JP5147653B2 - 塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム - Google Patents

Description

本発明は、空気を一定方向に流しつつ被塗物に塗料を吹き付けて塗装を行う塗装ブースを備え、塗装ブースから排気される空気の一部を回収し、その空気の温度及び湿度を調節して再び塗装ブースに循環させる塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システムに関するものである。

自動車ボディなどを塗装するための塗装ブースは、塗装室の上側に設けられた給気室からフィルタを介して塗装室に空調空気を流下させて塗装を行うとともに、塗装の際にオーバースプレーされた塗料ミストを含む汚染空気を床下に設けられた排気室から排気するよう構成されている。この構成により、塗装室内の作業環境の悪化や、塗料ミストのカブリによって被塗物の品質が損なわれるといった問題が解消される。

図２は、従来の塗装ブースの空調システム８０の概略構成を示している。図２に示されるように、空調システム８０は、塗装ブース８１と外気空調機８２と循環空調機８３とを備える。外気空調機８２は、塗装ブース８１の外部から空気を取り込み、その空気を所定温度及び所定湿度に調節した後、ファン８４を介して塗装ブース８１に向けて送気する。循環空調機８３は、塗装ブース８１から排気される空気の一部をファン８５を介して回収し、その空気を所定温度及び所定湿度に調節した後、ファン８６を介して再び塗装ブース８１に向けて送気する。なお、塗装ブース８１から排気される空気の一部は、ファン８７を介して大気に放出される。

また、塗装ブースから排気される空気の一部を塗装ブースに循環させる上記のような空調システムは、特許文献１，２等にも開示されている。
特開平５−２６９４１４号公報 特開昭５９−１９９０７６号公報

ところで、従来の空調システム８０に用いられている循環空調機８３では、冷却器を用いて空気の温度を下げて空気に含まれる水分を除去した後、ヒータで加熱して空気を暖めることにより、空調空気が予め設定した温度及び湿度となるように制御している。この循環空調機８３では、空気の冷却時及び空気の加熱時にそれぞれエネルギーが必要となる。従来では、これら冷却エネルギー及び加熱エネルギーを冷熱源及び熱源を利用して得るようにしているため、ランニングコストが嵩んでしまう。特に、自動車ボディを塗装する塗装ブース８１はサイズが大きく、必要となる空調空気も膨大な量となる。このため、ランニングコストを低く抑えることができる空調システムが望まれている。

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、ランニングコストを抑えることができる塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、手段１に記載の発明では、空調された空気を一定方向に流しつつ被塗物に塗料を吹き付けて塗装を行うための塗装ブースと、前記塗装ブースの外部から空気を取り込み、その空気の温度及び湿度を調節して前記塗装ブースに向けて送気する外気空調機と、前記塗装ブースから排気される空気の一部を回収し、その空気の温度及び湿度を調節して再び前記塗装ブースに向けて送気する循環空調機と熱媒体を冷却する吸熱部及び熱媒体を加熱する放熱部を有する圧縮式熱分離手段とを備え、前記循環空調機は、処理ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンに区画され、前記処理ゾーンにおいて前記空気に含まれる水分を吸着剤に吸着させて除湿する空気除湿手段と、前記処理ゾーンにおいて前記空気の温度を調節する空気温度調節手段と、前記再生ゾーンにおいて外部から取り込まれた外気を加熱するとともに加熱して得られた温風を前記処理ゾーン通過後の前記吸着剤に作用させて再生する空気加熱手段と、前記冷却ゾーンにおいて外部から取り込まれた外気を冷却するとともに冷却して得られた冷風を前記再生ゾーン通過後の前記吸着剤に作用させて冷却する空気冷却手段とを有し、前記空気冷却手段は、前記圧縮式熱分離手段の前記吸熱部で冷却された熱媒体を利用して空気を冷却する主空気冷却手段を含み、前記空気加熱手段は、前記圧縮式熱分離手段の前記放熱部で加熱された熱媒体を利用して空気を暖める主空気加熱手段を含むことを特徴とする塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システムをその要旨とする。

従って、上記手段１に記載の発明によれば、圧縮式熱分離手段において、吸熱エネルギーと放熱エネルギーが効率よく発生され、各エネルギーを利用して吸熱部では熱媒体が冷却され、放熱部では熱媒体が加熱される。また、循環空調機において、塗装ブースから排気される空気の一部が回収され、その空気の温度及び湿度が調節されて再び前記塗装用ブースに向けて送気される。本発明の循環空調機は、処理ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンに区画されている。そして、循環空調機の処理ゾーンでは、空気除湿手段により空気に含まれる水分が吸着剤に吸着されて除湿され、空気温度調節手段により空気の温度が調節される。また、再生ゾーンでは、圧縮式熱分離手段の放熱部で加熱された熱媒体を利用して、空気加熱手段の主空気加熱手段により、外部から取り込まれた外気が暖められる。これにより得られた温風が処理ゾーン通過後の吸着剤に作用されることで空気除湿手段の除湿能力が再生される。そして、冷却ゾーンでは、圧縮式熱分離手段の吸熱部で冷却された熱媒体を利用して、空気冷却手段の主空気冷却手段により、外部から取り込まれた外気が冷却される。これにより得られた冷風が再生ゾーン通過後の吸着剤に作用され冷却される。このように、循環空調機において、空気に含まれる水分を吸着剤に吸着させて湿度を調節し、その吸着剤の再生及び冷却に必要となる放熱エネルギー及び吸熱エネルギーを圧縮式熱分離手段で得るように構成することにより、空調システムのランニングコストを低く抑えることができる。

手段２に記載の発明は、上記手段１において、前記空気冷却手段は、補助冷熱源で冷却された熱媒体を利用して前記空気を冷却する副空気冷却手段をさらに含むことをその要旨とする。

従って、上記手段２に記載の発明によれば、外部から取り込まれた外気の温度が高く、圧縮式熱分離手段の吸熱部の吸熱エネルギーだけでは吸着剤の冷却を十分に行えない場合、副空気冷却手段により、補助冷熱源で冷却された熱媒体を利用して空気が冷却され、冷却された冷風によって吸着剤が確実に冷却される。

手段３に記載の発明は、上記手段１または２において、前記空気加熱手段は、補助熱源で加熱された熱媒体により前記空気を暖める副空気加熱手段をさらに含むことをその要旨とする。

従って、上記手段３に記載の発明によれば、圧縮式熱分離手段の放熱部の放熱エネルギーだけでは空気を十分に暖められない場合、副空気加熱手段により、補助熱源で加熱された熱媒体を利用して空気が暖められ、暖められた温風によって吸着剤が確実に再生される。

手段４に記載の発明は、上記手段３において、前記空気冷却手段において、前記主空気冷却手段は前記副空気冷却手段の上流側に配置され、前記空気加熱手段において、前記主空気加熱手段は前記副空気加熱手段の上流側に配置されることをその要旨とする。

従って、上記手段４に記載の発明によれば、主空気冷却手段は副空気冷却手段の上流側に配置されているので、主空気冷却手段によって空気を効率よく冷却することができる。また、主空気加熱手段は副空気加熱手段の上流側に配置されているので、主空気加熱手段によって空気を効率よく加熱することができる。

手段５に記載の発明は、上記手段１乃至４のいずれかにおいて、前記空気温度調節手段は、前記空気除湿手段の下流側に配置され、その空気除湿手段にて除湿された空気の温度を調整するものであり、前記圧縮式熱分離手段の前記吸熱部で冷却された熱媒体を利用して前記空気を冷却する第１温度調節部と、前記圧縮式熱分離手段の前記放熱部で加熱された熱媒体を利用して前記空気を暖める第２温度調節部とを有することをその要旨とする。

従って、上記手段５に記載の発明によれば、空気除湿手段で除湿された空気の温度が設定温度よりも高い場合には、空気温度調節手段の第１温度調節部により、圧縮式熱分離手段の吸熱部で冷却された熱媒体を利用して空気が冷却される。一方、空気除湿手段で除湿された空気の温度が設定温度よりも低い場合には、空気温度調節手段の第２温度調節部により、圧縮式熱分離手段の放熱部で加熱された熱媒体を利用して空気が暖められる。このように、空気温度調節手段で必要となるエネルギーを圧縮式熱分離手段で得るように構成することにより、空調システムのエネルギー効率をより高めることができる。

手段６に記載の発明は、上記手段５において、前記空気温度調節手段は、前記補助冷熱源で冷却された熱媒体を利用して空気を冷却する第３温度調節部、及び、前記補助熱源で加熱された熱媒体を利用して空気を暖める第４温度調節部から選択される少なくとも一方をさらに有することをその要旨とする。

従って、上記手段６に記載の発明によれば、空気温度調節手段において、圧縮式熱分離手段の吸熱エネルギーを利用した第１温度調節部だけでは空気を十分に冷やせない場合、第３温度調節部により、補助冷熱源で冷却された熱媒体を利用して空気を冷却することができる。また、圧縮式熱分離手段の放熱エネルギーを利用した第２温度調節部だけでは空気を十分に暖められない場合、第４温度調節部により、補助熱源で加熱された熱媒体を利用して空気を暖めることができる。

手段７に記載の発明は、上記手段１乃至６のいずれかにおいて、前記塗装ブース及び前記循環空調機を含んで構成される空気循環流路において、前記循環空調機の出口点、または前記外気空調機及び循環空調機から排出される空気の合流点以降の位置に配置される温度センサ及び湿度センサと、前記温度センサ及び前記湿度センサによって得られた温度及び湿度の情報に基づいて、前記空気の温度及び湿度が予め設定された温度及び湿度となるよう前記空気除湿手段、前記空気温度調節手段、前記空気冷却手段及び前記空気加熱手段を制御する循環空調機制御手段とを備えたことをその要旨とする。

従って、上記手段７に記載の発明によれば、温度センサ及び湿度センサによって、循環空調機の出口点、または外気空調機及び循環空調機から排出される空気の合流点以降の温度及び湿度の情報が取得され、循環空調機制御手段によりその温度及び湿度の情報に基づいて、空気除湿手段、空気温度調節手段、空気冷却手段及び空気加熱手段が制御される。このようにすれば、循環空調機から塗装ブースに供給する空調空気を塗装に最適な温度及び湿度に調節することができる。

手段８に記載の発明は、上記手段７において、前記循環空調機制御手段は、前記副空気冷却手段よりも前記主空気冷却手段を優先して稼動させるよう前記空気冷却手段を制御し、前記副空気加熱手段よりも前記主空気加熱手段を優先して稼動させるよう前記空気加熱手段を制御することをその要旨とする。

従って、上記手段８に記載の発明によれば、循環空調機制御手段により、主空気冷却手段が優先されて稼動され、空気の冷却に必要なエネルギーが不足する場合には副空気冷却手段によってその不足するエネルギーが補助される。また、循環空調機制御手段により、主空気加熱手段が優先されて稼動され、空気の加熱に必要なエネルギーが不足する場合には、副空気加熱手段によってその不足するエネルギーが補助される。このように空気冷却手段及び空気加熱手段を制御することにより、空調システムのエネルギー効率を高めることができる。

以上詳述したように、請求項１〜８に記載の発明によると、塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システムのランニングコストを抑えることができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施の形態における塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システムを示す概略構成図である。

図１に示されるように、排気リサイクル空調システム１は、塗装ブース２とフレッシュ空調機３（外気空調機）とリサイクル空調機４（循環空調機）とヒートポンプ５（圧縮式熱分離手段）と制御装置６（循環空調機制御手段）とを備える。

塗装ブース２は、被塗物（例えば、自動車部品など）の塗装を行うための塗装室１１と、塗装室１１の上側に設けられ塗装室１１にダウンフロー（上方から下方に向かう一定方向）の空気を供給するための給気室１２と、塗装室１１の下側に設けられその塗装室１１内の空気を排気するための排気室１３とを備える。本実施の形態の塗装ブース２において、フレッシュ空調機３から排出される空気Ａ１とリサイクル空調機４から排出される空気Ａ２とは給気室１２で混合された後、ダウンフローの空調空気として塗装室１１に供給されている。

そして、塗装室１１において、図示しない塗装機から塗料ミストを噴射することで被塗物の塗装が行われる。このとき、塗装機からオーバースプレーされて飛散した塗料ミストは、塗装室１１内に作用するダウンフローの空調空気によって塗装室１１から排気室１３に排出される。排気室１３では、ブース循環水を使用して空気中に含まれる塗料ミストが捕捉され塗料が回収される。また、排気室１３から排出される空気Ａ３の一部は、送風ファン１５によってリサイクル空調機４に送られる一方、残りの空気は送風ファン１６によって大気に放出される。

なお、本実施の形態において、リサイクル空調機４に回収される空気Ａ４のリサイクル率は、例えば４０％〜８０％程度である。また、フレッシュ空調機３に取り込まれる空気Ａ０とほぼ同量の空気Ａ３が送風ファン１６を通して大気に放出されるようになっている。

フレッシュ空調機３は、外部からの空気Ａ０を所定温度（例えば、２３℃）及び所定湿度（例えば、７０％ＲＨ）に調節する空調機であり、フィルタ、ヒータ、加湿器、冷却器等を備える。フレッシュ空調機３において、外部から取り込まれた空気Ａ０は、フィルタで浄化された後、ヒータ、加湿器、冷却器等によって調温・調湿される。そして、所定温度及び所定湿度に調節された空気Ａ１がフレッシュ空調機３から塗装ブース２に送られる。

リサイクル空調機４は、排気室１３から排出された空気Ａ３を所定温度（例えば、２３℃）及び所定湿度（例えば、７０％ＲＨ）に調節する空調機である。なお、排気室１３から排出される空気Ａ３は、温度が例えば２２℃程度であり湿度が８５％ＲＨ程度である。リサイクル空調機４は、処理ゾーンＺ１、再生ゾーンＺ２及び冷却ゾーンＺ３に区画されている。リサイクル空調機４内部には、空気に含まれる水分を吸着剤１８に吸着させて除湿するためのデシカントロータ１９（空気除湿手段）が設けられており、このデシカントロータ１９が所定速度で回転することにより、吸着剤１８が処理ゾーンＺ１、再生ゾーンＺ２、冷却ゾーンＺ３の順に通過するようになっている。

処理ゾーンＺ１において、デシカントロータ１９の下流側には、空気の温度を調節するための空気温度調節手段として、第１冷水コイル２１、第２冷水コイル２２、第１温水コイル２３、及び第１蒸気コイル２４が設けられている。さらに、処理ゾーンＺ１における蒸気コイル２４の下流側には、空調後の空気Ａ２を塗装ブース２に送風するための送風ファン２６が設けられている。

再生ゾーンＺ２において、デシカントロータ１９の上流側には、外部から取り込まれた外気Ａ５を加熱するための空気加熱手段として、第２温水コイル２７及び第２蒸気コイル２８が設けられている。さらに、再生ゾーンＺ２におけるデシカントロータ１９の下流側には、デシカントロータ１９を通過した温風を外部に排気するための送風ファン２９が設けられている。

冷却ゾーンＺ３において、デシカントロータ１９の上流側には、外部から取り込まれた外気Ａ６を冷却するための空気冷却手段として、第３冷水コイル３１及び第４冷水コイル３２が設けられている。さらに、冷却ゾーンＺ３におけるデシカントロータ１９の下流側には、デシカントロータ１９を通過した冷風を外部に排気するための送風ファン３０が設けられている。

処理ゾーンＺ１の第１冷水コイル２１及び冷却ゾーンＺ３の第３冷水コイル３１には、ヒートポンプ５から冷水Ｗ１が供給され、処理ゾーンＺ１の第２冷水コイル２２及び冷却ゾーンＺ３の第４冷水コイル３２には、冷熱源３３から冷水Ｗ２が供給される。また、処理ゾーンＺ１の第１温水コイル２３及び再生ゾーンＺ２の第２温水コイル２７には、ヒートポンプ５から温水Ｗ３が供給され、処理ゾーンＺ１の第１蒸気コイル２４及び再生ゾーンＺ２の第２蒸気コイル２８には、熱源３４から蒸気Ｓ１が供給されている。

ヒートポンプ５は、冷媒が流れる冷媒流路５０を有している。冷媒流路５０は環状をなす閉じられた流路であり、冷媒流路５０上には、凝縮器５１（放熱部）、蒸発器５２（吸熱部）、コンプレッサ５３、及び膨張弁５４が設置されている。凝縮器５１は、冷媒流路５０と温水流路５６との間で熱交換をする熱交換器であり、冷媒流路５０を流れる冷媒の熱が温水流路５６を流れる水に伝達（放熱）されるようになっている。また、蒸発器５２は、冷媒流路５０と冷水流路５７との間で熱交換をする熱交換器であり、冷媒流路５０を流れる冷媒に冷水流路５７を流れる水の熱が伝達（吸熱）されるようになっている。

コンプレッサ５３は、凝縮器５１の上流側（及び蒸発器５２の下流側）に配置されており、冷媒流路５０内を流れる冷媒を圧縮して凝縮器５１に送るようになっている。また、膨張弁５４は、凝縮器５１の下流側（及び蒸発器５２の上流側）に配置されており、冷媒流路５０を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。膨張弁５４は、開状態に切り替えられた際に、蒸発器５２に冷媒を供給可能とするようになっている。

ヒートポンプ５において、温水流路５６内を流れる水の加熱、及び、冷水流路５７を流れる水の冷却は、以下の順次で行われる。先ず、膨張弁５４を閉状態に切り替えた状態でコンプレッサ５３を駆動し、冷媒を凝縮器５１に送る。このとき、冷媒は膨張弁５４によってせき止められているため、冷媒が凝縮器５１に送られるのに伴って冷媒が圧縮され、凝縮器５１付近の冷媒が高温となる。その結果、凝縮器５１において、冷媒流路５０内の冷媒の熱が温水流路５６の水に伝達され、温水流路５６内を流れる水が温水Ｗ３となる。この温水Ｗ３は、温水流路５６を通して第１温水コイル２３及び第２温水コイル２７に供給される。

また、凝縮器５１の冷媒が圧縮されるのに伴って、蒸発器５２付近の冷媒が膨張されて低温となる。その結果、蒸発器５２において、冷水流路５７内の水の熱が冷媒流路５０内の冷媒に伝達され、冷水流路５７内を流れる水が冷水Ｗ１となる。この冷水Ｗ１は、冷水流路５７を通して第１冷水コイル２１及び第３冷水コイル３１に供給される。

本実施の形態では、温水流路５６の途中に流量調節弁（図示略）が設けられており、その流量調節弁が駆動されることにより第１温水コイル２３と第２温水コイル２７とに供給される温水Ｗ３の供給量が調節される。これによって、第１温水コイル２３や第２温水コイル２７における空気の加熱能力が制御される。また、冷水流路５７の途中にも流量調節弁（図示略）が設けられており、その流量調節弁が駆動されることにより第１冷水コイル２１と第３冷水コイル３１とに供給される冷水Ｗ１の供給量が調節される。これによって、第１冷水コイル２１や第３冷水コイル３１における空気の冷却能力が制御される。

さらに、熱源３４から蒸気Ｓ１を供給する蒸気流路５８の途中にも流量調節弁（図示略）が設けられており、その流量調節弁が駆動されることにより第１蒸気コイル２４と第２蒸気コイル２８とに供給される蒸気Ｓ１の供給量が調節される。これにより、第１蒸気コイル２４や第２蒸気コイル２８における空気の加熱能力が制御される。また、冷熱源３３から冷水Ｗ２を供給する冷水流路５９の途中にも流量調節弁（図示略）が設けられており、その流量調節弁が駆動されることにより第２冷水コイル２２と第４冷水コイル３２とに供給される冷水Ｗ２の供給量が調節される。これにより、第２冷水コイル２２や第４冷水コイル３２における空気の冷却能力が制御される。

本実施の形態では、塗装ブース２及びリサイクル空調機４を含んで構成される空気循環流路６０において、リサイクル空調機４の入口付近に温度センサ６１及び湿度センサ６２が設けられるとともに、リサイクル空調機４の出口付近に温度センサ６３及び湿度センサ６４が設けられている。また、リサイクル空調機４内の処理ゾーンＺ１において、デシカントロータ１９の下流側（及び第１冷水コイル２１の上流側）に温度センサ６５が設けられている。さらに、再生ゾーンＺ２において、第２温水コイル２７の上流側に温度センサ６６が設けられるとともに第２蒸気コイル２８の下流側（及びデシカントロータ１９の上流側）に温度センサ６７が設けられている。また、冷却ゾーンＺ３において、第３冷水コイル３１の上流側に温度センサ６８が設けられるとともに第４冷水コイル３２の下流側（及びデシカントロータ１９の上流側）に温度センサ６９が設けられている。そして、各センサ６１〜６９は、制御装置６に接続されている。

制御装置６は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３等からなる周知のコンピュータにより構成され、各センサ６１〜６９の検出値に基づいて、リサイクル空調機４を制御する。

具体的には、リサイクル空調機４の処理ゾーンＺ１において、塗装ブース２の排気室１３から排出された空気Ａ３の一部がデシカントロータ１９を通過することで除湿され、さらに第１冷水コイル２１、第２冷水コイル２２、第１温水コイル２３、第１蒸気コイル２４を通過することで温度調節される。そして、調温・調湿された空気Ａ２は送風ファン２６によって塗装ブース２に送られる。ここで、制御装置６は、各センサ６１〜６５の検出値に応じて得られる空気の温度や湿度に基づいて、デシカントロータ１９の回転速度を制御することでデシカントロータ１９の除湿能力を調整するとともに、流量調節弁（図示略）やヒートポンプ５を駆動制御することで第１冷水コイル２１及び第２冷水コイル２２の冷却能力や第１温水コイル２３及び第１蒸気コイル２４の加熱能力を調節する。その結果、所定の設定温度（例えば、２３℃）及び設定湿度（例えば、７０％ＲＨ）に保たれた空気Ａ２が塗装ブース２に送られる。

また、リサイクル空調機４の再生ゾーンＺ２では、外部から取り込まれた外気Ａ５が第２温水コイル２７及び第２蒸気コイル２８を通過することで加熱され、それにより得られた温風がデシカントロータ１９の吸着剤１８に作用される。これにより、デシカントロータ１９の吸着剤１８から水分を放出させて、デシカントロータ１９の除湿能力を回復させる。そして、デシカントロータ１９を通過して高湿状態となった空気は送風ファン２９によって外部に排気される。ここで、制御装置６は、各温度センサ６６，６７の検出値に応じて得られる外気の温度及び温風の温度に基づいて、温水流路５６及び蒸気流路５８の流量調節弁（図示略）を駆動制御することにより第２温水コイル２７及び第２蒸気コイル２８の加熱能力を調節する。その結果、デシカントロータ１９の吸着剤１８に作用する温風の温度が一定に保たれる。

さらに、リサイクル空調機４の冷却ゾーンＺ３では、外部から取り込まれた外気Ａ６が第３冷水コイル３１及び第４冷水コイル３２を通過することで冷却され、それにより得られた冷風がデシカントロータ１９の吸着剤１８に作用される。これにより、デシカントロータ１９の吸着剤１８を冷却する。そして、デシカントロータ１９を通過した空気は送風ファン３０によって外部に排気される。ここで、制御装置６は、各温度センサ６８，６９の検出値に応じて得られる外気の温度及び冷風の温度に基づいて、冷水流路５７，５９の流量調節弁（図示略）を駆動制御することにより第３冷水コイル３１及び第４冷水コイル３２の冷却能力を調節する。その結果、デシカントロータ１９の吸着剤１８に作用する冷風の温度が一定に保たれる。

なお、本実施の形態の空調システム１では、エネルギー効率を高めるために、ヒートポンプ５の冷水Ｗ１は、処理ゾーンＺ１の第１冷水コイル２１よりも冷却ゾーンＺ３の第３冷水コイル３１に優先的に供給されるようになっている。また、ヒートポンプ５の温水Ｗ３は、処理ゾーンＺ１の第１温水コイル２３よりも再生ゾーンＺ２の第２温水コイル２７に優先的に供給されるようになっている。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の排気リサイクル空調システム１では、リサイクル空調機４において、空気に含まれる水分をデシカントロータ１９の吸着剤１８に吸着させて湿度を調節し、その吸着剤１８の再生及び冷却に必要となる放熱エネルギー及び吸熱エネルギーをヒートポンプ５を用いて得るように構成している。このようにすれば、エネルギーを効率よく利用することができ、空調システム１のランニングコストを低く抑えることができる。

（２）本実施の形態の排気リサイクル空調システム１では、再生ゾーンＺ２において、第２温水コイル２７の下流側に第２蒸気コイル２８が配設されている。従って、外部から取り込まれた外気Ａ５の温度が低く、ヒートポンプ５からの温水Ｗ３を利用した第２温水コイル２７の放熱エネルギーだけでは空気を十分に暖められない場合、熱源３４で加熱された蒸気Ｓ１を利用して第２蒸気コイル２８により空気を温めることができる。そして、十分に暖められた温風によってデシカントロータ１９の吸着剤１８を確実に再生することができる。

（３）本実施の形態の排気リサイクル空調システム１では、冷却ゾーンＺ３において、第３冷水コイル３１の下流側に第４冷水コイル３２が設けられている。従って、外部から取り込まれた外気Ａ６の温度が高く、ヒートポンプ５からの冷水Ｗ１を利用した第３冷水コイル３１の吸熱エネルギーだけでは空気を十分に冷やせない場合、冷熱源３３で冷却された冷水Ｗ２を利用して第４冷水コイル３２により空気を冷却することができる。そして、十分に冷やされた冷風によってデシカントロータ１９の吸着剤１８を確実に冷やすことができる。

（４）本実施の形態の排気リサイクル空調システム１では、再生ゾーンＺ２において、ヒートポンプ５を熱源とする第２温水コイル２７が第２蒸気コイル２８の上流側に配置されているので、その第２温水コイル２７によって空気を効率よく暖めることができる。また、冷却ゾーンＺ３において、ヒートポンプ５を冷熱源とする第３冷水コイル３１が第４冷水コイル３２の上流側に配置されているので、その第３冷水コイル３２によって空気を効率よく冷却することができる。

（５）本実施の形態の排気リサイクル空調システム１では、リサイクル空調機４の処理ゾーンＺ１において、デシカントロータ１９の下流側に第１冷水コイル２１及び第２冷水コイル２２が設けられているとともに、第１温水コイル２３及び第１蒸気コイル２４が設けられている。デシカントロータ１９の吸着剤１８は空気中の水分を吸着する際に発熱するため、吸着剤１８で除湿された空気の温度が設定温度よりも高くなる場合がある。この場合、第１冷水コイル２１及び第２冷水コイル２２によって空気を冷却することができる。また逆に、除湿された空気の温度が設定温度よりも低くなる場合、第１温水コイル２３及び第１蒸気コイル２４により空気を暖めることができる。

（６）本実施の形態の排気リサイクル空調システム１において、ヒートポンプ５の冷水Ｗ１は、処理ゾーンＺ１の第１冷水コイル２１よりも冷却ゾーンＺ３の第３冷水コイル３１に優先的に供給されるようになっている。このため、第１冷水コイル２１では十分な冷却能力を確保できない場合がある。この場合には、第１冷水コイル２１の下流側に設けた第２冷水コイル２２により冷熱源３３の冷水Ｗ２を利用して空気を確実に冷却することができる。また、ヒートポンプ５の温水Ｗ３は、処理ゾーンＺ１の第１温水コイル２３よりも再生ゾーンＺ２の第２温水コイル２７に優先的に供給されるようになっている。このため、第１温水コイル２３で十分な加熱能力を確保できない場合がある。この場合には、第１温水コイル２３の下流側に設けた第１蒸気コイル２４により熱源３４の蒸気Ｓ１を利用して空気を確実に暖めることができる。

（７）本実施の形態の排気リサイクル空調システム１では、塗装ブース２及びリサイクル空調機４を含んで構成される空気循環流路６０において、リサイクル空調機４における空気の入口付近及び出口付近に温度センサ６１，６３及び湿度センサ６２，６４が配置されるとともに、空調機４内に温度センサ６５が配置されている。そして、各センサ６１〜６５で取得される温度及び湿度の情報が制御装置６に取得され、温度及び湿度の情報に基づいて、デシカントロータ１９の除湿能力、各冷水コイル２１，２２の冷却能力、第１温水コイル２３の加熱能力、及び第１蒸気コイル２４の加熱能力を制御することができる。このようにすれば、リサイクル空調機４から塗装ブース２に供給する空気Ａ２を塗装に最適な温度及び湿度に調節することができる。

（８）本実施の形態の排気リサイクル空調システム１では、制御装置６は、再生ゾーンＺ２における第２蒸気コイル２８よりも第２温水コイル２７を優先して稼動させるようヒートポンプ５及び流量調節弁を制御している。また、制御装置６は、冷却ゾーンＺ３における第４冷水コイル３２よりも第３冷水コイル３１を優先して稼動させるようヒートポンプ５及び流量調節弁を制御している。このようにすれば、ヒートポンプ５で発生するエネルギーを第２温水コイル２７及び第３冷水コイル３１で無駄なく利用することができ、空調システム１のエネルギー効率を高めることができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施の形態では、リサイクル空調機４の再生ゾーンＺ２において、主空気加熱手段としての第２温水コイル２７に加えて副空気加熱手段としての第２蒸気コイル２８を設けるものであったが、第２温水コイル２７のみにて十分な加熱能力を確保できる場合は第２蒸気コイル２８を省略してもよい。また、冷却ゾーンＺ３において、主空気冷却手段としての第３冷水コイル３１に加えて副空気冷却手段としての第４冷水コイル３２を設けるものであったが、第３冷水コイル３１のみにて十分な冷却能力を確保できる場合は第４冷水コイル３２を省略してもよい。さらに、処理ゾーンＺ１における空気温度調節手段として、第１冷水コイル２１、第２冷水コイル２２、第１温水コイル２３、及び第１蒸気コイル２４を設けるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ヒートポンプ５を熱源とする第１冷水コイル２１や第１温水コイル２３を省略して、第２冷水コイル２２と第１蒸気コイル２４とにより空気温度調節手段を構成してもよい。また、第２冷水コイル２２や第１蒸気コイル２４を省略して、第１冷水コイル２１と第１温水コイル２３とにより空気温度調節手段を構成してもよい。

・上記実施の形態では、リサイクル空調機４の処理ゾーンＺ１において、デシカントロータ１９の下流側に、第１冷水コイル２１、第２冷水コイル２２、第１温水コイル２３、及び第１蒸気コイル２４（空気温度調節手段）を設ける構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、デシカントロータ１９の上流側に各コイル２１〜２４を設け、空気の除湿前に温度調節を行うように構成してもよい。

・上記実施の形態では、リサイクル空調機４の出口点に温度センサ６３及び湿度センサ６４を設け、その出口点での空気Ａ２の温度及び湿度に基づいて、リサイクル空調機４を制御するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、各空調機３，４から排出される空気Ａ１，Ａ２の合流点となる塗装ブース２の給気室１２に温度センサ６３及び湿度センサ６４を設け、各センサ６３，６４にて検出された温度及び湿度に基づいて、リサイクル空調機４を制御してもよい。

・上記実施の形態では、圧縮式熱分離手段としてヒートポンプ５を用いたが、これに限定されるものではなく、エアコンや冷蔵庫等に使用されている圧縮式の熱交換器を用いてもよい。ただし、上記実施の形態のようにヒートポンプ５を用いた場合、放熱エネルギーと吸熱エネルギーとについてほぼ等しいエネルギーを発生させることができるので、エネルギー効率を高めることができる。

・上記実施の形態では、冷熱源３３や熱源３４をリサイクル空調機４の専用熱源として用いていたが、冷熱源３３や熱源３４をフレッシュ空調機３と共有する構成としてもよい。また、冷熱源３３や熱源３４では、熱媒体として冷水Ｗ２や蒸気Ｓ１を用いたが、これ以外のガスや液体などを用いてもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の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）上記手段１乃至８のいずれかにおいて、前記空気除湿手段は、回転速度に応じて除湿能力が調整可能なデシカントロータであることを特徴とする塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。

（２）上記手段７または８において、前記再生ゾーンの入口点に配置される温度センサを備え、前記循環空調機制御手段は、前記温度センサの検出値によって得られた前記入口点の温度情報に基づいて、前記空気加熱手段を制御することを特徴とする塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。

（３）上記手段７または８において、前記冷却ゾーンの入口点に配置される温度センサを備え、前記循環空調機制御手段は、前記温度センサの検出値によって得られた前記入口点の温度情報に基づいて、前記空気冷却手段を制御することを特徴とする塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。

（４）上記手段３において、前記補助冷熱源及び補助熱源は、前記外気空調機にて空気を空調するために用いられるものであることを特徴とする塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。

（５）上記手段１乃至８のいずれかにおいて、前記圧縮式熱分離手段は、前記冷却部として蒸発器を有するとともに、前記温熱部として凝縮器を有するヒートポンプであることを特徴とする塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。

本発明を具体化した一実施の形態の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システムを示す概略構成図。 従来の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システムを示す概略構成図。

符号の説明

１…排気リサイクル空調システム
２…塗装ブース
３…外気空調機としてのフレッシュ空調機
４…循環空調機としてのリサイクル空調機
５…圧縮式熱分離手段としてのヒートポンプ
６…循環空調機制御手段としての制御装置
２１…第１温度調節部としての第１冷水コイル
２２…第３温度調節部としての第２冷水コイル
２３…第２温度調節部としての第１温水コイル
２４…第４温度調節部としての第１蒸気コイル
２７…主空気加熱手段としての第２温水コイル
２８…副空気加熱手段としての第２蒸気コイル
３１…主空気冷却手段としての第３冷水コイル
３２…副空気冷却手段としての第４冷水コイル
３３…補助冷熱源としての冷熱源
３４…補助熱源としての熱源
５１…放熱部としての凝縮器
５２…吸熱部としての蒸発器
６３…温度センサ
６４…湿度センサ
Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４…空気
Ａ５，Ａ６…外気
Ｓ１…熱媒体としての蒸気
Ｗ１，Ｗ２…熱媒体としての冷水
Ｗ３…熱媒体としての温水

Claims (8)

1. 空調された空気を一定方向に流しつつ被塗物に塗料を吹き付けて塗装を行うための塗装ブースと、
   前記塗装ブースの外部から空気を取り込み、その空気の温度及び湿度を調節して前記塗装ブースに向けて送気する外気空調機と、
   前記塗装ブースから排気される空気の一部を回収し、その空気の温度及び湿度を調節して再び前記塗装ブースに向けて送気する循環空調機と
   熱媒体を冷却する吸熱部及び熱媒体を加熱する放熱部を有する圧縮式熱分離手段と
   を備え、
   前記循環空調機は、処理ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンに区画され、前記処理ゾーンにおいて前記空気に含まれる水分を吸着剤に吸着させて除湿する空気除湿手段と、前記処理ゾーンにおいて前記空気の温度を調節する空気温度調節手段と、前記再生ゾーンにおいて外部から取り込まれた外気を加熱するとともに加熱して得られた温風を前記処理ゾーン通過後の前記吸着剤に作用させて再生する空気加熱手段と、前記冷却ゾーンにおいて外部から取り込まれた外気を冷却するとともに冷却して得られた冷風を前記再生ゾーン通過後の前記吸着剤に作用させて冷却する空気冷却手段とを有し、
   前記空気冷却手段は、前記圧縮式熱分離手段の前記吸熱部で冷却された熱媒体を利用して空気を冷却する主空気冷却手段を含み、前記空気加熱手段は、前記圧縮式熱分離手段の前記放熱部で加熱された熱媒体を利用して空気を暖める主空気加熱手段を含む
   ことを特徴とする塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。
2. 前記空気冷却手段は、補助冷熱源で冷却された熱媒体を利用して前記空気を冷却する副空気冷却手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。
3. 前記空気加熱手段は、補助熱源で加熱された熱媒体により前記空気を暖める副空気加熱手段をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。
4. 前記空気冷却手段において、前記主空気冷却手段は前記副空気冷却手段の上流側に配置され、前記空気加熱手段において、前記主空気加熱手段は前記副空気加熱手段の上流側に配置されることを特徴とする請求項３に記載の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。
5. 前記空気温度調節手段は、前記空気除湿手段の下流側に配置され、その空気除湿手段にて除湿された空気の温度を調整するものであり、前記圧縮式熱分離手段の前記吸熱部で冷却された熱媒体を利用して前記空気を冷却する第１温度調節部と、前記圧縮式熱分離手段の前記放熱部で加熱された熱媒体を利用して前記空気を暖める第２温度調節部とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。
6. 前記空気温度調節手段は、前記補助冷熱源で冷却された熱媒体を利用して空気を冷却する第３温度調節部、及び、前記補助熱源で加熱された熱媒体を利用して空気を暖める第４温度調節部から選択される少なくとも一方をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。
7. 前記塗装ブース及び前記循環空調機を含んで構成される空気循環流路において、前記循環空調機の出口点、または前記外気空調機及び循環空調機から排出される空気の合流点以降の位置に配置される温度センサ及び湿度センサと、
   前記温度センサ及び前記湿度センサによって得られた温度及び湿度の情報に基づいて、前記空気の温度及び湿度が予め設定された温度及び湿度となるよう前記空気除湿手段、前記空気温度調節手段、前記空気冷却手段及び前記空気加熱手段を制御する循環空調機制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。
8. 前記循環空調機制御手段は、前記副空気冷却手段よりも前記主空気冷却手段を優先して稼動させるよう前記空気冷却手段を制御し、前記副空気加熱手段よりも前記主空気加熱手段を優先して稼動させるよう前記空気加熱手段を制御することを特徴とする請求項７に記載の塗装ブースの排気除湿リサイクル空調システム。

Images