JP4330348B2 - 空調装置付塗装設備とその制御システム - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装ブースで検出された温湿度に基づいて空調装置から塗装ブースに供給する空調空気の温湿度コントロールを行う制御装置を備えた空調装置付塗装設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
高品質の自動車ボディ塗装は、その天井部にフィルタを介して形成された給気室から塗装室内に空調空気を流下させると共に、床下に形成された排気室から排気する給気付塗装ブース内で行われる。
この場合に、塗装ブース特に塗装室内を予め設定された温湿度に維持するため、空調装置から一定の温湿度に調整された空調空気を給気室へ送給するようにしている(特許文献1〜5参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平 11− 83129号公報
【特許文献2】
特開平 11−101484号公報
【特許文献3】
特開平 11−101485号公報
【特許文献4】
特開平 11−132532号公報
【特許文献5】
特開2001−241733号公報
【0004】
これらに記載された空調装置は、加熱器、冷却器、加湿器を備えており、空調装置に取り入れる外気の温湿度と塗装室の目標温湿度に基づいて、加熱器又は冷却器の容量と、加湿器の容量を設定すると共に、塗装室内で検出された温湿度に基づいて空調空気の温湿度をフィードバック制御している。
このようにすれば、外気の状態に拘わりなく、熱容量の過不足、湿度の過不足のない空調空気を送給することができ、塗装室を逸早く設定された温湿度に立上げると共に、エネルギーを浪費することなく、塗装ブース内をその温湿度に維持することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように生成された空調空気を塗装ブースに供給して温湿度を制御したときに、塗装室内で高温領域と低温領域の温度分布が生じることが判明した。
この原因として、塗装ブースは自動車塗装ラインに沿って数十m程度に形成され、給気室もその全長にわたって形成されているが、空調装置からの空調空気を供給する給気ダクトは、給気室の一端側あるいは中央の1ヶ所にしか接続されていないため、ダクト接続口近傍では温度が高く、接続口から離れるほど温度が低下することが考えられる。
【0006】
このような温度分布が生じると、塗装ブース内の高温領域と低温領域の温湿度範囲と許容温湿度範囲が上手く重なる場合は良いが、温湿度を検出している領域の温湿度は許容温湿度範囲内にあっても、そこから離れた領域では許容温湿度範囲から極端に外れてしまうおそれがあった。
【0007】
このため、1台の空調装置から空調空気を給気室の複数箇所に分岐供給したり、複数台の空調装置を設置することが考えられる。
しかし、分岐供給する場合は給気ダクトの長さの違いより温度差を生じるだけでなく、複数の給気ダクトを取り回さなければならないことからその始末が面倒になるという問題を生じる。
また、複数台の空調装置を設置する場合はコストが嵩むと同時に、その設置スペースを確保しなければならないという問題がある。
【0008】
そこで本発明は、1台の空調装置で塗装ブースなどの塗装ブース内の温湿度制御を行う際に、その塗装ブース内に高温領域と低温領域の温度分布が生じる場合であっても、許容温湿度範囲から外れる部分をなくして、あるいは極力少なくして、塗装ブース内を広い範囲にわたって許容温湿度範囲内に収まるように空調空気の温湿度をコントロールできるようにすることを技術的課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、全長にわたって塗装室の天井側に給気室が形成された塗装ブースと、前記給気室に接続された給気ダクトを介して空調空気を塗装室に供給する空調装置と、塗装ブース内で検出された温湿度に基づいて空調空気の温湿度コントロールを行う制御装置とを備えた空調装置付塗装設備において、給気ダクトの接続箇所に応じて塗装ブースに生じる温度分布の高温領域と低温領域の温湿度を測定するため給気ダクトの接続箇所に近い領域と接続箇所から離れたブース端部に少なくとも二つの温湿度センサが配され、前記制御装置は、給気ダクトの接続箇所に近い領域に設置される温湿度センサで検出される温湿度が空気線図上に設定された許容温湿度範囲内に維持されるように監視しながら、他の温湿度センサで検出される温湿度が許容温湿度範囲にない場合に、その検出温度と許容温湿度範囲の臨界温度までの温度差が最小になるように空調空気の温湿度を設定するように成されたことを特徴としている。
【0010】
本発明によれば、塗装ブースの塗装室内の温湿度制御を行う場合に、給気ダクトの接続箇所に近い領域と接続箇所から離れたブース端部に、塗装ブースに生じる温度分布の高温領域と低温領域の温湿度を測定する少なくとも二つの温湿度センサを備えているので、その高温領域及び低温領域の温湿度を把握することができる。
そして、例えば夏場に高温領域となる給気ダクトの接続箇所に近い領域が塗装品質に大きな影響を及ぼす場合、その温湿度センサで検出される温湿度を許容温湿度範囲内に維持するようにすれば、高温領域内で塗装不良を生ずることがない。
【0011】
また、他の温湿度センサで検出される低温領域の温湿度が許容温湿度範囲にあれば塗装室全体が許容温湿度範囲に維持されることになるが、許容温湿度範囲の下限値より低かった場合は、その検出温度と許容温湿度範囲の下限値までの温度差が最小になるように空調空気の温湿度が設定される。
すなわち、低温領域に設置された温湿度センサで検出された温湿度が許容温湿度範囲内に入るように空調空気の設定温度が上昇されていき、低温領域の検出温度が許容温湿度範囲の下限値に達する前に高温領域の検出温度が許容温湿度範囲の上限値に達すれば空調空気をその時点の設定温湿度に維持し、高温領域の検出温度が許容温湿度範囲の上限値に達する前に低温領域の検出温度が許容温湿度範囲の下限値に達すれば空調空気をその時点の設定温湿度に維持する。
したがって、温度分布が生じる塗装室などの塗装ブース内がより広い範囲にわたって許容温湿度範囲内に設定される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図1は本発明に係る空調装置付塗装設備を示す説明図、図2はその制御手順を示すフローチャート、図3は温湿度変化を示す空気線図である。
【0013】
図1に示す空調装置1は例えば自動車ボディの塗装を行う塗装ブース2内の温度及び相対湿度をコントロールするもので、所定の温湿度に調整された空調空気が給気ダクト3を介して塗装ブース2に供給されるようになっている。
また、塗装ブース2は、その天井にフィルタ4を介して形成された給気室5の一端側に前記給気ダクト3が接続され、給気室5に供給された空調空気が塗装室6内を流下して床下の排気室7から排気されるようになっている。
また、空調装置1は、その内部に、空気を加熱するヒータ(加熱器)8、加熱された空気を断熱加湿するワッシャ(加湿器)9及び空気を冷却するクーラ(冷却器)10が配され、これらの容量をコントロールして塗装ブース2に供給する空調空気の温湿度コントロールを行う制御装置11を備えている。
【0014】
制御装置11は、その入力側に、給気ダクト3が接続された給気室5の一端側に配された温湿度センサS1と、他端側に配された温湿度センサS2が接続され、その出力側にヒータ8、ワッシャ9及びクーラ10が接続されている。
前記温湿度センサS1が配される給気室5の一端側は、給気ダクト3の接続口に近く、夏場は冷気の影響を受けやすいので低温領域となり、冬場は暖気の影響を受けやすいので高温領域となる。
また、他方の温湿度センサS2が配される給気室5の他端側は、給気ダクト3の接続口から離れており、夏場は冷気が届き難いので高温領域となり、冬場は暖気が届き難いので低温領域となる。
【0015】
本例の塗装ブース2では、高温領域の方が塗装品質に大きな影響を及ぼすため、この制御装置11では、その高温領域に設置された温湿度センサS1の優先順位が、他方の温湿度センサS2よりも高く設定されており、温湿度センサS1の検出信号を優先して処理を行うようになっている。
そして、処理が実行開始されると、主制御プログラム(主制御手段)PG1により、温湿度センサS1で検出された温湿度J1(温度T1、相対湿度H1)が空気線図上に設定された目標状態点J0(温度T0、相対湿度H0)を中心とする許容温湿度範囲C(温度T0±t、相対湿度H0±h)内に維持されるように空調空気の温湿度がフィードバック制御される。
次いで、温湿度センサS1で検出された空気の状態点J1が許容温湿度範囲C内に維持された後、修正制御プログラム(修正制御手段)PG2が実行され、他の温湿度センサS2で検出される空気の温湿度J2(温度T2、相対湿度H2)が許容温湿度範囲Cにない場合に、その検出温度T2と許容温湿度範囲の上限温度又は下限温度(臨界温度)までの温度差が最小になるように空調空気の温湿度の設定値を修正する修正制御が実行される。
【0016】
図2はこの制御装置11の処理手順を示すフローチャートである。
図2に示す主制御プログラム(主制御手段)PG1の処理が実行開始されると、ステップSTP11で各温湿度センサS1及びS2により温湿度J1及びJ2が読み取られ、ステップSTP12でその温度差ΔT=|T1−T2|が算出され、ステップSTP13でこの温度差ΔTを許容し得る許容温湿度範囲C内における上限絶対湿度HAmaxと下限絶対湿度HAminが設定される(図3参照)。
【0017】
次いで、ステップSTP14で温湿度J1の状態点における絶対湿度HAが下限絶対湿度HAminより大きく上限絶対湿度HAmaxより小さくなるまでステップSTP15で空調空気の湿度が調整され、ステップSTP14の条件をクリアすると、ステップSTP16で温湿度J1が許容温湿度範囲Cに入るまでステップSTP17で空調空気の温度が調整され、調整完了後、修正制御プログラムPG2の処理が実行される。
【0018】
修正制御プログラムPG2では、ステップSTP21で先に検出された温湿度J2が許容温湿度範囲Cに入っているか否か判断され、Yesと判断されると、さらにステップSTP22に移行して、温度平均T12=(T1+T2)/2が絶対湿度HA線上における許容温湿度範囲Cの上限温度Tmax及び下限温度Tminの温度平均TAV=(Tmax+Tmin)/2が等しくなるまで、ステップSTP23で温度調整されて、温度調整完了後、その時点の運転条件を記憶してステップSTP11に戻る。
【0019】
また、ステップSTP21でNoと判断された場合はステップSTP24に移行し、温湿度センサS2で検出された温度T2が許容温湿度範囲Cの下限温度Tminよりも低いか否かが判断される。
そして、Yesの場合はステップSTP25に移行し、さらに温湿度センサS1で検出された温度T1が許容温湿度範囲Cの上限温度Tmaxに達したか否かが判断され、達している場合はそのままステップSTP11に戻り、達していない場合はステップSTP26で温度調整されてステップSTP21に戻る。
また、ステップSTP24でT2≧Tminと判断された場合はステップSTP27に移行し、さらに温湿度センサS1で検出された温度T1が許容温湿度範囲Cの下限温度Tminまで降下したか否かが判断され、降下したと判断された場合はそのままステップSTP11に戻り、達していない場合はステップSTP26で温度調整されてステップSTP21に戻る。
【0020】
以上が本発明の一例であり、次に、図3を参照しながら許容温湿度範囲Cが目標状態点J0(温度20℃、相対湿度70%)を中心として温度がt=±2℃、相対湿度がh=±5%に設定され、温湿度センサS1に高い優先順位が設定されている場合について、その作用を説明する。
まず、各温湿度センサS1、S2で検出された温湿度J1、J2から温度差ΔT=|T1−T2|が算出され、この温度差ΔTを許容し得る許容温湿度範囲C内における上限絶対湿度HAmaxと下限絶対湿度HAminが設定される(ステップSTP11〜13)。
なお、温度差ΔTが許容温湿度範囲Cの最大温度差より大きい場合は、その最大温度差が得られる範囲に上限絶対湿度HAmaxと下限絶対湿度HAminが設定される。
また、各温湿度センサS1、S2で検出された温湿度J1、J2の変化に応じて温度差ΔTも変化するので、上限絶対湿度HAmaxと下限絶対湿度HAminの設定値も刻々と変化する。
【0021】
次いで、温湿度センサS1で検出された温湿度J1の絶対湿度HAがその範囲に入るように湿度調整され、その温度T1が許容温湿度範囲C内に入るように温度調整される(ステップSTP14〜17)。
この時点では、塗装ブース2の温湿度センサS1が設置された領域の温湿度は許容温湿度範囲Cであるが、他方の温湿度センサS2が設置された領域の温湿度が許容温湿度範囲Cであるか否かは不明である。
【0022】
そこで、他方の温湿度センサS2で検出された温湿度J2が許容温湿度範囲C内であるか否か判断され、許容温湿度範囲C内にある場合は、検出された温度の平均T12が許容温湿度範囲Cの上限下限温度の平均TAV=(Tmax+Tmin)と等しくなるように温度調整される(ステップSTP21〜23)。
これにより、塗装ブース2の全ての領域が許容温湿度範囲C内で運転されることになる。
【0023】
ここで、温湿度J2が許容温湿度範囲C内にない場合に、温湿度J2が低温側へはみ出していれば空調空気の温度を上昇させるように温度調整され、温湿度J1が高温側へはみ出していれば空調空気の温度を降下させるように温度調整され、この場合に、優先順位の高い温度センサS1の温度が許容温湿度範囲Cからはみ出さないように監視されている(ステップSTP24〜27)。
したがって、温度差ΔTが許容温湿度範囲Cの温度差より大きい場合であっても、塗装品質に与える影響の高い領域に設置される温湿度センサの優先順位を高く設定しておけば、その領域は常に許容温湿度範囲C内に維持され、それ以外の領域も概ね許容温湿度範囲C内に収まることとなる。
【0024】
なお、温湿度センサは、高温領域、低温領域の2ヵ所に設置する場合に限らず、その中間の温度領域の計3箇所以上に設置する場合であってもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、1台の空調装置から塗装ブースに空調空気を供給したときに、その塗装ブース内に高温領域と低温領域の温度分布が生じるような場合であっても、給気ダクトの接続箇所に近い領域の温湿度を許容温湿度範囲内に維持したまま、許容温湿度範囲から外れる部分を極力少なくして、塗装ブース内を広い範囲にわたって許容温湿度範囲内に収まるように空調空気の温湿度をコントロールすることができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空調装置付塗装設備を示す説明図。
【図2】その制御手順を示すフローチャート。
【図3】温湿度変化を示す空気線図。
【符号の説明】
1………空調装置
2………塗装ブース
11………制御装置
S1………温湿度センサ
S2………温湿度センサ
PG1……主制御プログラム(主制御手段)
PG2……修正制御プログラム(修正制御手段)
J0………目標状態点
J1………温湿度
J2………温湿度
C………許容温湿度範囲
HAmax…上限絶対湿度
HAmin…下限絶対湿度
HA………絶対湿度
T12……温度平均
TAV……温度平均
Claims (3)
- 全長にわたって塗装室の天井側に給気室が形成された塗装ブースと、前記給気室に接続された給気ダクトを介して空調空気を塗装室に供給する空調装置と、塗装ブース内で検出された温湿度に基づいて空調空気の温湿度コントロールを行う制御装置とを備えた空調装置付塗装設備において、
給気ダクトの接続箇所に応じて塗装ブースに生じる温度分布の高温領域と低温領域の温湿度を測定するため給気ダクトの接続箇所に近い領域と接続箇所から離れたブース端部に少なくとも二つの温湿度センサが配され、
前記制御装置は、給気ダクトの接続箇所に近い領域に設置される温湿度センサで検出される温湿度が空気線図上に設定された許容温湿度範囲内に維持されるように監視しながら、他の温湿度センサで検出される温湿度が許容温湿度範囲にない場合に、その検出温度と許容温湿度範囲の臨界温度までの温度差が最小になるように空調空気の温湿度を設定するように成されていることを特徴とする空調装置付塗装設備。 - 全長にわたって塗装室の天井側に給気室が形成された塗装ブースと、前記給気室に接続された給気ダクトを介して空調空気を塗装室に供給する空調装置と、塗装ブース内で検出された温湿度に基づいて空調空気の温湿度コントロールを行う制御装置とを備えた空調装置付塗装設備において、
給気ダクトの接続箇所に応じて塗装ブースに生じる温度分布の高温領域と低温領域の温湿度を測定するため給気ダクトの接続箇所に近い領域と接続箇所から離れたブース端部に少なくとも二つの温湿度センサが配され、
前記制御装置は、給気ダクトの接続箇所に近い領域に設置される温湿度センサで検出される温湿度が空気線図上に設定された許容温湿度範囲内に維持されるように監視しながら、他の温湿度センサで検出される温湿度が許容温湿度範囲にない場合に、その検出温度と許容温湿度範囲の臨界温度までの温度差が最小になるように空調空気の温湿度を設定し、他の温湿度センサで検出される温湿度が許容温湿度範囲内にある場合に、前記各温湿度センサにより検出された温度の平均値と、許容温湿度範囲の上限温度及び下限温度の平均値が等しくなるように空調空気の温湿度を設定することを特徴とする空調装置付塗装設備。 - 塗装ブースの全長にわたって塗装室の天井側に給気室が形成され、当該給気室に接続された給気ダクトを介して空調装置から塗装室に空調空気を供給する際に、塗装ブース内で検出された温湿度に基づいて空調空気の温湿度コントロールを行う空調装置付塗装設備の制御システムにおいて、
給気ダクトの接続箇所に応じて塗装ブースに生じる温度分布の高温領域と低温領域の温湿度を測定するため給気ダクトの接続箇所に近い領域と接続箇所から離れたブース端部に配された少なくとも二つの温湿度センサのうち、給気ダクトの接続箇所に近い領域に設置される温湿度センサで検出される温湿度が空気線図上に設定された許容温湿度範囲内に維持されるように空調空気の温湿度のフィードバック制御を行う主制御手段と、
他の温湿度センサで検出される温湿度が許容温湿度範囲にない場合に、その検出温度と許容温湿度範囲の臨界温度までの温度差が最小になるように空調空気の温湿度の設定値を修正する修正制御手段を備えたことを特徴とする空調装置付塗装設備の制御システム。
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