塗装ブース空調システムを備えた工場建屋の概念図 ベンチュリー部の断面図 塗料分離装置の概念図 貯留槽の平面図 熱交換カバーの分解斜視図 熱交換カバーの斜視図 熱交換カバーの蛇行流路を示した概念図 塗装ブース空調システムの概念図 外気処理プログラムのフローチャート 外気処理プログラムのフローチャート
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図10に基づいて説明する。図1に示した工場建屋100の内部には、複数の塗装ブース10が備えられている。各塗装ブース10は、水平方向で対向した1対のブース側壁11,11の上端部をブース屋上壁12にて連絡してなり、上から順に天井室20、塗装室30、床下室40、吸引室50、貯留槽60を備えた階層構造をなしている。
塗装室30のうち1対のブース側壁11,11の対向方向と直交する水平方向(図1の紙面と直交する方向)の両端部は、塗装対象物90(本実施形態では、自動車ボディ)の搬入口及び搬出口となっていて、搬入口及び搬出口に設けられたエアカーテンによって塗装室30が外部から区画されている。また、塗装室30内には、フロアコンベヤ31が設けられて、塗装対象物90が搬入口から搬出口に向けて搬送され、その搬送過程で図示しない塗装ロボットによって塗装対象物90が塗装されるようになっている。
また、塗装室30と天井室20との間は、メッシュパネル21によって区画されると共に、塗装室30と床下室40との間は、スノコ板34によって区画されている。そして、空調装置80から天井室20内に送給された空気が、メッシュパネル21を通過して天井室20から塗装室30へと流れ、さらにスノコ板34を通過して塗装室30から床下室40へと流れる。
床下室40と吸引室50との間は、フロープレート41によって区画され、そのフロープレート41の上面には、膜状に水Wが張られている。また、フロープレート41には、複数のベンチュリー部42が備えられている。図2に示すように、ベンチュリー部42は、フロープレート41の上面に開放した床下吸気口43と、フロープレート41の下方で水平方向に開放した吹出口44とを有し、ベンチュリー部42を介して床下室40と吸引室50とが連通している。そして、フロープレート41上の水Wと床下室40内の空気とが一緒にベンチュリー部42を通過して吸引室50に送られ、このとき空気中の塗料が水Wに触れて固化し、水Wと共に貯留槽60に受容される。また、塗料を除去された空気は、吸引室50の側面のダクト接続部50Aに接続されている排気ダクトD2を通って工場建屋100外に排出される。
貯留槽60に貯留されている塗料を含んだ水は、塗料分離装置70によって処理される。図3に示すように、塗料分離装置70は、薬注タンク71と凝集槽72と薬注ホッパー73と濃縮槽75と脱水機77とを備えている。貯留槽60に貯留されている塗料を含んだ水には、薬注タンク71から薬注ポンプ(図示しない)を通じて分離薬剤が供給される。これにより、塗料粕が水面に浮上する。そして、水面に浮上した塗料粕を含む混合廃水は、フロートポンプP1によって凝集槽72に送られる。そして、混合廃水に薬注ホッパー73からロータリーバルブ74によって定量の凝集剤が添加され、凝集剤が添加された混合廃液は濃縮槽75に送給される。濃縮槽75では、塗料粕が凝集されてフロック化し、水と分離される。そして、その塗料のフロックは濃縮槽75から粕受76に取り出されて脱水機77に移され、脱水される。また、塗料粕を取り除かれた濃縮槽75内の水は給水ポンプP2により塗装ブース10のフロープレート41上に供給される。このようにして、塗料を回収するための水が塗装ブース10と塗料分離装置70との間を循環する。なお、脱水機77で脱水された塗料粕は、コンクリート資源、燃料として再利用、又は、廃棄処理される。
塗装の品質を安定させるために塗装ブース10内は、前記した空調装置80によって温度及び湿度が規定範囲に収まるように空調されている。そして、その空調装置80を含む本実施形態の塗装ブース空調システム81では、空調装置80の消費電力を抑えるために工場建屋100の外の外気を貯留槽60で加熱又は冷却して空調装置80に取り込むことができるようになっている。
具体的には、貯留槽60は、金属製(例えば、ステンレス製)の貯留槽本体60Hの側面全体を、本発明の取込外気調温手段に相当する熱交換包囲壁62で覆ってなる。貯留槽本体60Hは、平面形状が長方形で上面が開放した直方体状をなしている。また、熱交換包囲壁62は、貯留槽本体60Hの長手方向で対向する1対の第1側壁60A,60Aの外面に重ねられる1対の第1中空パネル63,63と、貯留槽本体60Hの短手方向で対向する1対の第2側壁60B,60Bの外面に重ねられる1対の第2中空パネル64,64とからなる。そして、図6に示すように、1対の第2中空パネル64,64の端部同士の間に第1中空パネル63,63が挟まれた状態に接合されて、前述の如く熱交換包囲壁62が貯留槽本体60Hの外側面全体を覆っている。また、熱交換包囲壁62(第1及び第2の中空パネル63,64)は、金属製(例えば、ステンレス製又はアルミ製)であって、例えば、貯留槽本体60Hと熱交換包囲壁62との間には伝熱性を高めるためのグリスが塗布されている。
また、図5に示すように、両第1中空パネル63,63の内部には、内部上面から内部下面寄り位置まで延びた複数の仕切壁63Tと、内部下面から内部上面寄り位置まで延びた複数の仕切壁63Tとが交互に並べられて蛇行流路63Rが形成されている。一方、両第2中空パネル64,64の内部には、一方の内側面から他方の内側面寄り位置まで延びた複数の仕切壁64Tと、他方の内側面から一方の内側面寄り位置まで延びた複数の仕切壁64Tとが交互に並べられて蛇行流路64Rが形成されている。
一方の第1中空パネル63には、蛇行流路63Rの一端部に連通した流入口63Aが上面の一端部に配置されると共に、蛇行流路63Rの他端部に連通した流出口63Bが一方の側面の下端部に配置されている。また、他方の第1中空パネル63には、蛇行流路63Rの一端部に連通した流入口63Cが一方の側面の上端部に配置されていると共に、蛇行流路63Rの他端部に連通した流出口63Dが他方の側面の下端部に配置されている。さらに、一方の第2中空パネル64には、蛇行流路64Rに連通した流入口64Bが、一方の第1中空パネル63の流出口63Bと重なるように形成され一方、蛇行流路64Rに連通した流出口64Cが、他方の第1中空パネル63の流入口63Cと重なるように形成されている。また、他方の第2中空パネル64には、蛇行流路64Rに連通した流入口64Dが他方の第1中空パネル63の流出口63Dと重なるように形成されると共に、蛇行流路64Rに連通した流出口64Eが一側面の上端部に形成されている。これにより、図7に示すように、第1及び第2の中空パネル63,64の全ての蛇行流路63R,64Rが直列に連絡された状態になっている。そして、図1に示すように、複数の貯留槽60の熱交換包囲壁62が直列に接続されて、その直列の一端側の熱交換包囲壁62の流入口63Aに、工場建屋100の外部に延びた吸気ダクトD6が接続される一方、直列の他端側の熱交換包囲壁62の流出口64Eに、吸気ダクトD3を介して空調装置80が接続されている。これにより、工場建屋100の外部の空気を、複数の熱交換包囲壁62の内部を通して空調装置80に取り込むことができる。
なお、本実施形態では、熱交換包囲壁62の外側面全体が断熱材65(例えば、発泡樹脂、不織布)によって覆われているが、断熱材65を設けずに熱交換包囲壁62を地面に接触させて、貯留槽60の熱と地熱との両方によって外気を加熱又は冷却してもよい。
また、本実施形態の塗装ブース空調システム81では、空調装置80による暖房の消費電力を抑えるために工場建屋100の外の外気を太陽熱で加熱して空調装置80に取り込むことができるようになっている。具体的には、この工場建屋100の屋根は、一側方から見ると、図1に示すように、傾斜面と垂直面とが交互に繰り返された構造になっていて、傾斜面になっている部分が中空屋根パネル101で構成されている。その中空屋根パネル101は、例えば、日光を受ける外面壁が金属製であると共に、内面壁が断熱材になっている。また、中空屋根パネル101内は、図示しないが熱交換包囲壁62の第1及び第2の中空パネル63,64と同様に仕切壁で仕切られて蛇行流路になっている。そして、各中空屋根パネル101における蛇行流路の一端の流入口が工場建屋100外に開放する一方、蛇行流路の他端の流出口が吸気ダクトD4を介して空調装置80に接続されている。これにより、外気を太陽熱によって加熱して空調装置80に取り込むことができる。
図8に示すように、空調装置80は、帰還気空調部83、外気空調部84及び制御部85を備えている。そして、塗装ブース10から排出される空気のうち40〜80%が帰還気空調部83を通して塗装ブース10のうち搬出口側の外板ゾーンに戻され、残りの20〜60%が大気に排出されると共に、その大気に排出された分の空気が外気空調部84を通して塗装ブース10のうち搬入口側の内板ゾーンに供給されるようになっている。そして、塗装ブース10内が予め設定された規定温度(例えば、19〜27℃)、規定湿度(例えば、65〜77%RH)になるように制御部85によって帰還気空調部83及び外気空調部84が制御される。
具体的には、帰還気空調部83は、図示しない加熱器、加湿器及び冷却器を有し、塗装ブース10から排気された空気を取り込み、基準加熱温度まで加熱しかつ加湿してから基準冷却温度まで冷却した後、それを再び加熱して、予め設定された基準設定温度(例えば、23℃)及び基準設定湿度(例えば、70%RH)になるように空調し、塗装ゾーン10のうち搬出口側の外板ゾーンに向けて排出する。
一方、外気空調部84は、図示しないフィルタ、加熱器、加湿器及び冷却器を有し、フィルタを通して外気を取り込み、その外気が基準設定温度(例えば、23℃)となるように加熱又は冷却した後、基準設定湿度(例えば、70%RH)になるように加湿して塗装ブース10のうち搬入口側の内板ゾーンに向けて排出する。また、帰還気空調部83及び外気空調部84内には、工場建屋100の外部に配置されたヒートポンプ82の冷媒流路管が取り回されていて、その冷媒流路管の途中に備えた流量制御バルブの弁開度が制御部85によって制御され、上記した空調が行われる。また、制御部85は、温度センサ86D(図8参照)及び湿度センサ88にて検出した塗装ブース10内の温度及び湿度が、規定温度及び規定湿度から外れた場合には、規定温度及び規定湿度になるように、前記した基準設定温度又は基準設定湿度を高くするか低くするように補正する制御を行う。
さて、外気空調部84には、工場建屋100外の大気(以下、適宜、「建屋外空気」という)を取り込むための吸気ダクトD5と、熱交換包囲壁62を通過した大気(以下、適宜、「貯留槽通過空気」という)を取り込むための吸気ダクトD3と、中空屋根パネル101を通過した大気(以下、適宜、「屋根通過空気」という)を取り込むための吸気ダクトD4とが、流量制御バルブ87A,87B,87Cを介して接続されている。また、外気空調部84の送風ファンP3を補助するために、吸気ダクトD3の途中には貯留槽側補助送風ファンP5が備えられると共に、吸気ダクトD4の途中には屋根側補助送風ファンP6が備えられている。さらに、各吸気ダクトD5,D3,D4には、温度センサ86A,86B,86Cが備えられて、建屋外空気,貯留槽通過空気,屋根通過空気の温度が検出され、それら検出結果が制御部85に取り込まれている。また、制御部85により、貯留槽側補助送風ファンP5,P6のオンオフと流量制御バルブ87A,87B,87Cの弁開度とが制御されるようになっている。
制御部85は、図9及び図10に示した外気処理プログラムPG1を所定周期で実行して、建屋外空気,貯留槽通過空気,屋根通過空気のうち外気空調部84に主として取り込む外気を選択する。具体的には、処理プログラムの実行前の初期状態では、流量制御バルブ87Aの弁開度が高く、流量制御バルブ87B,87Cの弁開度が低くなっていると共に、貯留槽側補助送風ファンP5及び屋根側補助送風ファンP6が停止した状態になり、送風ファンP3により、建屋外空気が主として外気空調部84に取り込まれ、貯留槽通過空気及び屋根通過空気は僅かに外気空調部84に取り込まれる。そして、外気処理プログラムPG1が実行されると、制御部85は、建屋外空気の温度と外気空調部84に設定されている基準設定温度(前述の如く補正された場合には、その補正された基準設定温度)との温度差ΔT1と、貯留槽通過空気の温度と前記基準設定温度との温度差ΔT2と、屋根通過空気の温度と前記基準設定温度との温度差ΔT3とを、それぞれ絶対値として求める(S1)。
次いで、貯留槽通過空気の温度と基準設定温度との温度差ΔT2と、屋根通過空気の温度と基準設定温度との温度差ΔT3との大小を比較する(S2)。そして、貯留槽通過空気の温度差ΔT2の方が小さい場合には(S2でYES)、その温度差ΔT2と補正係数C2を加えたものと、建屋外空気の温度と基準設定温度との温度差ΔT1との大小を比較する(S3)。そして、貯留槽通過空気の温度差ΔT2と補正係数C2とを加えたものの方が小さい場合に(S3でYES)、貯留槽通過空気が主として外気空調部84に取り込まれるように流量制御バルブ87A,87B,87Cの弁開度を変更すると共に貯留槽側補助送風ファンP5をオンしかつ屋根側補助送風ファンP6をオフする(S4,S5)。
一方、貯留槽通過空気の温度と基準設定温度との温度差ΔT2より、屋根通過空気の温度と基準設定温度との温度差ΔT3の方が小さい場合には(S2でNO)、屋根通過空気の温度差ΔT3と補正係数C3を加えたものと、建屋外空気の温度差ΔT1との大小を比較する(S6)。そして、屋根通過空気の温度差ΔT2と補正係数C3とを加えたものの方が小さい場合に(S3でYES)、屋根通過空気が主として外気空調部84に取り込まれるように流量制御バルブ87A,87B,87Cの弁開度を変更すると共に貯留槽側補助送風ファンP5をオフしかつ屋根側補助送風ファンP6をオンする(S7,S8)。
また、建屋外空気の温度差ΔT1が、貯留槽通過空気の温度差ΔT2と補正係数C2とを加えたもの、及び、屋根通過空気の温度差ΔT2と補正係数C3とを加えたものより小さい場合には(S3でNO、S6でNO)、屋根通過空気が主として外気空調部84に取り込まれるように流量制御バルブ87A,87B,87Cの弁開度を変更すると共に貯留槽側補助送風ファンP5及び屋根側補助送風ファンP6をオフする(S9,S10)。
上記したように貯留槽通過空気の温度差ΔT2に補正係数C2を加えて建屋外空気の温度差ΔT1と比較したのは、貯留槽通過空気を主として外気空調部84に取り込む場合には、建屋外空気を主として外気空調部84に取り込む場合に比べて貯留槽側補助送風ファンP5の電力消費が加算されることを考慮したものである。即ち、補正係数C2は、貯留槽側補助送風ファンP5の消費電力が加算されても建屋外空気より貯留槽通過空気を主として外気空調部84に取り込んだ方が、外気空調部84と貯留槽側補助送風ファンP5とを合わせたトータルの消費電力が抑えられる値に設定されている。補正係数C3に関しても同様である。
本実施形態の塗装ブース空調システム81の構成に関する説明は、以上である。この塗装ブース空調システム81によれば、空調装置80に取り込まれる前の外気を、熱交換包囲壁62によって、外気に比べて温度変化が少ない貯留槽60で温めるか又は冷やして塗装ブース10内の予め定められた規定温度に近づけてから、その外気を取り込んだ空調装置80によって、塗装ブース内10の温度が予め定められた規定温度になるように空調を行うので、消費電力を従来より下げることができる。また、貯留槽60が塗料を回収した水Wの貯留と空調との両方に利用することができ、貯留槽60の有効利用が図られる。さらに、貯留槽60は塗装ブース10の下方に配置されて塗装ブース10内に開放しているので、外気に比べて貯留槽60内の水の温度の方が塗装ブース10内の空気の温度に近くなり、空調に利用し易い。また、貯留槽60を囲む熱交換包囲壁62が二重構造になり、その二重構造の熱交換包囲壁62に外気を通すことにより、外気を効率よく温めるか又は冷やすことができる。さらには、塗装ブース10を収容した工場建屋100の屋根を中空屋根パネル101で構成することで二重構造にして、その二重構造の屋根の内部に外気を通して塗装ブース10内に取り込むこともできるようにしたので、太陽熱を利用して外気を温めることができ、冬期の空調の消費電力を従来より下げることができる。
[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)前記実施形態の塗装ブース空調システムでは、空調に利用する貯留槽60が、地中に設置されていたが、フロアレベルより低いピット部に設置された貯留槽を利用してもよい。
(2)前記実施形態の塗装ブース空調システムでは、空調に利用する貯留槽60が、塗装ブース10の下方に配置されていたが、塗装ブース10の下方以外の場所(工場建屋100の内外を問わず)配置された貯留槽を利用してもよい。
(3)前記実施形態の外気空調部84は、取り込んだ外気を基準設定温度になるように加熱又は冷却している構成であったので、その基準設定温度と建屋外空気、貯留槽通過空気、屋根通過空気の温度との温度差を比較して建屋外空気、貯留槽通過空気、屋根通過空気を選択する処理を行っていたが、外気空調部84が帰還気空調部83のように、外気を、基準加熱温度まで加熱してから冷却するものであれば、その基準加熱温度と建屋外空気、貯留槽通過空気、屋根通過空気の温度との温度差を比較して同様の処理を行うようにすればよい。
10 塗装ブース
60 貯留槽
62 熱交換包囲壁(取込外気調温手段)
70 塗料分離装置
72 凝集槽
75 濃縮槽
77 脱水機
80 空調装置
81 塗装ブース空調システム
100 工場建屋
101 中空屋根パネル
PG1 外気処理プログラム

Claims (5)

  1. 外気を取り込んで塗装ブース内へと送給し、その塗装ブース内が予め定められた規定温度になるように空調を行う空調装置と、
    前記空調装置に取り込まれる前の外気を、塗料を回収する水の貯留槽で温めるか冷やして前記規定温度に近づける取込外気調温手段とを備えていることを特徴とする塗装ブース空調システム。
  2. 前記貯留槽は、前記塗装ブースの下方に配置されて上面が前記塗装ブース内に開放していることを特徴とする請求項1に記載の塗装ブース空調システム。
  3. 前記貯留槽を囲む二重構造の壁を前記取込外気調温手段として備え、前記二重構造の壁の内部に外気を通して前記空調装置に取り込むことを特徴とする請求項2に記載の塗装ブース空調システム。
  4. 前記貯留槽は、フロアレベルより低いピット部に設置されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1の請求項に記載の塗装ブース空調システム。
  5. 前記塗装ブース又は前記塗装ブースを収容した建屋の屋根を二重構造にして、その屋根の内部に外気を通して前記塗装ブース内に取り込むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1の請求項に記載の塗装ブース空調システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101836144B1 (ko) * 2016-10-27 2018-03-08 김영민 초친수성 코팅용 냉각장치
US11619399B1 (en) * 2021-09-22 2023-04-04 William H. White Systems and methods for direct use of solar energy

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