JP4059426B2 - 塗料の分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの塗装を行う設備において余剰の塗料を除去するために用いられる液体から塗料を分離する塗料の分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの生産ラインにおいては、車体やドアなどのワークに塗装を施す塗装工程を有している。この塗装工程は、塗装ブースとよばれる空間において、ワークにスプレーガンから塗料を噴き付けることにより行われる。スプレーガンから噴霧される塗料のうち、余剰分（オーバースプレーミスト）は塗装ブース内を流れるエアのダウンフローにより床面に降下させられる。床面は工業用水の供給および排水が可能に構成されており、床面に降下した未固着の塗料を工業用水で洗い流し、塗装ブース外の分離槽を有する分離装置に排出している。工業用水は、分離槽において塗料と分離させられた後に、ポンプなどにより再び塗装ブースの床面に供給される。
【０００３】
工業用水から塗料をスラッジとして分離させる分離装置としては、第一、第二の二つの分離槽を備えるものが知られている。すなわち、塗装ブースからの排出される塗料を含む工業用水は第一分離槽で受け、第一分離槽内の工業用水の一部を第二分離槽に導入する。第二分離槽に導入された塗料スラッジ（粕）は、凝集がさらに促進させられ、凝集した塗料スラッジは第二分離槽内において工業用水から分離させられる。このような分離装置は、二槽構造を有することで、塗料スラッジの凝集のための時間を充分に確保することができるので、回収される塗料スラッジに含まれる水分量を減少させることができる。なお、塗料スラッジの含水量を減少させることのメリットとしては、取り扱いの容易さや、廃棄物の重量の削減があげられる。
【０００４】
また、このように二つの槽からなる分離装置において、塗料スラッジ中の水分量をさらに減少させる構成については、特開平７−１４８４５１号公報に開示されている。この分離装置は、第二分離槽において分離させた塗料スラッジを、さらに脱水処理するための脱水手段を備え、脱水手段から排出される塗料スラッジを廃棄すると共に、脱水手段により分離させた工業用水を再び、第一分離槽に供給している。なお、脱水手段は、含水塗料スラッジを一時的に滞溜させる貯溜槽および脱水機から構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようにして行われる工業用水と塗料（スラッジ）との分離は、塗料スラッジ中の水分量を減少できるものの、実質的には、第一分離槽、第二分離槽、および、貯溜槽の三槽構造で塗料スラッジの凝集のための時間を稼ぐ方法であるため、その間に塗装ブースに供給する工業用水の水量を確保するためには第一分離槽の容量を大きくし、系を循環する工業用水の水量を多くする必要があった。ここで、分離槽は、そのメンテナンスのために定期的に清掃が行われ、その際に工業用水は排水として処理されるが、生産ラインにおける排水処理の観点からは、排水となる工業用水の量を最低限に止めたいという要望がある。このように、塗料スラッジの含水量と工業用水の量との間には、塗料スラッジの含水量を少なくすると必要な工業用水の量が増え、工業用水の量を減らすと塗料スラッジの含水量が多くなるという、得失の関係があり、ここに解決すべき課題が生じる。
したがって、本発明は、工業用水の使用量を少なくした場合であっても、塗料スラッジの含水量を低減させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、ワークの塗装時に発生する余剰な塗料のうち、塗装ブースの床面に沈降した塗料を洗い流すための液体を保持し、かつ、回収した前記液体から前記塗料を分離させるための第一分離槽と、第二分離槽とを含んで構成される分離装置であって、フィンを配設した回転体の回転により吸引力を発生させて前記液体を吸引口から大気とともに吸引し、前記大気とともに吸引した前記液体を前記第一分離槽から前記第二分離槽に連通された分流路内で撹拌しながら供給する供給手段を有し、前記吸引口は前記第一分離槽の水位の変動に追従して移動可能に構成され、前記供給手段のケーシングに回転可能に収容される前記回転体は、前記フィンの先端と前記ケーシングとの間に前記液体を通流可能な隙間を形成することを特徴とする塗料の分離装置とした。
【０００７】
第一分離槽の容量を前記従来の分離槽よりも少なくした場合に、液体の水位が変動し易くなるが、第二分離槽への供給手段の吸引口が、水位の変動に追従して移動するために、第一分離槽の表面に浮遊する塗料スラッジを効率良く第二分離槽に供給することができ、分離槽からの塗料スラッジの排出を安定的に行うことが可能になる。また、供給手段において吸引力を発生させるための回転体のフィンと、供給手段のケーシングとの間に液体を通流可能な隙間を備えた。この隙間により液体に含有される粘着性を有する塗料による固着を防止できる。
【０００９】
このような分離装置は、一槽構造とほとんど同じ液量でも確実に塗料スラッジを分離し、排出することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施形態における分離装置を備えた塗装設備の全体構成を示す図である。本実施形態における分離装置１は、自動車の塗装工程において、ワークである車体Ｗを塗装する塗装設備２に含まれるものである。すなわち、塗装設備２は、車体Ｗに塗料を噴き付ける塗装装置３と、塗装装置３から排出される余剰塗料を含む工業用水を一時的に滞溜させるための分離槽を含む分離装置１とから構成されている。
【００１１】
塗装装置３は、ワークを収容可能な塗装ブース４と、図示しない搬送手段で塗装ブース４内を搬送される車体Ｗに塗料を噴霧するスプレーガン５ａを備えるロボットアーム５とから構成されている。なお、図１において塗装ブース４は、車体Ｗの搬送方向に垂直な断面が図示されている。
【００１２】
塗装ブース４は、床面６が傾斜しており、床面６の最も低い場所には工業用水の排水口７を備えている。床面６または側面には、床面６上の塗料を洗い流す工業用水を供給するノズル８が設けられており、天井面９にはエアを下向きに噴き出すエア噴出手段１０が取り付けられている。エア噴出手段１０はスプレーガン５ａから噴霧された塗料のうち、車体Ｗに定着しなかったミスト状の余剰塗料を床面６に降下させるために用いられる。
【００１３】
分離装置１は、塗装ブース４の床面６に沈降した塗料を洗い流すための工業用水を供給する第一分離槽１２と、第一分離槽１２に貯溜される工業用水の一部が循環する第二分離槽１３と、第一分離槽１２と第二分離槽１３とを連結するためのフロート式ポンプ１４および分流路１５ならびに帰還路１６と、第二分離槽１３から排出される塗料スラッジを溜め置きするメッシュ金網１７とを有し、第一分離槽１２内の工業用水を供給路１８および汲み上げポンプ１９により塗装ブース４に供給可能に構成されている。
【００１４】
第一分離槽１２は、塗装設備２の稼動時に、約３００トンの工業用水を貯溜可能に構成されており、前記した供給路１８は第一分離槽１２の一端側１２ａの下部側面に連結されている。この一端側１２ａにはフロート式ポンプ１４も配置されている。一方、第一分離槽１２の他端側１２ｂには、工業用水の液面よりも所定距離だけ上方に排出路１１の開口、および、帰還路１６の開口が配置されている。第一分離槽１２の容量は、塗装ブース４の大きさや、塗装ブース４の床面６を覆うように流れる工業用水の量や、分離剤により決まる塗料と工業用水との分離に要する時間などにより変化するが、本実施形態では、第一分離槽１２の容量は、第一分離槽１２内での工業用水の滞溜時間が前記の分離に必要な時間に対して実質的に半分以下の時間になるような容量に設計している。このように滞溜時間を短縮することで第一分離槽１２内で凝集し切れない塗料スラッジが多くなる可能性があるが、後に説明するフロート式ポンプ１４および第二分離槽１３により塗料スラッジの凝集を促進させることで、第一分離槽１２における滞溜時間を短縮化しつつも、工業用水から塗料を確実に分離させている。なお、工業用水の滞溜時間を短縮化させる、つまり、第一分離槽１２の容量を減少させることの効果としては、設備面積の減少や、メンテナンスの容易さ、排水として廃棄する工業用水の量の大幅な削減などがあげられる。
【００１５】
フロート式ポンプ１４は、図２（ａ）に示すように、塗料スラッジを含む工業用水を吸引する吸引口となるカップ２１を有し、カップ２１の下端が固定されたケーシング２２内には、吸引のためのエジェクタ効果を発現させるノズル２３と、モータ２４の回転軸２５に連結された回転体２６とを有している。吸引された塗料スラッジおよび工業用水は回転体２６の回転により吐出管２７へと導かれ、その一部を除いて図１に示す分流路１５に供給される構成になっている。分流路１５に供給されない一部の塗料および工業用水は、吐出管２７から分岐する循環路２８からノズルへ２３と供給され、エジェクタ効果の発現に供される。また、ケーシング２２およびモータ２４は架台２９に固定されており、架台２９には、カップ２１が常に所定距離だけ第一分離槽１２の液面下に位置するような浮力を与えるフロート３０が接続されている。なお、図２にはフロート３０は一つのみ図示されているが、実際には複数のフロートにより浮力を確保している。
【００１６】
このフロート式ポンプ１４の特徴の一つは、第一分離槽１２の水位によらず、液面からカップ２１までの距離をほぼ一定に保つことである。前記したように系内に循環する工業用水の水量が少ないために第一分離槽１２の水位は上下に変動し易いが、フロート式ポンプ１４を用い、変動に応じてカップ２１の位置を移動させることで塗料スラッジを含む工業用水を液面から常に一定量吸引し、第二分離槽１３に供給することができている。なお、カップ２１の開口端２１ａと液面との距離は、１０ｍｍから３０ｍｍであることが望ましい。１０ｍｍよりも少ないと第二分離槽１３への供給量を確保することが困難になり、３０ｍｍよりも多いと、第二分離槽１３に供給する塗料スラッジよりも工業用水の水分量が多くなり過ぎ、第二分離槽１３における塗料スラッジの効率的な分離が困難になるからである。
【００１７】
また、フロート式ポンプ１４は、塗料スラッジを含む工業用水の吸引時に大気も吸引し、大気で工業用水を攪拌しながら第二分離槽１３に供給することを特徴としている。大気はケーシング２２内でノズル２３からのジェット噴流、および、回転体２６の回転により工業用水と混ざり、分流路１５内での塗料スラッジの凝集の促進、および、分流路１５の内壁への塗料スラッジの固着を防止している。
【００１８】
さらに、粘着性を有する塗料スラッジを含む工業用水を供給するために、図２（ａ）、および、回転体の拡大斜視図である図２（ｂ）に示す回転体２６において、回転軸方向に立設するフィン２６ａの先端２６ｂとケーシング２２との間には５ｍｍ程度の隙間ｄを設けている。この隙間ｄは工業用水のみを供給する場合、あるいは、非粘着性のパーティクルを含む工業用水を供給する場合に比べて、大きな隙間になっており、回転体２６とケーシング２２とが塗料により固着されることを防止している。
【００１９】
図１に示す第二分離槽１３は、塗料スラッジの分離および廃棄のために設けられている。その容量は、第一分離槽１２の容量に比べて充分に小さく、１／１０から１／１００程度になっており、塗装設備２で使用する工業用水の水量を実質的に増加させるものではない。分流路１５は第二分離槽１３の一端側１３ａの液面よりも上方に位置し、帰還路１６は他端側１３ｂの下部に連結されている。他端部１３ｂの液面近くには溢流堰４０が設けられており、溢流堰４０を越えた塗料スラッジがメッシュ金網１７に排出されるように構成されている。第二分離槽１３に供給される工業用水は、所定高さから液面に投下されるので、ここでも工業用水が大気と攪拌され、塗料スラッジの凝集・成長が促進される。なお、第二分離槽１３を底部からエアバブルを噴き出す構成にして、さらに塗料スラッジの凝集・成長、ならびに、塗料スラッジの浮き上がりを促進させても良い。
【００２０】
次に、この塗装設備２で行われる処理について、工業用水の流れを中心に、順を追って説明する。
まず、準備段階として、所定量の工業用水を分離装置１に注入すると共に、工業用水に分離剤を混ぜて、塗料を洗い流すための液体を作製する。そして、塗装設備２を稼動させる際には、塗装ブース４のエア噴出手段１０からエアを噴き出させると共に、汲み上げポンプ１９およびフロート式ポンプ１４を稼動させて、分離剤を含む液体である工業用水を塗装ブース４と第一分離槽１２および第二分離槽１３との間で循環させる。
【００２１】
車体Ｗが搬送されてきたら、ロボットアーム５が稼動し、車体Ｗに塗料を噴霧する。この際に余剰な塗料がエアのダウンフローにより床面６に降下するが、床面６を覆うように工業用水が流れているので、塗料は床面６に固着する前に工業用水に洗い流されて、排出口７から排出路１１を経て、第一分離槽１２に排出される。
【００２２】
第一分離槽１２においては、入力端である他端側１２ｂから出力端である一端側１２ａへ向かって工業用水が流動すると共に、工業用水中に分散し、分散している塗料が分離剤の作用により塗料スラッジとして凝集し、浮上する。これにより、第一分離槽１２の底部付近（特に他端側）には塗料をほとんど含まない工業用水の割合が多くなり、第一分離槽１２の液面付近には塗料が凝集して形成された塗料スラッジを多く含む工業用水の割合が多くなる。
【００２３】
液面付近の塗料スラッジを多く含む工業用水はフロート式ポンプ１４に吸引され、大気と混合されながら、第二分離槽１３に供給される。分流路１５において大気に攪拌されながら凝集が促進させられた塗料スラッジは、第二分離槽１３において、さらに成長し、第二分離槽１３の液面付近には粒径の大きい塗料スラッジが浮上し、集まる。このような塗料スラッジは、溢流堰４０からオーバーフローし、メッシュ金網１７に排出される。一方、塗料スラッジが浮上することにより塗料含有量が減少した工業用水は、第二分離槽１３の底部付近から取り出され、帰還路１６を経て第一分離槽１２の他端側１２ｂに導入される。この工業用水に、分離し切れなかった塗料が含有されていたとしても、一端側１２ａの供給路１８に流動するまでの間に凝集して浮上し、再び第二分離槽１３に導入されるので、結果的に工業用水に含まれていた塗料は、ほとんどがフロート式ポンプ１４および分流路１５を経て第二分離槽１３から排出される。
【００２４】
このようにして工業用水は、塗料と分離させられ、ほとんど塗料を含まない工業用水として第一分離槽１２の一端側１２ａの底部から供給路１８を経て、再び、塗装装置３に供給され、床面６の降下した塗料の洗い流しに使用される。
【００２５】
本実施形態の塗装設備２によれば、使用する工業用水の量を削減しつつ、塗料スラッジを確実に排出することができる。特に、フロート式ポンプ１４において常に一定量の塗料スラッジを多く含む工業用水を吸引させることで、塗料スラッジの排出を安定して行うことができる。このフロート式ポンプ１４は、大気を混入させることで工業用水中の塗料スラッジの凝集を促進させるという効果も奏し、ポンプの安定した吐出量を確保するために、図２に示す回転体２６とケーシング２２との間に隙間を設けている。さらに、分離装置１の全体の容量を実質的に増加させない容量を有する第二分離槽１３との間で工業用水の少なくとも一部を巡回させることで、塗料スラッジの凝集を促進させ、確実な固液分離を実現している。このようにして塗料スラッジを分離すると、粒径が大きく、含水量の少ない塗料スラッジが得られるので、塗料スラッジの排出重量を低減でき、その取り扱いも容易になる。また、第一、第二分離槽１２，１３の底部に沈殿し、固着する塗料もほとんどなくなるので、第一、第二分離槽１２，１３の清掃の頻度を低減させることができる。
【００２６】
なお、６００トンの分離槽を用いて滞溜時間を８分から１０分とし、含水率が８０％の塗料スラッジを得ていた条件に対して、この分離装置１を含む塗装設備２を適用すると、第一分離槽１２、第二分離槽１３での保水量をそれぞれ３００トン、４トンとし、第一分離槽１２での滞溜時間を４分程度としても、塗料スラッジの含水率を６０％以下に低減させることができている。
【００２７】
本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく広く応用することができる。
例えば、塗装設備２の用途は、自動車の車体Ｗの塗装に限定されずに、あらゆるワークの塗装に適用することが可能である。また、塗装設備２はロボットアーム５を用いて塗装を行うとしたが、手吹きガンを用いて人手により塗装を行う場合であっても本実施形態の分離装置１を適用することができる。
フロート式ポンプ１４は、塗料スラッジを含む工業用水を吸引するカップ２１のみが液面の移動に追従して移動する構成であっても良い。
塗料スラッジの凝集・浮上を促進させるために、第一分離槽１２の底部からエアを噴き出しても良い。
また、メッシュ金網１７は塗料スラッジを収容できるものであれば、その形態や形状は問わない。メッシュ金網１７の替わりにデカンタなどの分離手段を配置して、さらに塗料スラッジの含水量を減少させても良い。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載した塗料の分離装置によれば、少ない液量であっても、確実に塗料スラッジから液体を分離させることができる。分離装置の設置面積の減少や、メンテナンスの容易化を図ることができ、分離される塗料スラッジの含水量も減少できるので、排出物の重量削減にも資する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における塗料の分離装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）フロート式ポンプの構成を示す図、（ｂ）回転体の斜視図である。
【符号の説明】
１ 分離装置
２ 塗装設備
４ 塗装ブース
１２ 第一分離槽
１３ 第二分離槽
１４ フロート式ポンプ
１１ 排出路
１５ 分流路
１６ 帰還路
１８ 供給路
１９ 汲み上げポンプ

Claims (1)

1. ワークの塗装時に発生する余剰な塗料のうち、塗装ブースの床面に沈降した塗料を洗い流すための液体を保持し、かつ、回収した前記液体から前記塗料を分離させるための第一分離槽と、第二分離槽とを含んで構成される分離装置であって、
   フィンを配設した回転体の回転により吸引力を発生させて前記液体を吸引口から大気とともに吸引し、前記大気とともに吸引した前記液体を前記第一分離槽から前記第二分離槽に連通された分流路内で撹拌しながら供給する供給手段を有し、前記吸引口は前記第一分離槽の水位の変動に追従して移動可能に構成され、前記供給手段のケーシングに回転可能に収容される前記回転体は、前記フィンの先端と前記ケーシングとの間に前記液体を通流可能な隙間を形成することを特徴とする塗料の分離装置。

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