JP4448679B2 - 給気付塗装ブースの排気処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗装室の汚染空気を排気室内に吸引して、排気室内に落とし込まれる液体を微粒化し、汚染空気中に含まれる塗装ミストを微粒化液体に気液接触させて捕集する給気付塗装ブースの排気処理装置に関するものである。

一般に、塗装ブースにて被塗物の塗装を行うと、オーバースプレーにより、塗料ミストや揮発性有機溶剤などを含んだ汚染空気が塗装室内に充満してしまう。その結果、塗料ミストのカブリによって被塗物の品質が損なわれたり、揮発性有機溶剤によって作業者の健康が害されたりする可能性がある。これらの問題を解決するために、汚染空気を塗装室外に排出する給気付塗装ブースが提案されている。

ところが、公害防止の観点から、塗装室の汚染空気をそのまま大気中に放出することはできない。そのため、給気付塗装ブースには、汚染空気を浄化する排気処理装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。排気処理装置は、塗装室の汚染空気を排気室内に吸引するとともに、排気室内に落とし込まれる水を絞り風路(液体微粒化部)によって微粒化するようになっている。そして、汚染空気中に含まれる塗料ミストを水滴に気液接触させて捕集するようになっている。

そして、塗料ミストを捕集した水滴の大部分は、絞り風路の開口部から還水槽（排液貯留部）に落下する。また、塗料ミストを含む水滴の一部は、排気ダクト側に導かれるが、水切り装置(気液分離手段)に接触して排気室の底面に落下し、空気成分のみが排気ダクト側に導かれる。

特許第３０７６４２６号公報（図１）

ところが、特許文献１に示される給気付塗装ブースでは、水滴が還水槽に落下することなどにより還水槽内に大量の泡が発生し、発生した泡が還水槽から溢れてしまうことがある。この場合、溢れた泡が、空気の流れにより水切り装置に導かれ、水切り装置をすり抜けて排気ダクトから外部に排出されてしまう。従って、水切り装置における塗料ミストの捕集効率が低下するという問題がある。

また、排気室の底面において水切り装置の直下となる範囲は、水滴に捕集された塗料ミストや水切り装置から垂れてきた泡によって汚れてしまう。それゆえ、メインテナンス時の清掃負担が増えてしまうという問題がある。

これを防止するために、還水槽を深くすることが考えられる。しかし、塗装ブースの大型化を避けるという観点からすると、還水槽は極力浅くなっていることが望ましい。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気室の底面の汚れを防止できるとともに、泡の発生に起因した塗料ミストの捕集効率の低下を防止することができる給気付塗装ブースの排気処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、塗装室の汚染空気を排気室内に吸引するとともに、前記排気室内に落とし込まれる液体を微粒化し、汚染空気中に含まれる塗料ミストを微粒化液体に気液接触させて捕集する給気付塗装ブースの排気処理装置において、前記排気室は、汚染空気が液体とともに通過する開口部を備えたフロープレートと、微粒化液体を発生させる液体微粒化部と、前記液体微粒化部を通過した空気から液体分を分離する複数の気液分離手段と、前記排気室の一方の側壁に設けられ、前記気液分離手段を通過した空気を外部に排出する排気ダクトと、塗料ミストを捕集した液体が溜まる排液貯留部とを備え、前記排気室の底面は、前記液体微粒化部側から前記排気ダクト側に行くに従って低くなる傾斜面となっており、前記液体微粒化部と前記排気ダクトとの間に前記複数の気液分離手段の各々がその下端を前記排気室の底面から離間して配置されるとともに、前記気液分離手段の直下位置または前記気液分離手段よりも下流側の下方位置に前記排液貯留部が配置され、前記排気室の底面に導かれた水の流れる方向及び前記排気室において空気の流れる方向は、いずれも前記液体微粒化部側から前記排気ダクト側に行く方向であることを特徴とする給気付塗装ブースの排気処理装置をその要旨とする。

従って、請求項１に記載の発明によると、排液貯留部が気液分離手段の上流側に配置されていないため、そもそも気液分離手段の上流側で泡が発生しにくく、仮に泡が発生したとしても大きく成長するには至らない。よって、泡の発生に起因した塗料ミストの捕集効率の低下を防止することができる。

しかも、排気室の底面は、液体微粒化部側から排気ダクト側に行くに従って低くなる傾斜面となっている。そのため、液体微粒化部から排気室の底面に導かれた液体は、底面に留まらずに、液体微粒化部の下流側にある排液貯留部に導かれる。従って、排気室の底面が洗い流されるため、排気室の底面が汚れるのを防止することができ、メインテナンス時の清掃負担を低減させることができる。

また、泡の発生を防止するために排液貯留部をあえて深くする必要がなくなるので、給気付塗装ブースの上下方向への大型化を防止することができる。

ここで、「液体微粒化部」としては、ベンチュリー状をなす筒状体などが挙げられるが、フロープレートの下方に設けられた案内手段の先端と、側壁との間に形成された狭小流路であることが好ましい(請求項２)。

「排液貯留部」とは、タンクや受け皿（たらい）などのように、液体を長期間溜めることができるものだけでなく、排水溝などのように、液体が外部に排出される前に一時的に溜まるようなものも含む。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記フロープレートの下方に、前記開口部を通過した汚染空気及び液体を、前記排気室において前記排気ダクトが設けられた側壁の反対側にある側壁の下端近傍に導く案内手段が設けられ、その案内手段の先端と前記側壁との間に、狭小流路が形成されていることをその要旨とする。

従って、請求項２に記載の発明によると、特にベンチュリー状をなす筒状体を形成したりしなくても、排気室において排気ダクトが設けられた側壁の反対側にある側壁を利用することで、狭小流路を容易に形成することができる。

また、案内板の先端を側壁の下端近傍に配置することにより、フロープレートと案内板とで構成され、音を干渉させて騒音を低減させる空間の容積を大きくすることができる。よって、騒音を効果的に低減させることができる。

「狭小流路」は、空気及び液体の流れが滞らない程度に幅狭に形成されることが好ましい。このようにすれば、狭小流路を流れる空気及び液体の流速が速くなるため、液体の微粒化が促進される。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記液体微粒化部側から前記排気ダクト側に行くに従って、流路断面積が徐々に大きくなっていることをその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、排気ダクト側に行くに従って空気の流速が徐々に低下するため、空気とともに流れる微粒化液体が排気室の底面に落下しやすくなる。従って、液体微粒化部を通過した空気から液体分をより確実に分離させることができる。

以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によると、排気室の底面の汚れを防止できるとともに、泡の発生に起因した塗料ミストの捕集効率の低下を防止することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１に基づき詳細に説明する。図１は本実施形態における給気付塗装ブースを示す正断面図である。

図１に示されるように、給気付塗装ブース１は、自動車ボディなどの被塗物２に塗料を吹き付けることにより、被塗物２の表面に塗膜を形成させるためのものである。給気付塗装ブース１の主要部を構成する塗装室３の上方には、空気が乱れることなく均一に流れるダウンフローＡ１を塗装室３内に供給する給気室４が設けられている。また、塗装室３の下方には、排気処理装置１１の主要部を構成する排気室１２が設けられている。

排気室１２は、塗装室３内の汚染空気を、排気ファン(図示略)の吸引力によって吸引するようになっている。なお、汚染空気には、塗装室３内の塗装機(図示略)からオーバースプレーされた塗料ミストが含まれている。また、排気室１２の一方の側壁１２ｂには、排気室１２内にて浄化された空気を外部に排出する排気ダクト１３が設けられている。そして、排気ダクト１３から排出された空気は、図示しないファンによって圧送され、再び給気室４に導かれるようになっている。

図１に示されるように、排気室１２には、フロープレート１４が排気室１２を上下に仕切るように配設されている。フロープレート１４は、中央部に向かって下降するように傾斜しており、左右両側に給水手段としての給水管１４ａ，１４ｂを備えている。給水管１４ａ，１４ｂには、複数の管が等間隔に設けられている。そのため、給水管１４ａ，１４ｂ内の水（液体）は、各管の上端からオーバーフローしてフロープレート１４上を中央部に向かって流れるようになっている。フロープレート１４の中央部には、汚染空気が水とともに通過する開口部１５が形成されている。なお、上記のような給水管１４ａ，１４ｂに代えて、給水樋を給水手段として用いてもよい。

また、フロープレート１４の下方には、案内手段としての案内板１６が設けられている。案内板１６は、開口部１５の下端部から図１の左下に向けて延設されている。案内板１６は、開口部１５から排気室１２の底面１２ａ近傍に至る流路を形成している。よって、案内板１６は、開口部１５を通過した汚染空気及び開口部１５から落とし込まれた水を、排気室１２の底面１２ａに導くようになっている。

図１に示されるように、案内板１６の先端は、排気室１２において前記排気ダクト１３が設けられた側壁１２ｂの反対側にある側壁１２ｃの下端近傍に接近して配置されている。これにより、案内板１６の先端と側壁１２ｃとの間には、液体微粒化部としての狭小流路１７が形成される。狭小流路１７は、開口部１５から排気ダクト１３に至る流路において最も幅狭な流路となっている。そのため、狭小流路１７を通過するときに空気及び水の流速が最大になるとともに、水が微粒化される。このとき、汚染空気に含まれる塗料ミストは、水滴（微粒化液体）に気液接触して捕集される。そして、塗料ミストを捕集した水滴の大部分は、狭小流路１７の開口部から排気室１２の底面１２ａに導かれる。また、塗料ミストを含む水滴の一部は、排気ダクト１３側に導かれる。

図１に示されるように、排気室１２内には、側壁１２ｃ、フロープレート１４及び案内板１６によって消音室１８が形成されている。そして、消音室１８では、開口部１５から水が落とし込まれることにより発生する音や、空気及び水が狭小流路１７を通過するときに発生する音が、互いに干渉する。その結果、それらの音圧レベルが下げられ、騒音が効果的に低減される。

また、排気室１２においてフロープレート１４及び案内板１６の下側にある空間は、気液分離ゾーン１９となっている。気液分離ゾーン１９は、狭小流路１７側から前記排気ダクト１３側に行くに従って、流路断面積が徐々に大きくなっている。また、排気室１２の底面１２ａは、狭小流路１７側から排気ダクト１３側に行くに従って低くなる傾斜面となっている。これにより、狭小流路１７の開口部から排気室１２の底面１２ａに導かれた水は、排気ダクト１３側に流れるようになる。また、狭小流路１７を通過した空気も、底面１２ａに導かれた水と同じように排気ダクト１３側に流れるようになる。

図１に示されるように、狭小流路１７と排気ダクト１３との間には、複数の気液分離板２０(気液分離手段)が配置されている。各気液分離板２０は、狭小流路１７を通過した空気から水分(塗料ミストを含む水)を分離するようになっている。これにより、分離された水分は、排気室１２の底面１２ａに落下して排気ダクト１３側に流れるようになる。各気液分離板２０は、排気室１２の底面１２ａから離間して配置されている。そして、排気ダクト１３は、各気液分離板２０を通過して浄化された空気を排気室１２の外部に排出するようになっている。

また、排気室１２の底面１２ａの下方位置には、排液貯留部としての排水路２１が設置されている。本実施形態では、排水路２１は排気室１２の外側に設置されている。排水路２１は、底面１２ａにおいて各気液分離板２０よりも下流側に配置されている。排水路２１には、底面１２ａを流れてきた水（狭小流路１７の開口部から底面１２ａに導かれた水、各気液分離板２０によって分離された水分）が一時的に溜まるようになっている。

次に、排気処理装置１１の作用を説明する。

まず、塗装機から塗料を噴霧して被塗物２の上塗り塗装を行うと、オーバースプレーされた塗料が、塗装室３内の空気とともに、排気室１２に配設されたフロープレート１４の開口部１５から案内板１６に案内されて、気液分離ゾーン１９に吹き出される。この状態において、狭小流路１７では、開口部１５から落とし込まれた水が微粒化され、その水滴と塗装室３から吸引された汚染空気とが気液接触され、汚染空気に含まれる塗料ミストが捕集される。

このとき、狭小流路１７にて発生した水滴の大部分は、排気室１２の底面１２ａに導かれる。そして、狭小流路１７から排気室１２の底面１２ａに導かれた水は、傾斜面（底面１２ａ）に沿って流れて排水路２１側に導かれる。また、排気室１２の底面１２ａに導かれた水の流れは、底面１２ａの傾斜だけでなく、水の流れと同じ方向に流れる空気の勢いによっても増速される。さらに、排気室１２の底面１２ａに導かれた水の流れは、各気液分離板２０で遮られることなく排水路２１側に流れる。従って、排気室１２の底面１２ａがより確実に洗い流されるため、底面１２ａが汚れるのを防止できる。

また、狭小流路１７にて発生した水滴の一部は、狭小流路１７を通過した空気とともに排気ダクト１３側に導かれる。このとき、狭小流路１７側から排気ダクト１３側に行くに従って気液分離ゾーン１９の流路断面積が徐々に大きくなっているため、排気ダクト１３側に行くに従って空気の流速が徐々に低下し、空気とともに流れる水滴が排気室１２の底面１２ａに落下しやすくなる。さらに、空気とともに流れる水滴は、各気液分離板２０により空気から分離される。そして、分離された水は排気室１２の底面１２ａに落下する。このとき、分離された水は、上流側から排気室１２の底面１２ａを流れてきた水とともに洗い流され、排水路２１に導かれる。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）排水路２１が、狭小流路１７の直下位置とは異なる各気液分離板２０よりも下流側の下方位置に配置されている。即ち、排水路２１が気液分離板２０の上流側に配置されていないため、そもそも気液分離板２０の上流側で泡が発生しにくく、仮に泡が発生したとしても大きく成長するには至らない。そのため、排水路２１内に泡が発生し、排水路２１から溢れた泡が空気の流れにより気液分離板２０に導かれ、気液分離板２０をすり抜けて排気ダクト１３から排気室１２の外部に排出されてしまうのを防止できる。よって、泡の発生に起因した気液分離板２０における塗料ミストの捕集効率の低下を防止することができる。

また、排水路２１は、各気液分離板２０の直下に配置されるのではなく、各気液分離板２０の下流側に配置されている。よって、排気室１２の底面１２ａの略全体が洗い流されるため、底面１２ａが汚れるのを防止でき、メインテナンス時の清掃負担を低減させることができる。

（２）排気室１２の底面１２ａは、狭小流路１７側から排気ダクト１３側に行くに従って低くなる傾斜面となっている。そのため、狭小流路１７から排気室１２の底面１２ａに導かれた水は、底面１２ａに留まらずに、狭小流路１７の下流側にある排水路２１に導かれる。さらに、空気の流れる方向及び水の流れる方向は、互いに等しくなっている。よって、排気室１２の底面１２ａに導かれた水の流れは、底面１２ａの傾斜だけでなく、空気が流れる勢いによっても増速されるため、より一層流れやすくなる。従って、排気室１２の底面１２ａがより確実に洗い流されるため、底面１２ａが汚れるのをより一層防止でき、メインテナンス時の清掃負担を低減させることができる。

また、狭小流路１７にて発生した水滴の一部は、狭小流路１７を通過した空気とともに排気ダクト１３側に導かれ、気液分離板２０により空気から分離される。排水路２１は気液分離板２０の下流側の下方位置にあるため、分離された水は排気室１２の底面１２ａに落下する。このとき、分離された水は、排気室１２の底面１２ａに留まらずに、上流側から排気室１２の底面１２ａを流れてきた水とともに洗い流され、排水路２１に導かれる。従って、底面１２ａにおいて気液分離板２０の直下となる部分が汚れるのを防止することができる。

また、泡の発生を防止するために排水路２１をあえて深くする必要がなくなるので、給気付塗装ブース１の上下方向への大型化を防止することができる。

（３）各気液分離板２０は、排気室１２の底面から離間して配置されている。よって、各気液分離板２０の上流側から排気室１２の底面１２ａを流れてきた水を、各気液分離板２０で遮ることなく排水路２１側にスムーズに流すことができる。また、各気液分離板２０の上流側から流れてきた水に含まれる塗料ミストにより、各気液分離板２０が汚れてしまうのを防止できる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、排水路２１は、各気液分離板２０よりも下流側の下方位置に配置されていた。しかし、図２に示されるように、排水路２１を、各気液分離板２０の直下に配置してもよい。

・上記実施形態では、開口部１５を通過した水は、案内板１６の先端と排気室１２の側壁１２ｃとの間に形成された狭小流路１７の開口部から排気室１２の底面１２ａに導かれるようになっていた。しかし、案内板１６を省略するとともに、狭小流路１７を開口部１５の下端に形成し、開口部１５を通過する水を排気室１２の底面１２ａに直接落下させるようにしてもよい。

・上記実施形態では、塗料が吹き付けられる被塗物２は自動車ボディであった。しかし、被塗物２は、空力付加物（スポイラーなど）やバンパーなどの自動車用部品であってもよい。なお、被塗物２は、必ずしも自動車用部品でなくてもよい。

・上記実施形態にて被塗物２に対して行われる塗装は、上塗り塗装であった。しかし、被塗物２に対して行われる塗装は、下塗り塗装や中塗り塗装などであってもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）前記排液貯留部は前記気液分離手段の直下に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の給気付塗装ブースの排気処理装置。

（２）前記気液分離手段を、前記排気室の底面から離間させて配置したことを特徴とする請求項１〜３、技術的思想(１)のいずれか１つに記載の給気付塗装ブースの排気処理装置。よって、技術的思想(２)によれば、排気室の底面を流れる液体を、気液分離手段で遮ることなく排液貯留部側にスムーズに流すことができる。

本発明を具体化した一実施形態の給気付塗装ブースを示す概略断面図。 他の実施形態の給気付塗装ブースを示す概略断面図。

符号の説明

１…給気付塗装ブース
３…塗装室
１１…排気処理装置
１２…排気室
１２ａ…底面
１２ｂ，１２ｃ…側壁
１３…排気ダクト
１４…フロープレート
１５…開口部
１６…案内手段としての案内板
１７…液体微粒化部としての狭小流路
２０…気液分離手段としての気液分離板
２１…排液貯留部としての排水路

Claims (3)

1. 塗装室の汚染空気を排気室内に吸引するとともに、前記排気室内に落とし込まれる液体を微粒化し、汚染空気中に含まれる塗料ミストを微粒化液体に気液接触させて捕集する給気付塗装ブースの排気処理装置において、
   前記排気室は、汚染空気が液体とともに通過する開口部を備えたフロープレートと、微粒化液体を発生させる液体微粒化部と、前記液体微粒化部を通過した空気から液体分を分離する複数の気液分離手段と、前記排気室の一方の側壁に設けられ、前記気液分離手段を通過した空気を外部に排出する排気ダクトと、塗料ミストを捕集した液体が溜まる排液貯留部とを備え、
   前記排気室の底面は、前記液体微粒化部側から前記排気ダクト側に行くに従って低くなる傾斜面となっており、前記液体微粒化部と前記排気ダクトとの間に前記複数の気液分離手段の各々がその下端を前記排気室の底面から離間して配置されるとともに、前記気液分離手段の直下位置または前記気液分離手段よりも下流側の下方位置に前記排液貯留部が配置され、前記排気室の底面に導かれた水の流れる方向及び前記排気室において空気の流れる方向は、いずれも前記液体微粒化部側から前記排気ダクト側に行く方向であることを特徴とする給気付塗装ブースの排気処理装置。
2. 前記フロープレートの下方に、前記開口部を通過した汚染空気及び液体を、前記排気室において前記排気ダクトが設けられた側壁の反対側にある側壁の下端近傍に導く案内手段が設けられ、その案内手段の先端と前記側壁との間に、狭小流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の給気付塗装ブースの排気処理装置。
3. 前記液体微粒化部側から前記排気ダクト側に行くに従って、流路断面積が徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の給気付塗装ブースの排気処理装置。

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