JP5479997B2 - 塗装ブースの空調システムとその運転方法 - Google Patents
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Description
本発明は、塗装ブース内に空調された新鮮空気を供給すると共に、塗装ブース内空気の一部を再度空調してリサイクル利用する塗装ブースの空調システムとその運転方法に関する。
自動車ボディなどの被塗装物をコンベアで搬送しながら塗装を行う塗装ブースとして、新鮮な空調空気を供給する新鮮空気供給系と、当該領域内から抜き取った空気を再び領域内に循環供給する循環空気供給系と、前記新鮮空気供給系で供給される空気と同量の空気を当該領域外に排出させる排ガス排出系とを備えたものが知られている（特許文献１）。
これによれば、センサにより測定された塗装ブース内の揮発性有機溶剤（ＶＯＣ）濃度が予め設定された濃度（低爆発限界の２５％）に維持され、例えば、ＶＯＣ濃度が設定濃度より高くなった場合には排ガス排出系による排気量が増え、その結果、循環空気供給系により循環される空気量が減少してＶＯＣ濃度は抑えられることになる（特許文献１［００３１］参照）。
しかしながら、特許文献１に記載されているように、ＶＯＣ濃度は「十分に」低い方がよいとされているため、通常は必要以上にＶＯＣ濃度を低下させて運転する傾向にあり、この場合、新鮮空気の送風量が相対的に増えるため塗装ブース内雰囲気を一定に維持するためのランニングコストが嵩むという問題を生ずる。
特に、新鮮空気供給系に空調装置を介装した場合は、循環風量を低減させることにより空調装置のランニングコストが嵩む。
特に、新鮮空気供給系に空調装置を介装した場合は、循環風量を低減させることにより空調装置のランニングコストが嵩む。
また、センサにより測定されたブース内のＶＯＣ濃度に基づいて、各空気給排気系の送風量をコントロールすることとしているが、塗装ブースの立上時はＶＯＣ濃度は実質的に０であり当然設定濃度より低いので、新鮮空気送風量を最小に、循環風量を最大に設定して運転され、その結果ＶＯＣ濃度の上昇速度が速く、短時間でＶＯＣ濃度が設定値に達する。
この場合に、新鮮空気の送風量を増大させ、循環風量を低減させる制御が行われるが、送風量の変化とＶＯＣ濃度の変化にはタイムラグがあるため、ＶＯＣ濃度が適正値となるまで送風量を変化させた時点では、新鮮空気の送風量過大、循環風量が過小となることが多く、安定するまでに時間がかかるという問題があった。
なお、サンプリングインターバルを長くすれば制御を安定化させることができるが、もともとＶＯＣ濃度の上昇速度が速いため、サンプリングインターバルを長くすると、ＶＯＣ濃度が適正値を大幅に上回って危険度が増すという問題を生ずる。
なお、サンプリングインターバルを長くすれば制御を安定化させることができるが、もともとＶＯＣ濃度の上昇速度が速いため、サンプリングインターバルを長くすると、ＶＯＣ濃度が適正値を大幅に上回って危険度が増すという問題を生ずる。
そこで本発明は、塗装ブース内のＶＯＣ濃度を適正値に維持すると同時に、ランニングコストを軽減し、且つ、塗装ブース立ち上げ時に安定的にいち早く適正値で運転できるようにすることを技術的課題としている。
この課題を解決するために、本発明は、塗装ブースの予め設定された領域内に空気を給排気する空気給排気系として、新鮮空気を所定の温度・湿度に調整して供給する新鮮空気供給系と、当該領域内から抜き取った空気を所定の温度・湿度に調整して再び領域内に循環供給する循環空気供給系と、前記新鮮空気供給系で供給される空気と同量の空気を当該領域外に排出させる排ガス排出系とを備え、新鮮空気供給系及び循環空気供給系の送風量の総和が予め設定されると共に、塗装ブース内のＶＯＣ濃度に基づいて前記各空気給排気系の送風量をコントロールする制御装置を備えた塗装ブースの空調システムにおいて、
リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、
前記制御装置は、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを備え、
塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブルを参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて前記空気給排気系の送風量を設定して定風量で運転する定量制御手段を備えたことを特徴としている。
リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、
前記制御装置は、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを備え、
塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブルを参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて前記空気給排気系の送風量を設定して定風量で運転する定量制御手段を備えたことを特徴としている。
本発明の塗装ブースの空気給排気システムによれば、運転開始時にリサイクル率０、すなわち循環風量０にて一定時間運転し、初期ＶＯＣ濃度を測定する。なお、この間は、循環風量が０であるので、塗装ブース内のＶＯＣ濃度は低く維持される。
そして、初期ＶＯＣ濃度が測定された時点で、初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを参照してリサイクル率が設定される。
そして、初期ＶＯＣ濃度が測定された時点で、初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを参照してリサイクル率が設定される。
このリサイクル率は、塗装ブースを目標ＶＯＣ濃度に維持し得る最大設定値であるから、このリサイクル率で運転していれば、循環風量０のときに比してリサイクル率が高いのでＶＯＣ濃度は徐々に上昇するが目標ＶＯＣ濃度近傍で頭打ちになり、原則的には、目標ＶＯＣ濃度を超えることなく、その濃度以下に維持される。
この間、リサイクル率は一定であるから制御が安定し、しかも、ブース内のＶＯＣ濃度が設定値を超えることもないので、ＶＯＣ濃度上昇に伴う弊害がなく、ランニングコストが軽減される。
この間、リサイクル率は一定であるから制御が安定し、しかも、ブース内のＶＯＣ濃度が設定値を超えることもないので、ＶＯＣ濃度上昇に伴う弊害がなく、ランニングコストが軽減される。
また、定量制御手段により所定時間運転した後、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に維持されるようにリサイクル率を可変制御して、このリサイクル率に基づき前記空気給排気系の送風量を調整しながら運転するフィードバック制御を行うことにより、塗装ライン稼働中の単位時間当たり搬入量の増加などの運転条件の変化に伴い、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が設定値を超えた場合は、その時点からフィードバック制御が行われる。
この場合、もともと塗装ブース内を目標ＶＯＣ濃度に維持しうるリサイクル率の最大設定値で運転されているので、ＶＯＣ濃度の変化は急激なものではなく、したがって、制御の安定化を図るために、サンプリングインターバルを長く設定しても、ＶＯＣ濃度が低爆発限界値まで上昇することがない。
この場合、もともと塗装ブース内を目標ＶＯＣ濃度に維持しうるリサイクル率の最大設定値で運転されているので、ＶＯＣ濃度の変化は急激なものではなく、したがって、制御の安定化を図るために、サンプリングインターバルを長く設定しても、ＶＯＣ濃度が低爆発限界値まで上昇することがない。
本例では、塗装ブース内のＶＯＣ濃度を適正値に維持すると同時に、ランニングコストを軽減し、且つ、塗装ブース立ち上げ時に安定的にいち早く適正値で運転できるようにするという目的を達成するために、塗装ブースの予め設定された領域内に空気を給排気する空気給排気系として、新鮮空気を所定の温度・湿度に調整して供給する新鮮空気供給系と、当該領域内から抜き取った空気を所定の温度・湿度に調整して再び領域内に循環供給する循環空気供給系と、前記新鮮空気供給系で供給される空気と同量の空気を当該領域外に排出させる排ガス排出系とを備え、新鮮空気供給系及び循環空気供給系の送風量の総和が予め設定されると共に、塗装ブース内のＶＯＣ濃度に基づいて前記各空気給排気系の送風量をコントロールする制御装置を備えた塗装ブースの空調システムにおいて、
リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、
前記制御装置は、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを備え、
塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブルを参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて前記空気給排気系の送風量を設定して定風量で運転する定量制御手段を備えた。
リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、
前記制御装置は、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを備え、
塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブルを参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて前記空気給排気系の送風量を設定して定風量で運転する定量制御手段を備えた。
図１は、本発明に係る塗装ブースの空気給排気システムの一例を示す。
塗装ブース１は、予め設定された領域Ａ内に空気を給排気する空気給排気系Ｓとして、新鮮な空調空気を供給する新鮮空気供給系２と、領域Ａ内から抜き取った空気を再び領域Ａ内に循環供給する循環空気供給系３と、新鮮空気供給系２で供給される空気と同量の空気を当該領域Ａ外に排出させるブース内空気排出系４とを備えている。
塗装ブース１は、予め設定された領域Ａ内に空気を給排気する空気給排気系Ｓとして、新鮮な空調空気を供給する新鮮空気供給系２と、領域Ａ内から抜き取った空気を再び領域Ａ内に循環供給する循環空気供給系３と、新鮮空気供給系２で供給される空気と同量の空気を当該領域Ａ外に排出させるブース内空気排出系４とを備えている。
新鮮空気供給系２は、新鮮空気空調装置５と塗装ブース１を接続する新鮮空気供給ダクトＤ１と、これに介装されたブロアＢ１からなり、新鮮空気空調装置５で所定の温度・湿度に設定された新鮮な空調空気がブロアＢ１により塗装ブース１内へ供給されるようになっている。
循環空気供給系３は、塗装ブース１内の空気を再び塗装ブース１に循環させる循環ダクトＤ２にはリサイクル用空調装置６及びブロアＢ２が介装されてなる。
ブース内空気排出系４は、塗装ブース１内の空気を外部に排出する排気ダクトＤ３にブロアＢ３が介装されてなる。
なお、本明細書において循環風量と言うときは、循環空気供給系３の空調装置６を通過して戻される空気の送風量をいう。
循環空気供給系３は、塗装ブース１内の空気を再び塗装ブース１に循環させる循環ダクトＤ２にはリサイクル用空調装置６及びブロアＢ２が介装されてなる。
ブース内空気排出系４は、塗装ブース１内の空気を外部に排出する排気ダクトＤ３にブロアＢ３が介装されてなる。
なお、本明細書において循環風量と言うときは、循環空気供給系３の空調装置６を通過して戻される空気の送風量をいう。
また、本例では、上記各ダクトＤ１〜Ｄ３の他に、塗装ブース１内の初期ＶＯＣ濃度を測定する際に塗装ブース１内の空気を外部に排出する排気ダクトＤ４と、当該排気ダクトＤ４から分岐されて塗装ブース１に接続された分岐ダクトＤ５と、ブース内空気排出系４の排気ダクトＤ３から分岐されて前記分岐ダクトＤ５に接続された分岐ダクトＤ６が設けられている。
排気ダクトＤ４にはブロアＢ４が介装されると共に、分岐ダクトＤ５との分岐点の下流側に排気量−循環風量調整ダンパＰ４、Ｐ５が配されている。
また、排気ダクトＤ３には、分岐ダクトＤ６との分岐点の下流側に排気量−循環風量調整ダンパＰ３、Ｐ６が介装されている。
排気ダクトＤ４にはブロアＢ４が介装されると共に、分岐ダクトＤ５との分岐点の下流側に排気量−循環風量調整ダンパＰ４、Ｐ５が配されている。
また、排気ダクトＤ３には、分岐ダクトＤ６との分岐点の下流側に排気量−循環風量調整ダンパＰ３、Ｐ６が介装されている。
各ブロアＢ１〜Ｂ４及び各ダンパＰ３〜Ｐ６は、空気給排気系Ｓの送風量をコントロールする制御装置１１に接続されている。
この制御装置１１は入力側に、ＶＯＣ濃度を測定する二つの濃度センサ１２，１３が接続されており、各センサ１２及び１３は、排気ダクトＤ３及びＤ４の流入口近傍に配され、塗装ブース１から排出された空気に含まれるＶＯＣ濃度を測定する。
また、制御装置１１は、リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度（例えば、炭素換算濃度で４００ppmC）まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブル１４と、塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブル１４を参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて空気給排気系Ｓの送風量を設定して定風量で運転する定量制御手段１５と、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に達した後に、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に維持されるようにリサイクル率を可変制御して、このリサイクル率に基づき空気給排気系Ｓの送風量を調整しながら運転するフィードバック制御手段１６を備えている。
この制御装置１１は入力側に、ＶＯＣ濃度を測定する二つの濃度センサ１２，１３が接続されており、各センサ１２及び１３は、排気ダクトＤ３及びＤ４の流入口近傍に配され、塗装ブース１から排出された空気に含まれるＶＯＣ濃度を測定する。
また、制御装置１１は、リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度（例えば、炭素換算濃度で４００ppmC）まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブル１４と、塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブル１４を参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて空気給排気系Ｓの送風量を設定して定風量で運転する定量制御手段１５と、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に達した後に、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に維持されるようにリサイクル率を可変制御して、このリサイクル率に基づき空気給排気系Ｓの送風量を調整しながら運転するフィードバック制御手段１６を備えている。
図２は、制御装置１１による処理手順を示すフローチャートである。
塗装ブース１が起動されると、制御装置１１の処理が実行開始され、ステップＳＴＰ１で新鮮空気供給比率、リサイクル率、新鮮空気の送風量と循環風量の総和（総送風量）の初期値が設定される。
初期値は、新鮮空気供給比率１００％、リサイクル率０％であり、新鮮空気の送風量と循環風量の総和が例えば１０００ｍ３／分と設定される。
塗装ブース１が起動されると、制御装置１１の処理が実行開始され、ステップＳＴＰ１で新鮮空気供給比率、リサイクル率、新鮮空気の送風量と循環風量の総和（総送風量）の初期値が設定される。
初期値は、新鮮空気供給比率１００％、リサイクル率０％であり、新鮮空気の送風量と循環風量の総和が例えば１０００ｍ３／分と設定される。
次いで、ステップＳＴＰ２にて、これらの値に基づき、各ブロアＢ１〜Ｂ４の送風量、ダンパＰ３〜Ｐ６の開度を、例えば、ブロアＢ１及びＢ４の送風量＝１０００ｍ３／分、ブロアＢ２及びＢ３の送風量＝０ｍ３／分と設定し、ダンパＰ４全開、ダンパＰ３、Ｐ５、Ｐ６全閉で運転する。
なお、運転開始時に初期ＶＯＣ濃度を測定している間のみ、排気ダクトＤ４が排ガス排出系として機能する。
なお、運転開始時に初期ＶＯＣ濃度を測定している間のみ、排気ダクトＤ４が排ガス排出系として機能する。
そして、ステップＳＴＰ３で排気ダクトＤ４に配されたＶＯＣ濃度センサ１２により塗装ブース１内のＶＯＣ濃度を測定して所定時間間隔で記録し、ステップＳＴＰ４で予め設定した初期ＶＯＣ濃度測定時間（例えば１時間）を経過したか否か判断し、経過していないときはステップＳＴＰ３に戻り、経過したときはステップＳＴＰ５に移行する。
ステップＳＴＰ５では、ステップＳＴＰ３で測定されたＶＯＣ濃度に基づいて初期ＶＯＣ濃度を決定する。
この初期ＶＯＣ濃度は、本例では、初期ＶＯＣ濃度測定時間内に測定されたＶＯＣ濃度の最大値としているが、その他、平均値など統計的に求め得る値を使用してもよい。
この初期ＶＯＣ濃度は、本例では、初期ＶＯＣ濃度測定時間内に測定されたＶＯＣ濃度の最大値としているが、その他、平均値など統計的に求め得る値を使用してもよい。
ステップＳＴＰ６では、初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブル１４を参照し、ステップＳＴＰ５で決定された初期ＶＯＣ濃度に対応するリサイクル率を決定する。
この、変換テーブル１４は、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めたもので、初期ＶＯＣ濃度に対応するリサイクル率で運転した場合、塗装ブース１内の環境が著しく変化しなければ目標ＶＯＣ濃度に維持することができる。
この、変換テーブル１４は、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めたもので、初期ＶＯＣ濃度に対応するリサイクル率で運転した場合、塗装ブース１内の環境が著しく変化しなければ目標ＶＯＣ濃度に維持することができる。
そして、ステップＳＴＰ６で決定されたリサイクル率に基づき、ステップＳＴＰ７で、ブロアＢ１〜Ｂ４の送風量、ダンパＰ３〜Ｐ６の開度を設定する。
リサイクル率が８０％に設定された場合、総送風量は１０００ｍ３／分であるから、ブロアＢ１の送風量＝２００ｍ３／分、ブロアＢ２の送風量＝８００ｍ３／分となる。
その他のブロアＢ３及びＢ４と各ダンパＰ３〜Ｐ６は、例えば、塗装ブース１内の空気の流れを乱さないように適宜設定される。
例えば、ブロアＢ３の送風量＝８００ｍ３／分で運転され、ダンパ開度Ｐ３：Ｐ６＝１：３と設定すれば、新鮮空気の供給量に等しい２００ｍ３／分が外部に排出される。
また、ブロアＢ４の送風量＝２００ｍ３／分で運転され、ダンパＰ４全閉、ダンパＰ５全開に設定すれば、分岐ダクトＤ５及びＤ６を介して塗装ブース１内に戻される空気の送風量は循環風量に等しい８００ｍ３／分であるので、塗装ブース１に入る空気と出る空気は全てバランスする。
リサイクル率が８０％に設定された場合、総送風量は１０００ｍ３／分であるから、ブロアＢ１の送風量＝２００ｍ３／分、ブロアＢ２の送風量＝８００ｍ３／分となる。
その他のブロアＢ３及びＢ４と各ダンパＰ３〜Ｐ６は、例えば、塗装ブース１内の空気の流れを乱さないように適宜設定される。
例えば、ブロアＢ３の送風量＝８００ｍ３／分で運転され、ダンパ開度Ｐ３：Ｐ６＝１：３と設定すれば、新鮮空気の供給量に等しい２００ｍ３／分が外部に排出される。
また、ブロアＢ４の送風量＝２００ｍ３／分で運転され、ダンパＰ４全閉、ダンパＰ５全開に設定すれば、分岐ダクトＤ５及びＤ６を介して塗装ブース１内に戻される空気の送風量は循環風量に等しい８００ｍ３／分であるので、塗装ブース１に入る空気と出る空気は全てバランスする。
そして、ステップＳＴＰ３で排気ダクトＤ３に配されたＶＯＣ濃度センサ１３により塗装ブース１内のＶＯＣ濃度を測定し、ステップＳＴＰ９でＶＯＣ濃度が目標値に達するまでこの状態で運転を続け、目標ＶＯＣ濃度未満のときは、ステップＳＴＰ１０で停止命令が出されていないことを確認して、ステップＳＴＰ８に戻り、目標ＶＯＣ濃度に達した時点でステップＳＴＰ１１に移行してフィードバック制御を行う。
なお、ステップＳＴＰ９は、ＶＯＣ濃度が目標値に達するか否かを判断する場合に限らず、予め設定された時間（例えば２〜３時間）が経過したか否かを判断するようにしてもよい。また、ＶＯＣ濃度が目標濃度に達したか否かと、予め設定された時間が経過したか否かの双方を判断し、いずれか一方が該当した場合にフィードバック制御に移行するようにしてもよい。
なお、ステップＳＴＰ９は、ＶＯＣ濃度が目標値に達するか否かを判断する場合に限らず、予め設定された時間（例えば２〜３時間）が経過したか否かを判断するようにしてもよい。また、ＶＯＣ濃度が目標濃度に達したか否かと、予め設定された時間が経過したか否かの双方を判断し、いずれか一方が該当した場合にフィードバック制御に移行するようにしてもよい。
フィードバック制御は、ステップＳＴＰ１１でＶＯＣ濃度センサ１３によりＶＯＣ濃度を測定し、ステップＳＴＰ１２では測定されたＶＯＣ濃度が、目標ＶＯＣ濃度を上限値とする許容範囲（例えば、目標ＶＯＣ濃度の９０％以上１００％未満）にあるか、許容範囲を超えているか（目標ＶＯＣ濃度の１００％以上）、許容範囲未満であるか（目標ＶＯＣ濃度の９０％未満）について判断する。
許容範囲内と判断されたときは、現状を維持して運転を続け、ステップＳＴＰ１３に移行して装置停止命令が出されていないことを確認してステップＳＴＰ１１に戻る。
許容範囲を超えていると判断された場合は、塗装ブース１内のＶＯＣ濃度が高過ぎ、放置すると危険であるので、これを低減するために、ステップＳＴＰ１４に移行してリサイクル率を現状−５％とし、ステップＳＴＰ１５で各ブロアＢ１〜Ｂ４の送風量、ダンパＰ３〜Ｐ６の開度を設定し、ステップＳＴＰ１３からステップＳＴＰ１１に戻る。
また、許容範囲未満であれば、危険性はないが、新鮮空気空調装置のランニングコストが嵩むので、ステップＳＴＰ１６に移行しリサイクル率を現状＋５％と設定し直し、ステップＳＴＰ１５で各ブロアＢ１〜Ｂ４の送風量、ダンパＰ３〜Ｐ６の開度を設定し、ステップＳＴＰ１３からステップＳＴＰ１１に戻る。
許容範囲内と判断されたときは、現状を維持して運転を続け、ステップＳＴＰ１３に移行して装置停止命令が出されていないことを確認してステップＳＴＰ１１に戻る。
許容範囲を超えていると判断された場合は、塗装ブース１内のＶＯＣ濃度が高過ぎ、放置すると危険であるので、これを低減するために、ステップＳＴＰ１４に移行してリサイクル率を現状−５％とし、ステップＳＴＰ１５で各ブロアＢ１〜Ｂ４の送風量、ダンパＰ３〜Ｐ６の開度を設定し、ステップＳＴＰ１３からステップＳＴＰ１１に戻る。
また、許容範囲未満であれば、危険性はないが、新鮮空気空調装置のランニングコストが嵩むので、ステップＳＴＰ１６に移行しリサイクル率を現状＋５％と設定し直し、ステップＳＴＰ１５で各ブロアＢ１〜Ｂ４の送風量、ダンパＰ３〜Ｐ６の開度を設定し、ステップＳＴＰ１３からステップＳＴＰ１１に戻る。
なお、ステップＳＴＰ１〜１０までの処理が定量制御手段の具体例、ステップＳＴＰ１１〜１６の処理がフィードバック制御手段の具体例である。
以上が、本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
まず、塗装ブース１内の初期ＶＯＣ濃度に基づいてリサイクル率を設定し、このリサイクル率に基づき送風量を設定して定量制御を行う（ステップＳＴＰ１〜１０）。
定量制御では、制御装置１１による制御が開始されると、リサイクル率Ｒ＝０％、総送風量＝１０００ｍ３／分）が設定され、ブロアＢ１及びＢ４の送風量＝１０００ｍ３／分、ブロアＢ２及びＢ３の送風量＝０ｍ３／分と設定し、ダンパＰ４全開、ダンパＰ３、Ｐ５、Ｐ６全閉で一定時間（例えば１時間）運転し、その間、ＶＯＣ濃度センサ１２により塗装ブース１内のＶＯＣ濃度を測定して所定時間間隔で記録し、ＶＯＣ濃度の最大値を初期ＶＯＣ濃度として設定する（ステップＳＴＰ１〜５）。
次いで、初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブル１４を参照して、初期ＶＯＣ濃度に対応するリサイクル率を決定し、これに応じてそれぞれの送風量を設定する（ステップＳＴＰ６〜７）。
まず、塗装ブース１内の初期ＶＯＣ濃度に基づいてリサイクル率を設定し、このリサイクル率に基づき送風量を設定して定量制御を行う（ステップＳＴＰ１〜１０）。
定量制御では、制御装置１１による制御が開始されると、リサイクル率Ｒ＝０％、総送風量＝１０００ｍ３／分）が設定され、ブロアＢ１及びＢ４の送風量＝１０００ｍ３／分、ブロアＢ２及びＢ３の送風量＝０ｍ３／分と設定し、ダンパＰ４全開、ダンパＰ３、Ｐ５、Ｐ６全閉で一定時間（例えば１時間）運転し、その間、ＶＯＣ濃度センサ１２により塗装ブース１内のＶＯＣ濃度を測定して所定時間間隔で記録し、ＶＯＣ濃度の最大値を初期ＶＯＣ濃度として設定する（ステップＳＴＰ１〜５）。
次いで、初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブル１４を参照して、初期ＶＯＣ濃度に対応するリサイクル率を決定し、これに応じてそれぞれの送風量を設定する（ステップＳＴＰ６〜７）。
例えば、リサイクル率Ｒ＝８０％に設定された場合、総送風量は１０００ｍ３／分であるから、循環風量を決定するブロアＢ２の送風量＝８００ｍ３／分、残りが新鮮空気の送風量であるからブロアＢ１の送風量＝２００ｍ３／分に設定され、その他のブロアＢ３の送風量＝８００ｍ３／分、ブロアＢ４の送風量＝２００ｍ３／分とし、ダンパ開度Ｐ３：Ｐ６＝１：３、ダンパＰ４全閉、ダンパＰ５全開に設定し、塗装ブース１内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に達するまでこの送風量に維持して定量制御する（ステップＳＴＰ８〜１０）。
このときのリサイクル率は、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めたものであるから、初期ＶＯＣ濃度に対応するリサイクル率で運転した場合、塗装ブース１内の環境が著しく変化しなければ目標ＶＯＣ濃度に維持することができる。
このときのリサイクル率は、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めたものであるから、初期ＶＯＣ濃度に対応するリサイクル率で運転した場合、塗装ブース１内の環境が著しく変化しなければ目標ＶＯＣ濃度に維持することができる。
また、定量制御において、塗装ブース１内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に達した時点で、フィードバック制御（ステップＳＴＰ１１〜１６）を行う。
フィードバック制御では、測定されたＶＯＣ濃度と目標ＶＯＣ濃度を比較して、許容範囲内と判断されたときは現状維持し、許容範囲を超えていると判断された場合はリサイクル率を減少させ、許容範囲未満であればリサイクル率を増加させる。
これにより、塗装ライン稼働中に運転条件などの変化に起因して、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が上昇したときはこれを低減させて危険を回避することができ、ＶＯＣ濃度が十分に低くなったときは危険性がない範囲まで上昇させてランニングコストを低減することができる。
フィードバック制御では、測定されたＶＯＣ濃度と目標ＶＯＣ濃度を比較して、許容範囲内と判断されたときは現状維持し、許容範囲を超えていると判断された場合はリサイクル率を減少させ、許容範囲未満であればリサイクル率を増加させる。
これにより、塗装ライン稼働中に運転条件などの変化に起因して、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が上昇したときはこれを低減させて危険を回避することができ、ＶＯＣ濃度が十分に低くなったときは危険性がない範囲まで上昇させてランニングコストを低減することができる。
なお、上述の説明では、定量制御運転した後に、フィードバック制御に移行する場合について説明したが、本発明では、フィードバック制御を行わずに定量制御運転のみを行う場合であってもよい。
本発明は、コンベアで連続的に搬送されてくる自動車ボディなどの被塗物を塗装する塗装ブースの空調システムの用途に適用し得る。
１ 塗装ブース
Ｓ 空気給排気系
２ 新鮮空気供給系
３ 循環空気供給系
４ 排ガス排出系
５ 新鮮空気空調装置
６ リサイクル用空調装置
Ｄ１ 新鮮空気供給ダクト
Ｄ２ 循環ダクト
Ｄ３ 排気ダクト
１１ 制御装置
１２，１３ 濃度センサ
１４ 初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブル
１５ 定量制御手段
１６ フィードバック制御手段
Ｓ 空気給排気系
２ 新鮮空気供給系
３ 循環空気供給系
４ 排ガス排出系
５ 新鮮空気空調装置
６ リサイクル用空調装置
Ｄ１ 新鮮空気供給ダクト
Ｄ２ 循環ダクト
Ｄ３ 排気ダクト
１１ 制御装置
１２，１３ 濃度センサ
１４ 初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブル
１５ 定量制御手段
１６ フィードバック制御手段
Claims (6)
- 塗装ブースの予め設定された領域内に空気を給排気する空気給排気系として、新鮮空気を所定の温度・湿度に調整して供給する新鮮空気供給系と、当該領域内から抜き取った空気を所定の温度・湿度に調整して再び領域内に循環供給する循環空気供給系と、前記新鮮空気供給系で供給される空気と同量の空気を当該領域外に排出させる排ガス排出系とを備え、新鮮空気供給系及び循環空気供給系の送風量の総和が予め設定されると共に、塗装ブース内のＶＯＣ濃度に基づいて前記各空気給排気系の送風量をコントロールする制御装置を備えた塗装ブースの空調システムにおいて、
リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、
前記制御装置は、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを備え、
塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブルを参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて前記空気給排気系の送風量を設定して定風量で運転する定量制御手段を備えたことを特徴とする塗装ブースの空調システム。 - 塗装ブースの予め設定された領域内に空気を給排気する空気給排気系として、新鮮空気を所定の温度・湿度に調整して供給する新鮮空気供給系と、当該領域内から抜き取った空気を所定の温度・湿度に調整して再び領域内に循環供給する循環空気供給系と、前記新鮮空気供給系で供給される空気と同量の空気を当該領域外に排出させる排ガス排出系とを備え、新鮮空気供給系及び循環空気供給系の送風量の総和が予め設定されると共に、塗装ブース内のＶＯＣ濃度に基づいて前記各空気給排気系の送風量をコントロールする制御装置を備えた塗装ブースの空調システムにおいて、
リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、
前記制御装置は、リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを備え、
塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブルを参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて前記空気給排気系の送風量を設定して定風量で運転する定量制御手段と、
前記定量制御手段により所定時間運転した後、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に維持されるようにリサイクル率を可変制御して、このリサイクル率に基づき前記空気給排気系の送風量を調整しながら運転するフィードバック制御手段を備えたことを特徴とする塗装ブースの空調システム。 - 前記定量制御手段は、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に達するまで定風量で運転し、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に達した時点で、前記フィードバック制御手段による運転が行われる請求項２記載の塗装ブースの空調システム。
- 塗装ブースの予め設定された領域内に空気を給排気する空気給排気系として、新鮮空気を所定の温度・湿度に調整して供給する新鮮空気供給系と、当該領域内から抜き取った空気を所定の温度・湿度に調整して再び領域内に循環供給する循環空気供給系と、前記新鮮空気供給系で供給される空気と同量の空気を当該領域外に排出させる排ガス排出系とを備え、新鮮空気供給系及び循環空気供給系の送風量の総和が予め設定されると共に、塗装ブース内のＶＯＣ濃度に基づいて前記各空気給排気系の送風量をコントロールする塗装ブースの空調システム運転方法において、
リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、
リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを備え、
塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブルを参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて前記空気給排気系の送風量を設定して定風量で運転する定量制御を行うことを特徴とする塗装ブースの空調システム運転方法。 - 塗装ブースの予め設定された領域内に空気を給排気する空気給排気系として、新鮮空気を所定の温度・湿度に調整して供給する新鮮空気供給系と、当該領域内から抜き取った空気を所定の温度・湿度に調整して再び領域内に循環供給する循環空気供給系と、前記新鮮空気供給系で供給される空気と同量の空気を当該領域外に排出させる排ガス排出系とを備え、新鮮空気供給系及び循環空気供給系の送風量の総和が予め設定されると共に、塗装ブース内のＶＯＣ濃度に基づいて前記各空気給排気系の送風量をコントロールする塗装ブースの空調システム運転方法において、
リサイクル率Ｒを、
Ｒ＝Ｑ２／（Ｑ１＋Ｑ２）＊１００（％）
Ｑ１：新鮮空気供給系の送風量
Ｑ２：循環空気供給系で循環される送風量
で定義したときに、
リサイクル率Ｒ＝０％で一定時間運転したときに測定される初期ＶＯＣ濃度に対して、目標ＶＯＣ濃度まで低減可能なリサイクル率の最大設定値を予め実験で求めた初期ＶＯＣ濃度−リサイクル率変換テーブルを備え、
塗装ブース運転開始時に測定された初期ＶＯＣ濃度に基づき前記変換テーブルを参照してリサイクル率の最大設定値を設定し、このリサイクル率に基づいて前記空気給排気系の送風量を設定して定風量で運転する定量制御を行い、
前記定量制御により所定時間運転した後、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に維持されるようにリサイクル率を可変制御して、このリサイクル率に基づき前記空気給排気系の送風量を調整するフィードバック制御を行うことを特徴とする塗装ブースの空調システム運転方法。 - 前記定量制御において、塗装ブース内のＶＯＣ濃度が目標ＶＯＣ濃度に達した時点で、前記フィードバック制御に移行する請求項５記載の塗装ブースの空調システム運転方法。
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